電力企業(yè)減污降碳的協(xié)同解決方案研究

摘要：基于國(guó)家碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)，推進(jìn)電力企業(yè)減污降碳的協(xié)同增效具有重要意義。將清潔生產(chǎn)審核與碳審核相結(jié)合，分析電力企業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的減污降碳潛力，然后提出電力企業(yè)減污降碳的典型方案，為電力行業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型提供參考。

關(guān)鍵詞：電力企業(yè)；減污降碳；協(xié)同增效

中圖分類號(hào)：X322 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2024）09-0-03

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Study on Collaborative Solutions for Pollution Reduction and Carbon Reduction in Electric Power Enterprises

LIAO Cong1， CHEN Churong1， LIANG Haiyun1， LI Zhipeng2， HUANG Liwen2， ZHANG Jiagang2

（1. Guangzhou Association of circular economy and cleaner production， Guangzhou 510000， China;

2. Shantou Ecological Environment Technology Center， Shantou 515000， China）

Abstract： It is of great significance to promote the collaborative efficiency enhancement of pollution reduction and carbon reduction in electric power enterprises based on the national carbon peak and carbon neutrality goals. Combined clean production audit with carbon audit， the pollution reduction and carbon reduction potential of various production processes is analyzed in electric power enterprises， and then the typical pollution reduction and carbon reduction plans are proposed for electric power enterprises， thus providing reference for the green and low-carbon transformation of the power industry.

Keywords： electric power enterprises; pollution reduction and carbon reduction; collaborative efficiency enhancement

長(zhǎng)期以來(lái)，電力行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。未來(lái)，隨著電力需求的增長(zhǎng)，電力供給將持續(xù)上升。2022年，中國(guó)近90%的溫室氣體排放源自能源體系，其中電力行業(yè)作為二氧化碳排放的最大單一來(lái)源，已成為碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)下的重點(diǎn)改革對(duì)象[1]。同時(shí)，電力企業(yè)是大氣污染物排放的主力軍。引導(dǎo)電力企業(yè)挖掘減污降碳潛力，加快推進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型，對(duì)于生態(tài)環(huán)境保護(hù)和雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有重要意義。可將清潔生產(chǎn)審核與碳審核相結(jié)合，對(duì)照行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，開(kāi)展系統(tǒng)性審核，全面分析電力企業(yè)減污降碳潛力，提出協(xié)同增效方案，以提高電力企業(yè)綠色低碳水平。

1 審核技術(shù)要點(diǎn)

1.1 原輔材料

收集和調(diào)查原輔材料（氨水、尿素、氫氧化鈉和螯合劑等）消耗量、使用環(huán)節(jié)等信息，并統(tǒng)計(jì)單位發(fā)電量原輔材料消耗等指標(biāo)。調(diào)查原輔材料的儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程泄漏、碳排放等情況，分析原輔材料在環(huán)保、能源和產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向方面的法律法規(guī)及其他要求符合性。參考企業(yè)內(nèi)部定額指標(biāo)和歷史縱向水平評(píng)價(jià)，分析原輔材料替代與節(jié)約、縮短采購(gòu)運(yùn)輸距離等減污降碳潛力。

1.2 水資源

調(diào)查企業(yè)水的來(lái)源和取水方式，重點(diǎn)關(guān)注取水后給水處理工藝流程、水處理副產(chǎn)物和廢棄物的去向。統(tǒng)計(jì)并分析新鮮水、回用水、串級(jí)用水和循環(huán)水等，調(diào)查單位發(fā)電水耗的季節(jié)性、規(guī)模性波動(dòng)。調(diào)查并分析企業(yè)基準(zhǔn)期的各部位用水量、用水原理、排水和回用水量等信息，分析用水流向、用水合理性與節(jié)水可行性。評(píng)價(jià)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的水資源相關(guān)指標(biāo)、行業(yè)定額指標(biāo)與先進(jìn)水平、企業(yè)內(nèi)部定額指標(biāo)和歷史縱向水平，分析節(jié)水減排、使用城鎮(zhèn)污水處理廠中水替代自來(lái)水等的碳減排潛力。

1.3 能源

調(diào)查企業(yè)能源品種（原煤、生活垃圾、柴油、污泥和外購(gòu)電等）、來(lái)源和主要參數(shù)，統(tǒng)計(jì)和分析能源用量及余熱余壓回收利用情況，按直接生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和附屬設(shè)施分別統(tǒng)計(jì)能源消耗量，根據(jù)有關(guān)規(guī)范計(jì)算能耗消耗和碳排放總量、單位發(fā)電能耗和碳排放、自用電占比等指標(biāo)。調(diào)查并核實(shí)企業(yè)的能源管理制度、燃料質(zhì)量檢驗(yàn)制度的設(shè)立與落實(shí)情況。對(duì)于清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的能源相關(guān)指標(biāo)，參考行業(yè)限額指標(biāo)與先進(jìn)水平、企業(yè)內(nèi)部定額指標(biāo)和歷史縱向水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，分析能源節(jié)約、替代及降碳潛力。

1.4 工藝技術(shù)與過(guò)程控制

調(diào)查電力生產(chǎn)系統(tǒng)的原輔材料、水資源、能源輸入與廢棄物輸出、碳排放情況，收集數(shù)據(jù)并繪制能源流向圖，確定各工藝環(huán)節(jié)資源消耗及污染物排放情況。對(duì)照工藝與過(guò)程控制的設(shè)計(jì)參數(shù)，調(diào)查并核實(shí)工藝參數(shù)實(shí)際控制情況。調(diào)查生產(chǎn)過(guò)程控制的數(shù)字化、智能化與信息化應(yīng)用，了解過(guò)程控制水平是否滿足技術(shù)工藝要求，分析通過(guò)工藝過(guò)程優(yōu)化、提高智能化信息化水平降低能源消耗和碳排放的可行性。

1.5 生產(chǎn)與公輔設(shè)備設(shè)施

核實(shí)主要生產(chǎn)及公輔設(shè)施（鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、冷卻塔和空調(diào)等）的參數(shù)，包括型號(hào)、數(shù)量、功率、投產(chǎn)時(shí)間、節(jié)水節(jié)能措施及公輔設(shè)施與主體設(shè)施的匹配情況等，分析通過(guò)更換高效設(shè)備、優(yōu)化設(shè)備組合、技術(shù)改造等實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳。

1.6 產(chǎn)品

收集發(fā)電、供電與供熱負(fù)荷數(shù)據(jù)，了解電力與熱力輸送及線損、熱損情況，分析通過(guò)靈活性改造、發(fā)展新型儲(chǔ)能等實(shí)現(xiàn)節(jié)能降碳的可行性。

1.7 環(huán)境狀況

總體來(lái)說(shuō)，要調(diào)查產(chǎn)排污環(huán)節(jié)、污染物種類、污染治理設(shè)施、排放方式與去向。一是考察廢水及水污染物產(chǎn)生、處理和排放情況，收集整理各類廢水排放的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，判定污染物排放濃度及總量達(dá)標(biāo)情況。有中水回用的，核實(shí)回用水處理工藝技術(shù)、運(yùn)行參數(shù)和回用去向等，明確處理設(shè)施的二次污染產(chǎn)生與控制狀況，同時(shí)分析廢水處理過(guò)程減排降碳潛力。二是考察廢氣及大氣污染物產(chǎn)生、處理和排放情況，收集處理工藝、運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、能耗、物耗、環(huán)境監(jiān)測(cè)和碳排放等信息，判定污染物排放濃度和速率及排放總量達(dá)標(biāo)情況，分析大氣污染物處理過(guò)程減排降碳潛力。三是考察固體廢物產(chǎn)生、貯存與處理處置的規(guī)范性，統(tǒng)計(jì)固體廢物的種類、主要成分、產(chǎn)生量和處理去向，分析源頭防控、綜合利用和處置過(guò)程降碳的可行性。

1.8 人員與管理

了解企業(yè)在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的培訓(xùn)機(jī)制以及各生產(chǎn)要素管理要求考核機(jī)制、生產(chǎn)考核機(jī)制、清潔生產(chǎn)激勵(lì)機(jī)制、現(xiàn)場(chǎng)管理等情況，從加強(qiáng)管理等方面分析相應(yīng)環(huán)節(jié)減污降碳潛力。

2 電力企業(yè)減污降碳的典型方案

結(jié)合審核要素，分析電力企業(yè)減污降碳潛力，提出減污降碳協(xié)同增效的綜合方案，從而達(dá)到預(yù)期成效。

2.1 原輔材料

一是提高原輔材料清潔運(yùn)輸比例，提高綠色物料采購(gòu)比例，實(shí)施原輔材料就近采購(gòu)。預(yù)期成效為減少運(yùn)輸過(guò)程碳排放。二是氨水及稀釋水增加穩(wěn)壓閥，更換電動(dòng)調(diào)節(jié)門，實(shí)現(xiàn)氨水用量精準(zhǔn)控制，提高機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)性。預(yù)期成效為減少污染物無(wú)組織排放。

2.2 能源

一是定期評(píng)估煤源，采購(gòu)優(yōu)質(zhì)煤種，減少雜質(zhì)入爐；加強(qiáng)煤場(chǎng)管理，減少煤塵及氧化損耗；定期維護(hù)輸送設(shè)施，減少散落損失。預(yù)期成效為減少燃料損耗，提高燃燒效率，減少大氣污染物及碳排放。二是耦合市政污泥、工業(yè)固體廢物和陳腐垃圾摻燒，通過(guò)科學(xué)的摻配比例和摻燒技術(shù)，確保燃燒穩(wěn)定、高效。預(yù)期成效為消納固體廢物，節(jié)約資源，減少碳排放。

2.3 水資源

一是將除鹽水制備產(chǎn)生的濃水收集并回用于冷卻塔、脫硫系統(tǒng)。預(yù)期成效為減少?gòu)U水處理負(fù)荷及碳排放。二是使用雨水、市政再生水等替代自來(lái)水，提高非常規(guī)水使用比例。預(yù)期成效為減少市政污水排放及制水過(guò)程碳排放。

2.4 產(chǎn)品

一是采用人工智能技術(shù)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)管理，建立完善的監(jiān)測(cè)機(jī)制，優(yōu)化電廠運(yùn)行狀態(tài)。預(yù)期成效為提高能源輸出品質(zhì)，減少碳排放。二是發(fā)展新型儲(chǔ)能，如熔鹽儲(chǔ)能，調(diào)峰時(shí)通過(guò)抽汽將鍋爐富余蒸汽抽出，將熱量存儲(chǔ)到高溫熔鹽罐；頂峰時(shí)將熱量重新釋放，增加發(fā)電機(jī)組的出力。預(yù)期成效為提升機(jī)組調(diào)峰靈活性，減少碳排放。

2.5 工藝技術(shù)與過(guò)程控制

一是汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化，調(diào)整冷端循環(huán)水泵或空冷風(fēng)機(jī)的運(yùn)行方式，達(dá)到最佳微增出力。預(yù)期成效為降低供電煤耗和碳排放。二是提高自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)自控水平，設(shè)計(jì)焚燒爐控制策略，優(yōu)化焚燒爐分散控制系統(tǒng)的組態(tài)，包括推料器、燃燒爐等。預(yù)期成效為降低焚燒爐熱灼減率，提高燃燒的熱效率，減少碳排放。三是抽汽能源梯級(jí)利用供熱改造，將蒸汽的一部分利用起來(lái)，通過(guò)背壓汽輪機(jī)、螺桿機(jī)做功推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，或者利用高品質(zhì)抽汽驅(qū)動(dòng)熱泵，回收電廠余熱。預(yù)期成效為降低用電率，減少供電煤耗和碳排放。四是利用大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈和云計(jì)算等技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、能耗和污染物排放等情況，建立預(yù)測(cè)模型，設(shè)計(jì)基于模型預(yù)測(cè)和變量前饋的控制策略，進(jìn)行智能化、精細(xì)化控制。預(yù)期成效為實(shí)現(xiàn)能源的有效管理、生產(chǎn)流程的自主優(yōu)化及污染物排放的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和管理，降低能源消耗和污染物排放。

2.6 生產(chǎn)及公輔設(shè)施

一是電機(jī)、水泵等實(shí)施高能效設(shè)備替換或節(jié)能改造，如拆除多余揚(yáng)程葉輪、切削葉輪、葉片或更換小葉輪。預(yù)期成效為減少電能消耗及碳排放。二是汽輪機(jī)通流部分改造，更換新型轉(zhuǎn)子、內(nèi)缸、隔板套、軸端汽封及汽封圈、隔板汽封圈、低聯(lián)軸器螺栓、調(diào)節(jié)閥及操縱機(jī)構(gòu)、軸承[2]。預(yù)期成效為減少電能消耗及碳排放。三是空預(yù)器改造，更換新型、傳熱能力強(qiáng)的傳熱元件，實(shí)施防堵灰及密封改造，減少漏風(fēng)面積。預(yù)期成效為減少供電煤耗及碳排放。四是鍋爐輸灰系統(tǒng)改造，將齒索輸送機(jī)改裝成埋刮板輸送機(jī)。預(yù)期成效為減少鍋爐灰渣的對(duì)外逸散，降低輸送過(guò)程噪聲。五是燃燒設(shè)備智能改造，采用先進(jìn)測(cè)控技術(shù)，提高鍋爐燃燒效率。預(yù)期成效為減少供電煤耗及碳排放。

六是空預(yù)器密封改造，通過(guò)安裝新的徑向、軸向密封片，新增刷式密封、彈性密封，密封片與轉(zhuǎn)動(dòng)的空預(yù)器緊密接觸，減少漏風(fēng)現(xiàn)象。預(yù)期成效為降低設(shè)備耗電，提高鍋爐效率，減少碳排放。

2.7 環(huán)境狀況

一是提高脫硫效率，通過(guò)優(yōu)化吸收塔設(shè)計(jì)，提高吸收塔液氣比或者采取增強(qiáng)氣液傳質(zhì)措施。預(yù)期成效為減少大氣污染物排放。二是生活垃圾焚燒產(chǎn)生的爐渣高值利用，通過(guò)“破碎+篩分+濕式重力分選+制磚”處理工藝組合，分離金屬、其他雜質(zhì)等物料，做成環(huán)保磚。預(yù)期成效為減少固體廢物排放。三是燃煤鍋爐二氧化碳捕集利用，鍋爐系統(tǒng)安裝煙氣預(yù)處理塔、二氧化碳吸收塔、二氧化碳解吸塔、多級(jí)水洗塔、液液分相器、高效換熱器、解吸二氧化碳處理裝置以及吸收劑凈化設(shè)備，吸收劑采用雙向分離有機(jī)胺溶劑進(jìn)行碳捕集，解吸塔結(jié)合催化材料促進(jìn)液相二氧化碳的解吸。預(yù)期成效為實(shí)現(xiàn)碳捕集，減少系統(tǒng)的碳排放。

3 結(jié)論

清潔生產(chǎn)是一個(gè)持續(xù)改進(jìn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，核心是全面調(diào)查企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，從源頭控制污染，不斷追求更高的環(huán)境效益和資源利用效率。碳審核是針對(duì)企業(yè)碳排放的專項(xiàng)審核，通過(guò)識(shí)別企業(yè)碳排放源，分析各環(huán)節(jié)碳排放，提出減碳方案，減少企業(yè)碳排放。可將清潔生產(chǎn)審核與碳審核結(jié)合，分析電力企業(yè)減污降碳潛力，為企業(yè)量身定制減污降碳的協(xié)同解決方案，從而提升資源使用效率，降低污染物和溫室氣體排放，加速形成綠色生產(chǎn)方式，最終實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

1 陳曉紅，唐潤(rùn)成，胡東濱，等.電力企業(yè)數(shù)字化減污降碳的路徑與策略研究[J].中國(guó)科學(xué)院院刊，2024（2）：298-310.

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nyj.shanxi.gov.cn/zfxxgk/fdzdgknr/sjwj/202310/t20231019_9418372.shtml.