火电厂大气污染排放与治理策略研究--毕业论文.doc

太原理工大学硕士研究生学位论文类号： 密 级：太原理工大学硕 士 学 位 论 文题 目：火电厂大气污染排放与治理策略研究英文并列题目：Power plant emissions and atmospheric pollution governance strategy research 研究生姓名： 学 号： 专 业： 研究方向： 导师姓名： 职 称： 论文提交时间： 学位授予单位： 地 址： 火电厂大气污染排放与治理策略研究摘 要随着世界上对环境污染的关注，各国都十分地重视加强环境保护，积极探索相关措施以实现环保这一社会效益。火电厂作为大气污染源，成为当前世界各国治理的重要对象，因此，积极治理火电厂大气污染是十分重要的。本文在总结对比国内外火电厂大气污染物排放标准的基础之上，结合国外使用的一种排放绩效标准和统一化能源利用评价体系，建立了火电厂绩效性评价体系，该体系包括能耗指标，污染物排放指标和污染物综合评价指标。根据大气污染物总量控制的要求，运用火电厂排放绩效指标，建立了火电厂大气污染排放总量控制和分配模型。总结了当前我国在发电计划方面的方式存在的问题和不足，根据国家节能减排和环境保护的要求，建立了节能环保发电规划模型，并实例计算，以确保该模型能够真正地实现降低火电厂总煤耗和污染物排放这一目的。关键词：火电厂，大气污染，绩效性指标，总量控制，节能减排AbstractContrast summary in this paper, on the basis of thermal air pollutants emission standards at home and abroad, combining with the use of foreign an emissions performance standard and unified evaluation system of energy utilization, established a power generation enterprise performance evaluation system, the system includes energy consumption index, pollutant emission index comprehensive evaluation index and pollutants. According to the requirements of atmospheric pollutant total amount control, using the power generation enterprises discharge performance indicators, established a power generation enterprise atmosphere pollution total emissions control and distribution model. Summarizes the shortage of current power generation planning mode according to the requirement of the national energy conservation and emissions reduction, energy conservation and environmental protection power generation planning model is established, and according to the example calculation shows that the model can effectively reduce the total coal consumption and pollutant emissions. Keywords: power generation company, atmospheric pollution, performance indicators, the total amount control, energy conservation and emissions reduction 目 录第一章 绪论1.1 课题背景及意义1.2 国内外研究现状1.3 课题研究的内容第二章 国内外火电厂大气污染排放标准2.1 我国大气污染排放标准2.2 国外电厂大气污染排放标准 2.2.1 美国大气污染排放标准 2.2.2 德国大气污染排放标准 2.2.3 日本大气污染排放标准2.3 排放标准的比较2.4 排放绩效标准的国际经验 2.4.1 美国电力行业污染控制的经验 2.4.2 瑞典排放绩效方法的应用第三章 火电厂绩效性评价体系的建立3.1 能源利用的三个层面与评价基准3.2 凝汽式机组（电厂）的评价指标 3.2.1 凝汽式机组的能耗指标 3.2.2 凝汽式机组的环评指标3.3 热电厂的评价指标 3.3.1 热电联产机组发电的能耗指标 3.3.2 热电联产机组供热的能耗指标 3.3.3 热电联产机组的总能耗指标 3.3.4 热电联产机组的环评指标3.4 污染物排放绩效指标综合评价模型 3.4.1 加和型指数模型 3.4.2 幂函数型指数模型 3.4.3 突出极值的指数模型 3.4.4 火电厂大气污染排放绩效指标综合评价模型3.5 评价案例及分析第四章 大气污染总量控制及分配模型4.1 总量控制的概念4.2 总量控制与分配方法的研究 4.2.1 等比例消减法 4.2.2 容量控制法 4.2.3 基于一定基准的分配方法 4.2.4 基于经济指标的分配方法 4.2.5 总量控制优化方法 4.2.6 简要评述4.3 绩效性评价指标在火电厂大气污染总量分配中的应用 4.3.1 排放绩效标准的确定 4.3.2 基于排放绩效标准的总量分配4.4 排污交易在火电厂大气污染排放中的应用及存在的问题 4.4.1 排污权交易概况 4.4.2 基于排放绩效指标的发电企业排污交易 4.4.3 排污交易制度存在的问题4.5 总量控制与资源优化配置问题4.6 主要特点第五章 基于绩效性指标的发电环保规划5.1 我国发电结构概况 5.1.1 发电结构及优化措施 5.1.2 替代发电对节能减排的尝试 5.1.3 发电调度对节能减排的作用5.2 基于绩效性指标的节能减排发电规划模型 5.2.1 污染物排放控制模型的选择 5.2.2 模型的结构5.3 实例计算及结果分析 5.3.1 计算方法 5.3.2 计算的主要内容 5.3.3 计算结果及分析5.4 小结第六章 结束语参考文献致 谢VI69第一章 绪论1.1选题背景与意义火电厂在生产电能的同时，在很大程度上也给环境带来了较为严重的污染和破坏。尤其是火力厂在生产电能的时候，会使用到大量的化石燃料，比如煤、石油、天然气等等。另外，我国的能源结构主要是煤炭，比如我国五大发电集团都是以燃煤为主。据相关统计可知，我国燃煤的火电机组装机容量占到我国装机容量的75%左右。我国火电厂以上实际情况导致产生了大量的大气污染物，如果不对我国火电厂大气污染排放进行一个科学合理地治理和控制，将会将会给我国乃至全世界人民以及全球环境带来十分严重的影响。火电厂尤其是燃煤电厂在生产电能的时候，其排放的气体中有许许多多的大气污染物，比如烟尘、SO2、NOx、Hg等重金属，同时其还排放出了大量的CO2，这样就给环境带来较为严重的破环，比如当前已被全世界公认具有四大公害，即：大气烟尘、酸雨、臭氧层的破坏以及温室效应。CO2属于一种温室气体是大家所知晓的，对全球的气候变暖有较大的影响也是毋庸置疑的，但是当前导致全球变暖的蛀牙原因仍在争议之中。火电厂在生产电能时，其以矿物燃料为主要能源，所排放出来的CO2的总量十分大，再加上受到当前技术水平的制约，因此，在对火电厂大气污染排放的治理方面，CO2并不是治理的重点对象。但是，全世界各国对于烟尘、SO2、NOx、Hg等重金属对环境的污染和破环都有着一致的的认识。因此，在对火电厂大气污染排放的治理对象就主要是烟尘、SO2、NOx、Hg等重金属，这也成为我国火电厂在生产革新方面的一重大课题。我国高度重视环境保护，并且也意识到火电厂对于环境的破环和影响不容小觑，国家和不少地方政府根据我国火电厂大气污染实际情况制定了一系列的法规、政策、规划和标准等，以实现对火电厂大气污染物排放的控制。例如中华人民共和国大气污染防治法、酸雨控制中长期规划、火电厂大气污染排放标准、排污费征收使用管理条例等这些法律、政策的出台就是要严格的对火电厂排放大气污染物进行严格地控制。另外，随着人们生活质量的不断提高，可以说，人们对于自身所生存的环境的要求也越来越高，再加上世界上已经发生过环境公害事件，人们的环境意识的不断提高。因此，基于国家和人民的期望和重视，火电厂应该积极面对和重视对大气污染排放的治理。又因为大气污染物产生以后，不是固定在一个区域的，它是具有流动性的。而国外发达国家已经走了先污染后治理的道路，他们深深的感觉到了环境污染所带来的伤害。因此对全球的大气污染问题给我国施加了一定的压力。可以预计，绿色电力是未来市场的主力。为了广泛的参与国内国际活动，增加企业的市场竞争力，树立良好的企业形象，对发电企业来说，要承担的环保成本也越来越大，因此如何妥善的处理环保与发展的矛盾，并通过量化评价方法加强所属发电企业的污染控制，是必须认真加以研究和解决的问题。只有这样，也必须这样，企业才能存活，走可持续发展的道路。研究我国发电企业的环境特性，结合全国和区域发电企业大气污染总量控制目标，研究发电企业大气污染物排放与治理策略，可以促进或帮助国家和地方以及电力行业环境政策的制定，提高我们赖以生存的环境质量。帮助相关管理部门掌握发电企业的环境影响情况，以及如何应对环保要求做出正确的选择。帮助企业走上良性循环，节能环保，具有市场竞争力的道路。1.2国内外火电厂大气污染排放与治理的研究进展1.2.1国内研究进展目前，我国在电力生产方面，其主要的能源是煤炭，这就导致我国大气污染物的主要来源是燃煤的火力发电厂。因此，燃煤火电厂如何走出一条全面、协调、可持续发展的新型工业化道路是我国火电厂应该积极探索的一个重要课题。近年来，我国电力行业注重治理相关大气污染物的排放，使得我国环境在一定程度上得到保护和改善，比如在烟尘的治理方面，许多火电厂均安装了电除尘器，其安装了电除尘器的火电厂占总数的85以上。据相关统计可知，2014年我国火电厂发电装机容量比1980年提高了6倍以上，烟尘排放总量比1980年减少40以上，实现了增产减污。但是随着环保要求的不断提高，再加上火电厂中所使用的电除尘器本身存在的局限性以及在运行管理方面存在的问题和不足，其已经不能适应新形势和新要求。因此，需要对原有静电除尘器进行积极地改造或者寻求使用新型的除尘设备，比如积极引进袋式除尘器，其在我国城市燃煤电厂的除尘改造、燃用特殊煤种的电厂除尘以及部分新建电厂的除尘领域正在受到重视，并且在一定范围内得到应用。在二氧化硫控制方面，我国虽然起步较晚，但是进展较快，比如许多火电厂通过燃用低硫煤、关停小火电机组、节能降耗和推进烟气脱硫等综合、科学、有效的措施，大大地降低了二氧化硫的排放。在火电厂控制二氧化硫排放措施方面，燃烧低硫煤应该属于降低二氧化硫排放的最基本的措施，目前来看，我国在这方面取得了较为明显的成效。再者，在燃烧过程中，应该对二氧化硫的排放进行积极地控制也是控制SO2排放的重要措施。最后，烟气脱硫则应该属于最末端的也是最有效的控制SO2排放的技术手段和措施，也是当前全世界各国研究最多的控制二氧化硫排放的课题之一。在烟气脱硫技术方法方面，目前最成熟的技术应该是使用最广的是石灰石或者石膏进行脱硫，这称之为湿法脱硫技术，但是这种技术的投资和运行费用较大。目前，我国已经建成脱硫设施两千多万干瓦，在建和已签约的已经超过一亿干瓦。两控区二氧化硫治理重点项目加速实施，开工和完成的项目达到83，其中建成和在建的火电脱硫规模达到四千万干瓦。我国燃煤火电厂在NOx排放控制举措方面起步相对较晚，比如我国是从1997年1月才开始对新建的大型燃煤电厂关于排放NOx提出明确的限值要求，其标志是火电厂大气污染物排放标准(GB13223-1996)颁布实施。目前，我国火电厂在控制NOx排放方面所采取的措施主要表现在以下几方面：一是优化火电结构；二是发展大容量、高参数的燃煤发电机组，从而提高能源利用率；三是采用低氮燃烧技术以及使用循环流化床等技术来控制NOx排放。烟气脱销技术虽然其效果较好，但是从总体上来看，其技术难度较大，并且起步较晚，再加上其成本较高，目前在我国还没有得到大量和广泛运用，仅仅是在个别火电厂进行示范性引用。 1.2.2国外研究进展对燃煤火电厂重金属控制的研究属于二十一世纪最重要的环保课题之一。总的来说，目前世界上对抑制燃煤重金属的研究无论是在理论上还是实用上都已经达到了一个新的高度。但是，也应该看到目前对抑制燃煤重金属的研究仍然集中在局部技术上面，比如主要对吸附剂的开发和事后治理这些方面加以研究，其方法也仅仅是停留在传统的研究方法上或者是对基本方法进行一个较为简单的延伸，还缺乏一个科学的基础理论以及跨学科方面的突破性技术成果。再就是我国在如何合理利用燃煤产物方面（这有利于大大地减少二次污染和发生交叉污染）依然存在许许多多的空白的地方。国外发达国家在电力工业大气污染的控制方面，起步较早，技术也较为成熟，可以说，国外发达国家在电力生产充分地满足消费的前提之下，大气污染也基本上能够得到有效的控制。这里首先以美国为例，美国在电力能源消耗方面和我国较为相似，其中煤炭发电占到了50%以上，但是其对大气污染排放控制方面取得较好成效。美国在对火电厂大气污染排放控制的研究方面，其主要对燃煤电厂汞的监测和控制技术(其中主要是对燃烧前和燃烧后)的研究。再者美国发电企业在控制大气污染排放方面投入了大量的相关专项资金，比如基本上所有的发电企业中均安装了静电除尘器，或者使用低硫煤作为燃料，或者采用低氮燃烧技术，再或者在火电厂中安装烟气脱硫和脱氮等相关设备，从而有效的对烟尘、SO2、NOx等相关污染物的排放进行控制。另外，美国已经将排污作为一项交易，比如设立汞排放控制研究中心来专门对先进的燃煤技术以及寻找洁净和高效发电技术进行研究。这在很大程度上促进了美国火电厂在大气污染排放方面所取得的成效。再来看法国和日本对火电厂大气污染排放方面的控制。日本由于能源较为短缺，其能源主要采取进口方式，因此，日本在能源的使用方面，其选择具有一定的灵活性，这里已东京为例，其中13%的能源为水力，43%的为天然气(LNG and LPG)，2%为煤，14%的为石油，以及28%的能源为核电。东京在对大气排放的治理方面，其主要是通过使用清洁能源，提高能源的利用率以及安装相关脱除氮氧化物和硫氧化物设备，也就是注重从源头进行控制以达到防治大气污染的目的。法国和日本在大气污染治理方面，其方法和采取的措施相似，其属于一个核电大国，其中80%以上都是核电，只有约5%的是火电，法国对大气污染排放控制主要是从源头上面进行控制，比如使用低硫煤、优质燃料等，再或者在生产过程中采用如高效低污染或无污染燃烧技术或者在末端安装烟气脱硫脱硝、静电除尘设备等相关设备。由此可见，改变能源结构是从根本上减少大气污染的首要措施。但是我国能源结构决定了我国发电主要能源应该是煤炭。随着总量控制的实施和环保严格的要求，仅仅采取一些单一的措施已经不能够有效地解决当前我国火电厂大气污染排放控制，因此，我国必须采取相应的综合措施予以积极地解决。1.3研究内容本文的研究对象主要是我国火电厂大气污染排放与治理策略，文章首先通过对国内外发电企业（火电厂）在大气污染物排放与治理方面的策略研究现状以及趋势进行详细地分析和比较，再根据当前我国火电厂大气污染物排放的现状（比如当前火电厂的各种污染物的排放量情况），在比照着国家环保相关标准和要求，提出我国火电厂在大气污染方面的治理策略和措施。目前，我国在火电厂大气污染的排放方面的研究主要集中在政府部门应该制定怎样的政策来应对企业污染，或者火电厂的污染治理技术等方面。我国目前所使用的火电厂大气污染物排放标准主要是以浓度为标准，但是以浓度为标准不能够产生较强的刺激促使火电厂采取更好更有效的技术对生产电力整个过程加以改善。再加上浓度标准与总量控制没有紧密的联系，也就是基本上所有的火电厂虽然均能够达到这个技术标准，但是仍然会存在火电厂大气污染排放总量超过国家所规定的总量要求的目标这样的现象。由此可见，我国应该根据对主要污染物的总量的控制，以更科学合理的控制污染物排放标准来代替当前所使用的以浓度为标准的现状。引入排放绩效标准（GPS），主要是以电能的产出为基础来对污染物的排放进行规定和设定的标准，也就是说排放绩效标准（GPS）是以火电厂中单位发电量所排出的污染物的总量的一个标准。排放绩效标准（GPS）不仅可以让污染物的排放与燃料紧密地联系起来，而且可以和火电厂的整个生产工艺、生产效率等有着紧密的关系，可以说，以引入排放绩效标准（GPS），可以促进火电厂积极使用清洁能源，提高火电厂的生产效率，从而大大地减少大气污染的排放。对目前我国火电厂大气污染物总量控制的方法及其存在的不足之处进行一个综述比较，本文主要根据我国火电厂的生产特点，提出基于排放绩效标准的大气污染总量控制方法。所谓总量控制就是要确定我国火电厂大气污染物可以排放的总量是多少，再者就是对各火电厂可以排出的大气污染物的数量进行一个公平合理地分配。这就是说基于排放绩效这一标准，对火电厂的大气污染物排放实行总量控制。其具体做法包括：首先要通过企业的污染物排放总量控制目标和控制目标年的预测发电量，计算出各种污染物排放绩效控制标准值，其次利用排放绩效标准值和火电厂年度计划发电量对火电厂大气污染排放量进行分配。对于不能达标的污染源，分析确定各规划水平年的主要污染物消减总量。最后，在总量控制的基础上，研究了火电厂污染物排放交易的可行性，以及对存在的主要问题进行分析。以上的大气污染物总量控制是按照某个排放绩效标准，以机组或电厂的装机容量乘以年发电设备利用小时数为年发电量参与分配的，在这种分配方式中，是先制定了排放标准，所有机组的发电时间按同一标准执行，发电企业为了达到这种排放标准，自行选择相应的污染物控制措施。实际中，发电机组的供电煤耗和各种污染物的排放绩效指标各不相同，所以在一个区域或者电力系统中，在满足区域电力需求总量的情况下，可以对各个电厂的发电年度计划进行调整，对供电煤耗和污染物排放绩效标准低的机组、电厂制定较多的年度发电计划，反之则降低年度发电计划。对目前国家对节能减排的要求，建立了发电企业节能减排发电规划模型，模型是以总煤耗和各种污染物排放总量为最小目标，以机组、电厂的发电量为约束建立的多目标控制模型，最后化为单目标来求解。应用实例对其模型效果进行检验。最终对有关决策者提供依据。第二章 国内外火电厂大气污染排放标准2.1我国火电厂大气污染排放标准大气污染物排放标准是根据环境质量标准、污染治理技术、经济条件等因素，对排入大气的有害物质和产生危害的各种因素所做的限制性规定，由于其具有法律效力，对大气污染源的排放行为能起到约束和限制作用，从而对大气污染的控制有着重要的意义。第一个污染物排放标准：早在1973年，我国颁布了第一个污染物排放标准工业“三废”排放试行标准（GBJ473），标准的废气部分给出了13类有害物质的排放限值，其中针对电站给出了7种不同高度排气筒所对应的二氧化硫和烟粉尘允许排放速率(kg/h)。由于该标准以大气环境质量标准为依据，允许排放量限值随着烟囱增高而逐渐增大，所以刺激了电厂高烟囱和多烟囱的建设。然而，高烟囱排放虽然在一定程度上利用了大气的自净能力，但不能从根本上解决污染治理问题，虽然能降低近距离污染物落地浓度，却不能减少污染物排放总量。随着机组容量增大、烟囱高度的增加，污染范围扩大，污染物在空中停留时间增长，也使形成酸雨的机会增加。总之，该标准尚未意识到排放标准中的污染物总量控制、电厂污染物排放浓度和污染物的区域性转移问题，也没有考虑气象、地形等因素的地区性差异，且要求过低，未能有效控制电厂污染物的排放。首次制订燃煤电厂大气污染物排放标准（GB13223-91），该标准的改进有：二氧化硫允许排放量由定值发展到计算公式，采用P值法控制二氧化硫允许排放量(kg/h)，给定烟囱高度即可计算出二氧化硫的允许排放量。将多个烟囱的有效排放高度等效为一个烟囱的有效高度，避免了电厂为达标而多建烟囱的现象。按新、老电厂和不同的燃煤灰份规定了烟尘排放浓度限值。该标准存在的问题主要是：没有明确将来时段的超前指标；二氧化硫排放标准较松且未实行浓度控制，按此标准，只有较大的火电厂才可能超标，因此不能显著地削减二氧化硫排放量。修订后的火电厂大气污染物排放标准（GB13223-1996）增加了从1997年开始的第3时段，第 3 时段二氧化硫实行排放总量与排放浓度双重控制，增加了氮氧化物排放浓度限值。然而该标准也还存在一些问题：如P值控制标准宽松不能显著地、有效地削减二氧化硫排放量；二氧化硫允许排放量计算公式比较复杂，不便于操作；区域划分不够详细只对第3时段排放二氧化硫和氮氧化物有浓度限值，对第 1、2 时段却没有浓度限值，造成有大量的电厂不受排放浓度限值的约束；此外第3时段浓度限值过于宽松，也不能起到有效的控制作用。最新修订的火电厂大气污染物排放标准（GB13223-2003）给出了所有电厂二氧化硫、烟尘、氮氧化物的排放浓度限制，使火电厂的大气污染物排放控制形成一个有机的整体。并且采用达标预告的形式，提前给出了2005年和2010年火电厂的二氧化硫和烟尘排放应执行的限值，从而有利于火电厂根据各自的具体情况采取适当的排放控制措施。对原标准中的全厂二氧化硫最高允许排放速率限值测算方法（P值法）进行了完善。 2.2 国外电厂大气污染排放标各国的排放标准和表示方式不尽相同，一般有浓度控制和总量控制两类，或两者兼有。美国按锅炉输人百万英热单位（MBtu）的热量容许排出多少SO2，并规定应有脱硫措施及其脱硫率；日本按排烟高度的平方值限制SO2排放量，并对不同地区规定不同的K系数，称K值法；德国按不同机组容量限定排烟中的SO2浓度，并同时规定必须有脱硫措施；俄罗斯按锅炉输人单位热值规定SO2允许排放量(g/MJ)和烟气SO2浓度(mg/m3)，并对新建电厂或老电厂分别作出规定。 2.2.1美国标准1971 年美国首次发表新污染源性能标准(NSPS)，对热功率为73MW 以上的新建电厂锅炉，规定SO2排放量不得超过 1.2lb/MBtu(相当于0.516g/MJ)1979 年美国环保局对此标准进行修改，要求燃用高硫煤的新建锅炉的脱硫率在90%以上，并限制SO2排放量不得超过1.2lb/MBtu(0.516g/MJ)；对于燃用中低硫煤的锅炉，要求脱硫率为70%90%，并限制SO2排放量不得超过0.6lb/MBtu(0.258g/MJ)。1990 年11月15日，美国颁布了洁净空气法修正案(CAAA)。这一法案采取了新的污染排放控制策略。CAAA 要求，到本世纪末全美SO2 排放量在 1980 年的基础上减少1000万吨，计划分两阶段进行。在第1阶段(1990年11月15日至 1995年1月1日)，要求SO2排放量最大的110座电站(总容量 89545MW)的261台设备采取措施SO2平均排放量低于2.51lb/MBtu(1.075g/MJ)。第1阶段计划完成后，可使SO2排放量减少500万吨；在第2 阶段(1995年1月1日至1999年12月31日)末，要求所有容量为25MW 以上的电厂采取控制措施使SO2排放量低于1.21b/MBtu(0.516g/MJ)涉及785个电厂，27个州的2100台机组。法案规定，2000年以后全美S02排放总量控制890万吨以内。此外，在CAAA还制订了一些让步政策。在削减SO2排放量的第1阶段，为鼓励电厂安装高效洗涤装置，可放宽期限2年，或发给额外的排放权。在第2阶段对采用洁净煤技术的电厂可放宽期限4年。在此基础上，为使企业寻求经济性最好的途径来满足排放要求，建立了排放指标交易制度。所谓排放指标是指美国环保局(EPA)分配给各电站的年允许SO2排放量。如超过EPA所给的允许排放量，EPA将依法对其罚款；如果排放量低于此指标，其剩余指标可像股票一样在污染物排放指标市场上交易流通。CAAA中已对前述的110个大型电站的SO2排放指标作了规定，还规定其它电站的SO2排放指标由EPA于1991年12月底以前做出决定。这些排放指标主要以1985年电站运行数据为基准。2.2.2德国标准原联邦德国于1983年颁布了大型燃烧装置法(GEFAVO)，规定了热功率50MW以上的燃烧装置SO2的排放限量。此法规规定1993年仍将继续运行的老机组，在规定的宽限期满后必须遵守与新机组相同的SO2排放标准。还规定自该法生效日(1988年7月1日)起5年后，热功率高于300MW 的老机组必须遵守与新机组相同的标准，老机组如不加装烟气净化设备，则不得在1993年4月1日以后运行。民主德国、联邦德国合并后，针对原民主德国的机组，德国大型燃烧装置法规定：(1)不进行改造的老设备剩余使用寿命将于 1992 年 7 月 1 日终止；(2)对改造的老机组，1996年7月1日前必须完成SO2和NOx降低措施。除此之外，德国GEFAVO对脱硫装置还有一条其它国家都未规定的要求，即烟囱出口温度大于72。2.2.3日本标准日本于 1968 年 12 月 1 日起实施 K 值法SO2 排放标准，其计算式如下：式中，QSO2为SO2允许排放量(m3/h)；He为烟囱有效抬升高度，即烟囱实际高度与烟气抬升高度之和(m)，烟气抬升高度规定用Bosanquet公式计算。不同地区规定不同的K值，表示限制的宽严程度，其数值以逐步使SO2 的排放量达到环境标准为目标，经常进行修改，逐步减少K值，即减少允许排放量。按硫氧化物的一般排放标准，将全国分为 16 类，K值在3.017.5范围内(1976 年)。除此之外，还规定了特别排放标准，严格控制特定地区的硫氧化物排放量，将地区划分为 1、2、3 级，其 K值分别规定为1.17、1.75、2.34。如工厂密集地区很难用 K 值达到规定的环境质量标准时，就要考虑其地形、气象、发生源的状态等地区特性，采取科学的预测方法，对该地区的污染物质按下式计算其排放允许总量：1974 年11月17日规定了第1次总量限制的指定地区，共有11个地区；1975年12月10日又规定了第2次总量限制的指定地区，共有8个地区；1976年9月28日第3次规定了5个地区为总量限制的指定地区。2.3 排放标准比较通常火电厂引用的排放标准有三类，即浓度标准、热值标准和发电绩效标准。浓度标准是根据现有的、最佳实用技术制定的标准，以此来鼓励发电企业淘汰落后生产工艺，使用最佳实用技术。一般讲，以技术为基础的标准不利于鼓励技术进步，因为浓度标准不能产生不断的动力和刺激，使企业采取更好的技术。同时浓度标准与总量控制的联系不紧密，存在所有电厂都达到技术标准，仍会出现排放总量超过规定的总量控制目标的现象。热值标准是根据电厂发电耗煤的热值来制定污染物排放标准。由于煤是电厂的一种投人，也称为以投人为基础的排放标准。热值标准未考虑电厂的能源使用效率和排污强度。对两个电厂来说，如果它们都需要相同的燃料，但是它们的发电效率和排污强度不一样，它们最终所产生的发电量和污染物是不一样的。因此以电厂燃煤热值为基础的排放标准不能反映发电效率和排污强度。发电绩效标准是根据单位发电量所排放的污染物数量制定，由于发电量对电厂来说是一种产出，也称基于产出的绩效标准。与热值标准相比，发电绩效标准仅规定单位电量的排放值，没有规定电厂使用的燃料和采用何种技术，有利于促进电厂提高发电效率，促进清洁能源使用，建立相对公平的竞争环境。GPS 标准可归纳为以下三个方面的作用：(1)创造一个公平的竞争平台，使得机组/电厂的环境成本平等，在平均发电绩效值下，发电绩效好的企业将获得更多的奖励；(2)有利于促进清洁能源发电，促进机组/电厂采用天然气等清洁能源发电，减少每度电的污染排放强度；(3)有利于提高机组效率，改进技术，从而减少每度电的污染排放强度。与大多数国家一样，我国对污染物的排放控制是按浓度标准制定和实施的。现行火电厂大气污染物排放标准（GB132232003）是2003年修订的，于2004年1月1日实施。与GB132231996 相比，在实施范围、指标等方面都做了较大调整，制定了严格的限制标准，对电厂的烟尘、SO2、NOx的排放浓度提出新的要求，对污染物减排起到较大的促进作用。浓度控制简单易行，但却存在很多不足。首先，浓度指标不能真实反映企业对社会的贡献(产品产量)及其环境代价的关系，这使得浓度标准制定的依据显得明显不足。单一的浓度控制标准掩盖了污染源之间的差别，不利于制定排污收费标准，使排污收费存在不合理性。必然导致排污权审核及其交易缺乏合理性，也难以胜任各地区之间电力输配出现的污染转移及其支付问题的研究。更重要的是由于浓度指标不具有可比性，使环境管理面临很大的困难，这是总量控制无法细化的根本原因，浓度标准的决策控制变量不能反映总量控制模型之中，这使总量控制模型的优化犹如隔靴搔痒无法深入。这说明整个能源利用之环境影响评价的理论体系还很薄弱。随着经济的发展和技术的进步，浓度控制的这些缺点和不足日益显露。2.4 排放绩效标准国际经验排放绩效不是一种舶来品。在我国的一些工业行业污染物排放标准中已有排放绩效的概念。但是，作为发电绩效标准应用最为成功的是美国环境保护部门和电力部门。2.4.1美国电力行业污染控制的经验目前总量分配的方法有拍卖法、历史法和排放绩效法。在美国酸雨计划中，配额是按照历史数据进行分配的，只有很少一部分(2%)用来拍卖。美国在氮氧化物控制计划里，已经采用基于排放绩效的分配方法。美国环保局正在制定的酸雨计划(二期)也将采用排放绩效法分配氮氧化物配额。根据美国联邦政府关于污染物排放总量控制计划要求，马萨诸塞州(麻省)于1999年11月制定并实施了一项降低氮氧化物排放的新举措，即氮氧化物配额交易计划。该计划作为联邦计划的一部分，其目的是减少区域内氮氧化物的排放，保证本州臭氧排放达到国家空气质量标准的要求。从2003年开始，在每个臭氧季节(59 月)，该计划将降低和限制麻省的大型发电厂的排放(约12861吨)。基于发电绩效的GPS 计划将改变发电机组的相对费用，鼓励了高能效机组。同样，麻省还将绩效分配方法引人到二氧化硫控制上。麻省以电力输出量为依据来分配配额的做法鼓励了污染治理和提高发电效率。2.4.2瑞典排放绩效方法的应用瑞典对控制能源行业产生的污染物非常重视，采取了一些列政策手段和经济手段，包括环境税和排污收费。其中能源行业的NOx收费是利用绩效方法促进清洁能源发展的一个范例。瑞典从1992年开始实施NOx收费，这项政策规定只对大中型能源工厂征收，1992年大约120家工厂缴纳了排污费，征收NOx的标准是40000克朗/t,为了避免使没有征收的小厂从中受益，征收的排污费按企业生产有用能源比例返还给缴纳排污费的企业。这样，本制度对消减NOx排放和提高能源利用效益方面产生刺激，单位能源生产排放NOx低的工厂能够获得效益，排放量较高的工厂将是净支出。瑞典的NOx收费虽然与发电绩效标准在形式上有所不同，但它们都是基于产出的有效能源来控制污染物排放量，基本原理是相同的。瑞典这种按生产有效能源返还排污费的方式收到了很好的效果，使NOx从20世纪80年代末的25000t减少到1992年的15000t，排放总量消减了40%。第三章 发电企业绩效性评价体系的建立电力行业是我国大气污染治理的重点。我国以火电为主的电源结构适合我国以煤炭为主的能源特点，但大量燃煤电厂的存在却给环境带来巨大的压力。在燃煤发电利用过程中，会产生大量的二氧化碳、二氧化硫和烟尘等污染性物质。2006 年全国火力发电厂烟尘排放量370万吨、二氧化硫排放量1350万吨，其中，电力二氧化硫排放量占全国排放量的52.1%。随着我国经济的高速发展，电力需求的增加，如缺乏有效的控制机制，电力行业污染物排放量将继续增长。虽然我国政府非常重视控制电力行业的污染，制定了一些相应的法规、排放标准、管理办法、经济政策等，但电力工业大气污染（目前来说尤其是SO2）控制的压力仍很大。为了控制电力行业大气污染，需要建立起与电力工业污染控制相适应的控制机制以及污染物排放评价体系。我国目前正在进行电力体制改革，根据美国的经验，引入排放绩效标准，该标准能够有效的控制。电力行业的污染。基于排放绩效标准和能源利用统一化评价指标体系，建立发电企业绩效性环评体系。基于该体系可以进行污染物总量控制和分配、排污交易及环保节能发电计划制定。灵活的机制是实现较低的社会总成本减排污染物总量的一条重要途径。排放绩效标准是为发电企业提供一种新机制，与我国实施的污染物总量控制有机衔接，同时与相应的市场经济手段结合，对发电企业甚至电力行业将起到更大的激励作用。因此，要完善火电厂大气污染物排放标准，需要在能源利用评价体系的基础上，建立发电企业绩效性评价体系。3.1能源利用的三个层面与评价基准能源利用之评价的根本问题是“可比性”问题。众所周知，能量与能量之间存在不等价性，如果以能量为基准，其评价指标之间将缺乏可比性。实际上，将不同品位的能量等价看待，本质上一种人为规定性。除此之外，还可能导致一些错误的结论。因此，以热力学第一定律为基础的评价指标，无法有效实现对能源利用的监督与管理。根据热力学第二定律，能量=+火寂，并且将机械功、电功等看成火寂100% ，即第二定律将能源利用初步分成能量与 量两个层面。但是，如果以 为基准，将各种等价处理，虽然较之能量基准有一定的进步，但本质上没有解决可比性的问题，而且也存在人为规定性。根据热力学，是系统经可逆过程达到与环境相平衡的状态所作的理论最大功量，因此也常被称为做功能力。根据的定义，我们不难理解在能源利用过程中，任何的耗损本质上都是实际功量的减少，即耗损功量损失。因此，以耗损分析为基础的能源利用的分析与评价等价于将能源利用的评价建立在功量的基础之上。而且，从技术层面上看，与功量(电量)实际上是有很大区别的。通常，是不可能100%转化为实际的功量(电量)，也是由于耗损不可避免的存在。因此，仅将能源利用分为能量与量二个层面是不够的，应细分为能量、量和功量三个层面。为简便，功量层面内包括机械功与电功。能量、量与功量(电量)是能源利用的三个层面，三者相比，功量(电量)具有最高品质。作为系统的输入，功量具有最高的驱动力和可转化性。既然能量和量均不适合作为评价基准，那么就非功量(电量)莫属了。因为，任何实际的功量(电量)都具有等价性，因此具有作为评价基准的条件。考虑到电量与功量基本是等价的，而且电量在传输、使用以及统计计量等方面明显优于一般意义上的功量。因此，我们提出了以电量为基准的性能评价思想。以电量为基准，根据用能目的进行分类，将各种用能系统所消耗的能量，按实际技术可能统一折算为等价的电量，就可以计算其单位产品产量的(当量)电耗量，对于采暖供热和制冷，即为(当量)性能系数，对于海水淡化，则为单位淡水产量的(当量)电耗量。至此还不够，还必须追踪(当量)电耗量之来源，计算其单位产品产量的一次能源消耗率，因为只有比较单位产品产量的一次能源消耗率，才能判断用能过程是否真的节能。需要强调指出的是，热电联产供热可以实现按质用能，因此其计算供热一次能源消耗率很低，多数情况下，要优于其他供热方式(这正是按质用能的价值体现)。但是，由于供热机组的初参数通常低于电网主力机组，其发电则往往存在亏损。更由于热、电两种产品的生产供应、网络输配以及用户终端使用都存在损耗，尤其是热量的网络输配，既存在散热损失，还需要消耗一定的泵功，使到达用户终端处的供热一次能源消耗率随着供热距离的增大而明显增大，因此，用户终端的能源利用情况也必须给予必要的关注。以电量为基准的评价指标体系，既可以研究和评价能源生产供应侧的能源利用效率，也可以研究与评价用户终端的能源利用效率，对能源利用的评价更全面。发电企业机组类型主要有凝汽式机组、热电联产机组。尤其是热电联产机组的供电指标不同以往的评价指标，是以电量为基准的思想，全面完整的介绍了热电联产机组的性能指标。本文所提到的供电煤耗、发电煤耗均为标准煤耗；煤耗量、发电量、污染物排放量均为单位统计期内的数量。以下只介绍了机组指标，电厂指标和机组指标计算方法相同。3.2凝汽式机组(电厂)的评价指标3.2.1凝汽式机组(电厂)的能耗指标机组发电煤耗率(发电燃料单耗)：3.2.2凝汽式电厂的环评指标对凝汽式机组，其第 i 种污染物的单位发电量的排放量为：3.3热电厂的评价指标根据第一节，燃煤机组热电联产供热是以减少机组发供电量为代价的，以电量为基准的思想，我们将所减少的机组发电量视为供热当量电耗(EECR)：Wcp为供热系统的泵功消耗kW。(注：如果是针对终端能源利用的评价，流程泵功是应该给予充分的考虑的。但电厂处于能源利用的供应端，流程泵功是其后输配环节的能耗，视热电厂供热方式及热网归属统一考虑是否计算这部分能耗)。3.3.1热电联产机组发电的能耗指标假定供热机组的发电量为fdW kW，考虑其供热的当量电耗量 EECRkW，因此，供热机组的当量发电量为：根据式（3-6），热电联产机组供热当量电量消耗是供热蒸汽的实际可发电量，以电量为基准，供热不能从本质上改善供热机组的发电煤耗率(发电燃料单耗)，供热机组发电燃料单耗和效率与同参数凝汽机组持平，因此统一化能源利用评价体系将热电联产机组发电与纯凝机组发电放在一起对比分析，以考查其发电过程的热力学完善性。3.3.2热电联产供热的能耗指标 热电联产供热的当量电量消耗量(EECR)是机组的实际少发电量，与机组实际发电量等价，用来计算供热燃料单耗是很自然的，符合客观实际。从上述公式中可以看出，影响热电联产供热燃料单耗的是供热机组的初、终参数、供热参数。若供热机组参数提高，供热参数降低，EECR大幅度降低，ECOP大幅度增大，eecr和bhc大幅度降低，科学地反映了热电联产机组供热实现按质用能的客观效果。事实上，本文的主要目标不是研究论证热电分摊的合理性问题，而是从热、电等价的角度建立统一化能源利用的评价基准，计算供热煤耗只是其中的一个必需的环节。3.3.3热电联产机组的总能耗指标3.3.4热电联产机组的环评指标由于热电联产供热是以减少机组发电量为代价的，称为供热当量电耗量。基于以电量为基准的性能评价指标体系，我们可以用供热当量电耗量计算热电联产机组的环评指标。若热电联产机组发电 WgdkW，供热QhGJ/h时的第 i 种污染物排放量为mig/h，则其单位发电量的污染物排放量为：+因此，热电联产总能系统的第i种污染物排放总量可以表示为：3.4污染物排放绩效指标综合评价模型 以上给出的是单项指标评价模型，由于单项排放绩效指标只能代表某个机组或者电厂单个污染物排放强度，不能反映机组或电厂综合污染物排放绩效情况以及大气污染程度。发电企业排放的大气污染物有烟尘、SO2、NOx等，这些污染物都对大气造成了严重的污染，因此需要构建多指标排放绩效评价模型，来评价电厂排放大气污染物的综合污染程度以及综合污染物排放绩效。对于每一个待评的环境要素（如水环境，大气环境，声环境、土壤环境等），通常需要对该要素中多个指标的单项指标按照一定的数学手段进行综合，综合的原则是不但要尽量反映出所有参评因子对环境要素的影响，而且最好是能够突出污染严重的参评指标。通过综合，将多个参评指标的单项排放绩效指标转换成一个单指标，用以反映某种环境要素的排放绩效状况。 综合的方法有一般的加和处理、幂函数加和处理以及突出极大值的加和处理。3.4.1加和型指数模型加和型指数是将多个具有可比性的单因子环境质量指数根据一定的原则进行加和后得到的。一般加和的方法有均值加和法、加权加和法、矢量加和法等，它们各有特点。式中，n表示参评因子的数目；QI 表示某环境要素的环境质量指数。我国的北京西郊大气环境质量评价、广州大气环境质量评价、南京市大气环境质量评价、沈阳市大气环境质量评价、图门江综合水质指数等曾采用这种模型，只是不同区域进行评价时的参评因子不同。例如南京大气质量指数采用