碳達(dá)峰碳中和背景下火力發(fā)電廠碳排放分析與建議

周 英

（陜西省土地工程建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司渭北分公司，陜西 西安 710075）

在“雙碳”戰(zhàn)略的背景下，我國已逐步發(fā)展風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等發(fā)電形式，但目前國內(nèi)發(fā)電仍以燃煤發(fā)電為主。火力發(fā)電極大地方便了人民的生活，也推動(dòng)了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但與此同時(shí)，火力發(fā)電也面臨著環(huán)境污染、碳排放超標(biāo)等問題。在火力發(fā)電廠的運(yùn)營中，為了減少用電，必須適時(shí)地進(jìn)行生產(chǎn)和管理，以保證火力發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展。

1 碳達(dá)峰碳中和背景下火力發(fā)電廠節(jié)能減排的必要性

首先，火力發(fā)電廠的節(jié)能減排是解決環(huán)境污染的主要方法。火力發(fā)電廠在運(yùn)行的過程中對(duì)環(huán)境的影響最大，就是全球變暖和霧霾，火力發(fā)電廠在運(yùn)行中產(chǎn)生的二氧化硫、二氧化碳和大量的氮氧化物，會(huì)很容易出現(xiàn)霧霾等天氣，不利于對(duì)環(huán)境的保護(hù)，通過對(duì)火力發(fā)電廠實(shí)施節(jié)能減排，可以降低這些污染物的排放，減輕環(huán)境污染。其次，節(jié)能減排是保證國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)持續(xù)、穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵。隨著社會(huì)的發(fā)展，能源的消費(fèi)不可避免地會(huì)受到影響，然而，由于自然資源的總量是有限的，而社會(huì)的發(fā)展與資源的匱乏又是一種矛盾。新中國建立之初，我國大規(guī)模地利用能源進(jìn)行工業(yè)化，然而，這一非常規(guī)的發(fā)展方式造成了資源的短缺，據(jù)有關(guān)資料顯示，我國的煤礦還可以再開采一百年，而天然氣可以開采六十年，而石油卻只有四十年的壽命，因此，如果我們繼續(xù)依靠消耗資源尋求發(fā)展，那么在未來，我們必將面臨資源短缺的問題[1]。而火力發(fā)電廠是我國目前最大的能源消費(fèi)項(xiàng)目，因此，要促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，必須加強(qiáng)對(duì)火力發(fā)電廠的節(jié)能降耗管理。同時(shí)，根據(jù)我國的節(jié)能思想，對(duì)火力發(fā)電廠的節(jié)能降耗進(jìn)行了有效的控制。

2 火力發(fā)電廠電氣節(jié)能降耗的問題

2.1 缺乏相應(yīng)的意識(shí)

部分火力發(fā)電廠的職工以及管理人員缺乏節(jié)能降耗的意識(shí)，在工作的過程中，為了產(chǎn)出更多的電力，而消耗了比較多的電氣資源。火力發(fā)電廠本身就是一種電力生產(chǎn)組織，許多人都覺得在發(fā)電企業(yè)中不需要節(jié)約能源。因此，電力消耗每年都在增長，而全國電力生產(chǎn)總量并沒有出現(xiàn)明顯的增長。

2.2 設(shè)備的電氣損耗

火力發(fā)電廠中的電力設(shè)備數(shù)量眾多，在長時(shí)間的運(yùn)行中，難免會(huì)產(chǎn)生電力損耗。比如，設(shè)備在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，會(huì)發(fā)生一些物理上的損失，或者是一些設(shè)備處于無負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，這就造成了電力的浪費(fèi)，這對(duì)火力發(fā)電廠的節(jié)能工作造成了很大的影響[2]。

2.3 缺乏對(duì)設(shè)備的維護(hù)

火力發(fā)電廠中的設(shè)備，大多是與電能、熱能有關(guān)的，這些設(shè)備在運(yùn)行的過程中會(huì)消耗較大的能源，而且在對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行使用的過程中也會(huì)因?yàn)槔匣⒛p等產(chǎn)生各種各樣的問題。所以，火力發(fā)電廠一定要安排專門的人員來負(fù)責(zé)設(shè)備的維修和日常的養(yǎng)護(hù)工作。但是，在實(shí)際的生產(chǎn)中，火力發(fā)電廠為了降低生產(chǎn)成本取得更大的經(jīng)濟(jì)收益，往往不重視對(duì)設(shè)備的維護(hù)工作，進(jìn)而使得設(shè)備在長時(shí)間的使用過程中出現(xiàn)故障、老化等，在很大程度上加大了對(duì)能源的損耗。造成這一狀況的最大因素是由于電廠缺少專業(yè)的維修隊(duì)伍[3]。大多數(shù)的電廠都是由設(shè)備的操作者來維護(hù)。但由于操作者自身的工作太過勞累，很難對(duì)設(shè)備進(jìn)行常規(guī)的維修。

2.4 鐵磁損耗

鐵磁損耗是火力發(fā)電廠中比較嚴(yán)重的一種能源損耗模式。火力發(fā)電廠在運(yùn)行的過程中，周圍會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的磁場。這種磁場會(huì)引起能量的轉(zhuǎn)換，給電廠帶來不必要的能量，而且，在這樣的磁場下，金屬的設(shè)備很有可能會(huì)出現(xiàn)故障，從而導(dǎo)致設(shè)備的損壞。同時(shí)，由于鐵磁性損失的存在，會(huì)對(duì)機(jī)組的壽命造成一定的影響，從而導(dǎo)致機(jī)組能耗增加。

3 碳達(dá)峰碳中和背景下減少火力發(fā)電廠碳排放的措施

3.1 嚴(yán)格把控燃煤的品質(zhì)

火力發(fā)電廠使用的能源是煤炭，而造成的污染源則是燃煤所排放的SO2，經(jīng)過科學(xué)的分析，結(jié)果表明，在煤炭燃燒不足時(shí)，SO2在未完全燃燒時(shí)所造成的污染要大于燃燒，并且煤炭的不充分燃燒與煤炭的質(zhì)量有很大的關(guān)系。因此，對(duì)煤炭質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制是控制燃煤污染的首要措施，而對(duì)煤炭質(zhì)量的控制也能使電廠在用煤的過程中得到明顯的降低，從而增加了電廠的經(jīng)濟(jì)效益。在我國電廠中，煤炭是一種主要的發(fā)電方式，其所占的總費(fèi)用約占電廠總投資的80%[4]。如果不進(jìn)行大規(guī)模的改造，依然在如何改善燃煤的品質(zhì)上進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，那么就會(huì)在一定程度上增大電力發(fā)電企業(yè)對(duì)燃煤的消耗量，但電能的輸出效率較低，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備壽命大幅度減少，這對(duì)電力公司的長遠(yuǎn)發(fā)展不利。火力發(fā)電廠在購買煤炭的過程中，必須要選用優(yōu)質(zhì)的煤炭，通過對(duì)煤炭的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格的控制，這樣既可以減少煤炭的消耗，又可以提高電力的產(chǎn)量，進(jìn)而從源頭降低電廠的能耗，減少排放。

3.2 優(yōu)化鍋爐，減少能量損耗

在火力發(fā)電廠中，大部分采用的是鍋爐設(shè)備來進(jìn)行發(fā)電的，而以前的那種鍋爐設(shè)備對(duì)煤炭的燃燒速率較低，從而導(dǎo)致了大量的煤炭損失。通過分析，煤炭在燃燒時(shí)，會(huì)有一定的損耗，如果在正常的損耗范圍之內(nèi)，對(duì)生產(chǎn)的影響是有限的，而常規(guī)的鍋爐在燃燒時(shí)，由于燃料不足，導(dǎo)致了大量的能量損失，造成燃煤能源損失的因素主要包括以下幾個(gè)方面：（1）燃爐中的固體或氣體沒有得到充分的燃燒。（2）因?yàn)殄仩t本身的熱量損失，隨著時(shí)間的推移，鍋爐中的一些設(shè)備也會(huì)受到磨損，進(jìn)而出現(xiàn)老化的情況，這對(duì)能源的損耗是非常大的。（3）鍋爐在排煙、排渣時(shí)，要消耗一定的熱量，這與鍋爐的品質(zhì)有很大關(guān)系。為了降低鍋爐在運(yùn)行中的能耗，需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。在實(shí)踐中，鍋爐的優(yōu)化要從四個(gè)方面著手：第一，在不充分燃燒的情況下，應(yīng)注意：增加煤炭進(jìn)入爐膛的溫度；充分?jǐn)嚢杳悍酆涂諝猓谎芯棵悍奂?xì)度、鍋爐燃燒程度、鍋爐一次風(fēng)和二次風(fēng)混合的時(shí)間等問題。第二，鍋爐的隔熱保護(hù)。為了減少鍋爐在運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量損失，可以在壁面和管子之間添加一種新型的隔熱材料，這樣可以大大提高傳熱的效果，從而減少鍋爐的自散性，提高鍋爐本身的溫度，使其導(dǎo)熱率大大降低。第三，通過對(duì)鍋爐排渣的控制，在排渣時(shí)要嚴(yán)格控制爐渣的溫度，防止?fàn)t渣在排出時(shí)產(chǎn)生大量的熱量，導(dǎo)致能源的損耗，從而影響電力的正常使用。第四，要做好鍋爐表面的清潔工作，便于鍋爐和其他設(shè)備的正常工作，減少不必要的能源消耗。同時(shí)，也可以對(duì)鍋爐的火焰中心位進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，最大程度地降低因?yàn)榛鹧嬷行奈黄贫鴮?dǎo)致鍋爐局部溫度過高情況的出現(xiàn)，要知道如果加熱不均勻也會(huì)很容易發(fā)生熱量的損耗，使得能源動(dòng)力不能最大化地得到利用。同時(shí)，減少鍋爐的漏風(fēng)能力，減少其帶來的能源損失，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能和減少排放。

3.3 提高汽輪機(jī)的工作效率

在火力發(fā)電廠中，也有采用汽輪機(jī)來開展發(fā)電作業(yè)的情況，汽輪機(jī)工作的主要原理就是將水蒸氣轉(zhuǎn)換為電能，雖然這樣也可以在一定程度上提高電站的經(jīng)濟(jì)效益，但是這一過程所產(chǎn)生的能耗也是非常大的，這對(duì)能源的節(jié)約和環(huán)保都是不利的。其主要原因是汽輪內(nèi)的蒸汽流經(jīng)葉片時(shí)，葉片頂端存在較大的間隙，從而產(chǎn)生了熱泄漏[5]。所以，在透平機(jī)的熱能轉(zhuǎn)換過程中，只有一部分熱能被轉(zhuǎn)換，而另一部分熱能則在透平機(jī)的內(nèi)部損耗，為了提高蒸汽機(jī)的熱能轉(zhuǎn)換效率，需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，改進(jìn)的辦法是提高水汽流經(jīng)葉片的流速、使用較先進(jìn)的槳葉、減小噴嘴與槳葉間的摩擦力，防止因摩擦而產(chǎn)生的過多熱量損失。

3.4 創(chuàng)新技術(shù)手段

在實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠節(jié)能減排的同時(shí)，也可以通過技術(shù)創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，將節(jié)能減排技術(shù)引入火力發(fā)電廠，這對(duì)我國的能源體制改革有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。創(chuàng)新的方式有很多，其中比較先進(jìn)的方法就是將變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于發(fā)電機(jī)組，其基本原理是對(duì)機(jī)組進(jìn)行密閉控制，實(shí)現(xiàn)恒定壓力和恒定流量，從而改善鍋爐的燃燒情況，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，進(jìn)而提高發(fā)電的節(jié)能降耗。

3.5 做好日常監(jiān)督管理工作

由于能源的浪費(fèi)和產(chǎn)生的大量的污染源，其中既有客觀的原因，也有很大一部分是人為的，所以，必須加強(qiáng)日常的監(jiān)管，以減少生產(chǎn)中的能耗。日常監(jiān)管工作有很多種，但主要集中在以下幾個(gè)方面：（1）為了提高節(jié)能減排意識(shí)，企業(yè)各級(jí)管理者和一線職工都要把節(jié)能減排觀念樹立起來，要加強(qiáng)日常工作的培訓(xùn)和宣傳，要充分發(fā)揮值班人員的主動(dòng)性，積極探索節(jié)能減排的經(jīng)驗(yàn)，提高工作的技能。（2）對(duì)有關(guān)指標(biāo)進(jìn)行定期的分析，因?yàn)樵跈C(jī)組運(yùn)行中，往往會(huì)因其動(dòng)態(tài)特性而導(dǎo)致數(shù)據(jù)指標(biāo)的變動(dòng)，因此，有關(guān)機(jī)組人員要時(shí)刻關(guān)注和調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行情況，通過對(duì)機(jī)電煤耗進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行分析，并采取相應(yīng)的對(duì)策，使影響在可控的范圍之內(nèi)，從而對(duì)煤耗的影響做出相應(yīng)的反應(yīng)。（3）同時(shí)，還要對(duì)用能單位進(jìn)行監(jiān)管，特別是用電大戶，要按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)用電企業(yè)實(shí)施能源計(jì)量管理，嚴(yán)格區(qū)分供熱用電和非生產(chǎn)用電。（4）對(duì)設(shè)備的維修和維修要建立健全的維修體系，對(duì)各種維修的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，以保證設(shè)備在維修過程中的高質(zhì)量，保證設(shè)備在運(yùn)行中處于最佳狀態(tài)，避免因設(shè)備故障而影響到供電；另一方面，設(shè)備的失效也會(huì)對(duì)能耗產(chǎn)生一定的影響，如果不能充分發(fā)揮節(jié)能減排的思想，對(duì)火力發(fā)電廠的節(jié)能減排目標(biāo)也是不利的。（5）做好燃油管理工作。煤炭的質(zhì)量好壞直接關(guān)系到節(jié)能減排，所以在采購煤炭時(shí)，必須選用優(yōu)質(zhì)煤炭，加強(qiáng)采購前、采購中和采購后的監(jiān)管，防止因?yàn)槊禾抠|(zhì)量問題而影響節(jié)能減排的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

3.6 提高員工的綜合素質(zhì)

電力企業(yè)內(nèi)部員工的整體素質(zhì)是企業(yè)創(chuàng)新管理的關(guān)鍵，而火力發(fā)電廠的節(jié)能減排工作也需要高質(zhì)量的員工的大力支持。火力發(fā)電廠在發(fā)電的過程中涉及許多方面，因此，節(jié)能減排的各個(gè)環(huán)節(jié)都需要大量的高質(zhì)量的技術(shù)人員來支撐。所以，必須采取恰當(dāng)?shù)姆椒▉硖嵘蛦T的整體素質(zhì)：（1）提倡管理者的自我發(fā)展。火電廠管理部門要督促各管理人員制訂一套適合自己的學(xué)習(xí)方案，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)督，例如：自學(xué)先進(jìn)的管理理念、管理知識(shí)、管理技巧等，從而為電廠的節(jié)能減排管理做出自己的貢獻(xiàn)。（2）對(duì)員工進(jìn)行經(jīng)常性的培訓(xùn)。由各生產(chǎn)部門的員工和電廠的主管，定期組織培訓(xùn)、培訓(xùn)、交流會(huì)，這樣既可以增進(jìn)員工的溝通，又可以提高他們的技術(shù)水平，提升他們的理論知識(shí)，提升他們的思想，讓他們?cè)谡麄€(gè)生產(chǎn)過程中都有一種節(jié)能減排的意識(shí)，他們會(huì)自覺地自我約束，嚴(yán)格遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，從而達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。另外，還可以派管理人員到國外進(jìn)修，學(xué)習(xí)先進(jìn)的管理思想和技術(shù)，使其在電廠的經(jīng)營中更好地發(fā)揮自身的作用。

3.7 減少鐵磁損耗

為減少電磁場造成的能量損失，火力發(fā)電廠在選用設(shè)備時(shí)，應(yīng)盡量避免選用鐵制的設(shè)備，因?yàn)殍F制的設(shè)備更易受磁場的干擾。同時(shí)，在設(shè)備的運(yùn)行中，要確保設(shè)備的全套，減少電磁損失。另外，通過采用不同的材料，可以形成封閉的磁路，從而提高裝置的使用壽命。或在安裝設(shè)備時(shí)，盡量不要把可能產(chǎn)生電磁場的裝置放置到一塊。還可以使用屏蔽裝置來進(jìn)行保護(hù)，避免干擾，減少設(shè)備的損失。以某火力發(fā)電廠為例，在對(duì)材料選用時(shí)選用非導(dǎo)磁材料制作的金具，并降低其用量。與以往相比，其傳輸能耗較以前降低，達(dá)到了節(jié)能減排的效果。

4 結(jié)論

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，清潔能源的使用和發(fā)展迅速。由于清潔能源成本高、開發(fā)難度大、比例高等問題，因此，我國大部分地區(qū)都采用火力發(fā)電方式，雖然可以滿足電力市場的需要，但火力發(fā)電產(chǎn)生的污染物，對(duì)大氣、水體造成了嚴(yán)重的污染。所以火力發(fā)電廠在運(yùn)行的過程中，要重視這方面的問題，積極地采取相關(guān)的應(yīng)對(duì)措施，采用先進(jìn)的污染處理設(shè)備，制定完善的處理方案，規(guī)范發(fā)電，提高污染控制的能力，并按照國家的環(huán)保要求，進(jìn)行設(shè)備的更新和處理，以減少污染的排放，減輕對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的影響。