火电行业大气污染物排放对PM2.5 的贡献及减排对策

“十一五”期间,中国电力装机容量从2005年年底的50 841万kW增长至2010年年底的96 219万kW,其中火电装机从38 413万kW增长至70 663万kW。电煤消费量从2005年的10.63亿t 增长至2010年的15.11亿t。2010年,我国火电行业烟尘排放量为218.4万t,SO₂排放量为984.4万t,NO_x排放量为954.2万t。研究表明：2010年我国PM₁₀排放总量3 797.3万t,PM_2.5排放总量为2 278.4万t。2010年火电行业排放的一次细颗粒物PM_2.5为100.8万t,火电行业排放的SO₂转化为二次细颗粒物PM_2.5为350万t,排放的NO_x转化为二次细颗粒物PM_2.5为265.5万t,排放的SO₃转化为二次细颗粒物PM_2.5为107.3万t,合计占PM_2.5排放总量的36.1%。为减少火电行业PM_2.5排放,建议加强环保设施的运行监管,同时出台经济政策引导企业主动减排,湿法脱硫后加装湿式电除尘器以有效减少PM_2.5的排放。     

江苏省火电超低排放对环境空气中PM2.5质量浓度影响模拟研究

为研究火电行业的超低排放对环境空气中PM_2.5下降的贡献,以江苏省火电行业实施超低排放为研究对象,通过建立中尺度气象模型MM5与环境空气质量模型CALPUFF的耦合模型系统,分别模拟计算了超低排放实施前后2013年和2017年火电大气污染物排放对全省环境空气中PM_2.5质量浓度的影响及其下降情况。结果表明,全省火电厂对13个地级市贡献的PM_2.5年均质量浓度从2013年的8.0 μg/m³下降至2017年的4.6 μg/m³,平均下降幅度为42.5%。环境空气质量现状监测结果表明,2017年江苏省13个地级市PM_2.5年均质量浓度较2013年下降了24.1 μg/m³,下降幅度为32.9%,明显低于火电行业贡献的PM_2.5年均浓度下降幅度,相差9.6%,表明这5年间江苏省火电行业通过实施超低排放实现的污染物减排力度总体上超过其他行业的污染物减排力度。最后,提出江苏省未来污染物的治理思路。     

中国火电行业环境外部性定量化分析

对火电行业环境外部性的定量化分析,有利于实现环境外部成本的内部化,实现火电行业节能减排、清洁发展目标。对1998—2010年中国火电行业发电过程中产生的烟尘、SO₂、NO_x及CO₂等污染物的排放量进行了计算,并分别依据ExternE模型、UWM模型与“自上而下”方法计算得到的单位污染气体和CO₂排放的外部成本,计算得到了1998—2010年中国火电行业发展的总环境外部成本。研究认为,中国火电行业外部成本整体呈明显上升态势。3种方法计算得出的总环境外部成本平均值由1998年的2 980亿元上升到2010年的8 495亿元,其中1998—2002年增长态势较为和缓,2002—2007年急速增长,2007—2010年相对平稳。     

基于互信息–图卷积神经网络的燃煤电站NOx排放预测

燃煤电站NO_x排放预测模型可提高脱硝经济性。NO_x排放机理复杂,相关性变量众多,有效的融合相关变量之间的信息,能提高NO_x排放预测精度。提出了一种基于互信息-图卷积神经网络的NO_x排放预测模型。基于某660MW燃煤电站的运行参数,计算影响NO_x排放的特征变量之间的互信息,设计特征变量间的邻接关系,获取特征邻接矩阵,构建了基于图卷积神经网络的NO_x排放预测模型。将所提出的NO_x预测模型与基于LSTM、BPNN和LS-SVM的典型NO_x预测模型进行对比,实验结果表明,MI-GCN预测模型具有较好的泛化能力和较高的预测精度。     

基于遗传算法优化反向传播神经网络的锅炉NOx排放研究及应用

为了降低NO_x排放浓度,提高机组运行效率,建立了锅炉燃烧系统遗传算法一反向传播模型,并利用该模型通过反向传播神经网络对锅炉燃烧系统中NO_x排放浓度进行建模,利用遗传算法对限定范围内的对象输入进行参数全局寻优。以内蒙古某330 MW超临界机组为研究对象,利用该模型对运行参数进行实时优化,结果表明该模型能够有效降低NO_x排放浓度,具有一定的推广价值。     

一种基于卷积特征的NOx排放浓度深度预测模型

为提高燃煤锅炉出口NO_x排放浓度的预测精度,该文提出一种基于卷积特征提取的NO_x排放浓度深度学习预测模型。首先,分析锅炉燃烧产生NO_x的机理,确定模型初选变量;然后,计算不同初选变量与NO_x排放浓度之间的最大相关系数,确定变量延迟时间;其次,为挖掘输入变量深层交互信息,设计二维卷积网络进行特征提取,获得高维预测模型输入候选集合;同时,通过偏最小二乘法计算候选集变量与NO_x排放浓度之间相关性,降低输入变量维数,确定最终模型的输入变量;最后,设计深度神经网络建立NO_x排放预测模型,预测NO_x排放浓度。基于1000MW锅炉实际运行数据的实验结果表明,所提出卷积深度神经网络预测算法的平均相对百分比误差小于4%,预测精度能够满足实际生产的需求。     

基于改进粒子群算法的初始排污权分配

实施排污权交易制度,在理论和实践中首先要解决的一个关键问题是初始排污权的分配,而在实践中以初始排污权的免费分配更具有操作性。针对电力行业火电机组的特点,从节能环保的角度出发进行初始排污权的分配,构建了基于节能环保的初始排污权的免费分配模型,并采用改进的粒子群算法——粒子群协同优化算法对该模型进行优化计算。算例表明该分配模型有利于燃煤总量最小化,且能够发挥排污权交易市场的作用,达到控制区域排污总量的目的;同时粒子群协同算法比普通的粒子群算法具有更好的收敛结果。     

基于mRMR-BO优化Stacking集成模型的NOx浓度动态软测量

针对火电厂选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)烟气脱硝系统中，由于影响入口NO_x质量浓度因素过多及系统大迟延大惯性，导致入口NO_x质量浓度难以准确及时测量的问题，提出了利用最大相关-最小冗余算法(max-relevance and min-redundancy,mRMR)结合贝叶斯优化算法(Bayesian optimization,BO)优化Stacking集成模型的SCR烟气脱硝系统入口NO_x质量浓度动态软测量模型。针对动态NO_x生成过程中静态单一模型预测精度降低及辅助变量与入口NO_x质量浓度时间异步的问题，利用mRMR-BO结合模型进行辅助变量筛选，Copula熵(copula entropy,CE)确定辅助变量迟延，BO结合模型确定辅助变量阶次，将TCN及LASSO利用Stacking法集成，使用含有迟延时间及阶次信息的辅助变量构建动态Stacking集成软测量模型。仿真结果显示：集成模型较TCN及LASSO单一网络的均方...     

基于沙地猫群优化–最小二乘支持向量机的动态NOx排放预测

针对火电机组频繁调峰导致机组燃烧状态不稳,进而导致锅炉出口NOx浓度波动范围大的问题,提出一种基于沙地猫群优化(sand cat sarm optimization,SCSO)的最小二乘支持向量机(leastsquaressupportvectormachine,LSSVM) NO_x动态预测模型。首先利用k近邻互信息计算时间延迟的同时筛选辅助变量。然后,基于SCSO算法进行输入变量阶次的选择。使用包含辅助变量时间延迟和阶次的信息作为模型的输入,SCSO算法优化最小二乘支持向量机参数,建立动态NO_x排放最小二乘支持向量机预测模型(SCSO-LSSVM动态软测量模型)。最后将模型与未加入迟延的LSSVM模型,加入迟延的LSSVM模型和粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)优化最小二乘支持向量机参数的动态软测量模型进行对比验证。结果表明,相较于其他模型,该文建立SCSO-LSSVM动态软测量模型均方根误差、平均绝对误差、平均绝对误差最小,预测精度最高,而且在NO_x浓度剧烈波动时也能够较...     

排污权交易在浙江电力SO2治理中的可行性研究

指出排污权交易的要点是环境资源的优化配置,实施排污权交易可以满足电力可持续发展的需要,同时达到SO2总量控制目标,降低治理的平均费用;同时,浙江省电力行业在技术和环境法规等方面,具备了实施排污权的条件,因而排污权交易在浙江电力的SO2治理中是必要且可行的.     

中国火电大气污染防治现状及挑战

在对中国火电厂大气污染物排放标准的发展历程进行回顾与总结的基础上,分析不同阶段排放标准或要求对中国燃煤电厂大气污染控制技术发展的推动作用及其产生的环境效果,特别是超低排放。目前中国火电行业大气污染物控制处于超低排放阶段,燃煤电厂大气污染防治技术处于国际领先水平,烟尘、SO₂、NO_x三大常规污染物排放浓度实现了燃煤发电与燃气发电基本同等清洁。尽管如此,中国火电环保在CO₂控制、常规大气污染物进一步减排、湿法脱硫对生态环境的影响、危险废物废弃脱硝催化剂的处置、非常规污染物的控制、烟气治理设施的运行优化等方面仍然面临诸多挑战,提出了需要研发的重点领域及相应目标。     

SO2/NOx control compliance with environmentalregulations

The sources of SO₂ and NO_x in a Portland cement kiln system are identified. A brief discussion of several known and theoretical control methods for cement-plant SO₂ and NO _x emissions is presented. The US Portland cement industry is shown to be a minor contributor of SO₂ and NO_x to atmospheric contamination. The anticipated need and/or requirement for continuous monitoring of SO₂ and NO_x is discussed. The political climate for regulation of SO₂ and NO_x is examined. Consideration is given to an emerging environmental issue, the greenhouse effect, to which the carbon dioxide emissions of cement plants may contribute     

The effect of NOx regulations on emissions dispatch: aprobabilistic production costing analysis

The effect of NO_x emission restrictions on the cost of power generation is shown using the Bloom-Gallant model for production costing simulation. For this case study, it is found that tonnage caps provide a more cost-effective way to meet emission goals than lb/MBtu rate limiting policies. The inefficiency of rate limits is due to its encouragement of fuel use (“Btu dilution”) and to a reduction of cost-effective energy transactions. Emissions dispatch is confirmed as an economical technique for NO_x compliance. However, the cost-effective range of emissions dispatch is significantly reduced under lb/MBtu regulation, especially when the power system has large opportunities for trading energy     

Low NOx thermophotovoltaic generator

Fiber matrix burners incorporating “superemissive” ceramic materials were tested to obtain the relationship between power generation and the pollutant emissions. The tested variables were the following: equivalence ratio, fuel input, and inlet air temperature. One important objective was to achieve maximum efficiency of electricity generation at the lowest level of NO_x emissions. It was found that NO_x emission under these specific conditions does not depend on inlet air temperature in the ranges from 20 to 200°C. This phenomena suggests that “thermal NO_x” is not a significant contributor of NO_x emission in these types of burners. The test data indicate that the thermophotovoltaic (TPV) power output increased by a factor of 2 by increasing the combustion temperature while the NO_x emissions were stable. The result of these findings is that high efficiency, low polluting TPV-power generation is feasible. The basic technology responsible for the low NO _x emission and the electric power generation is being further developed for use in high-efficiency appliances, generators, and total energy systems     

1 000 MW机组降低锅炉NOx排放技术研究与应用

随着国家颁布更严格的NO_x排放标准,锅炉燃烧优化更多采用低氮燃烧技术。将低氮燃烧技术优化和SCR脱硝系统优化相结合,在锅炉低氮燃烧闭环控制系统、SCR喷氨格栅调节门的状态控制器等方面开展了系列研究,制定了优化策略,开发了锅炉燃烧与脱硝运行综合优化系统。工程实践应用表明,在不同负荷工况下,采用锅炉燃烧与脱硝运行综合优化系统后,脱硝效率提高,SCR反应器出口NO_x排放浓度降低,氨逃逸率降低,实现了燃煤机组氮氧化物排放达到燃气轮机的排放标准。     

安徽省煤电机组超低排放改造及CEMS验收问题分析

对安徽省已提前完成超低排放改造任务的67台（36 490 MW）煤电机组的SO₂、NO_x和烟尘超低排放改造技术路线、改造的经济性、改造后排放浓度及减排量以及改造后3种污染物在线监测系统（CEMS）验收中的问题进行分析。研究表明：安徽省燃煤电厂超低排放改造主要以湿式电除尘、低低温电除尘和超净电袋为核心的3条典型技术路线。1000MW机组改造经济性最高,其次为600MW和300MW机组。超低排放改造对全省电厂烟气污染物减排显著,污染物之间协同脱除效果良好。现行的气态污染物监测仪器、滤尘材料及测试方法均不能很好地满足改造后污染物CEMS验收的测试准确度要求,建议超低排放改造机组的烟尘验收选用低浓度粉尘测量自动取样系统和设置空白实验修正;SO₂验收需采用紫外或红外烟气分析仪,采样管路需要高温伴热;NO_x验收应根据SCR脱硝出口和总排口NO_x浓度测试数据相互佐证。     

基于独立成分分析预测电站锅炉NOx排放量

为了解决燃煤电站锅炉低NO_x燃烧特性建模输入值高维数据众多,以及大样本处理造成模型运行速度慢、精度低的问题,将独立成分分析（ICA）应用到建模数据预处理领域,提出一种基于快速独立成分分析（FastICA）的BP（back propagation）神经网络建模方法,并用该方法对某220 MW热电机组NO_x排放浓度进行预测。研究结果表明：经FastICA降维预处理后所建的神经网络模型（ICA-BP）性能优于直接构建的神经网络（BP）模型;ICA-BP模型计算结果与实测结果相对误差仅约2.5%,说明ICA方法有助于实现降低维数的同时保留更多原始数据特性的目的,是系统建模数据前处理的有效工具。     

燃煤电厂超低排放的减排潜力及其PM2.5环境效益

燃煤机组在燃用低硫优质煤的基础上采用先进的大气污染控制技术设备,实施主要大气污染物的超低排放,在新建机组与改造机组上均是可行的。长三角、京津冀的燃煤电厂实施超低排放环保改造后,与现有燃煤电厂排放的污染物相比,SO₂、NO_x和烟尘以及烟尘中一次PM_2.5减排比例均在90%以上,SO₃减排幅度也达到70%左右。采用MM5+CULPUFF耦合模型,以江苏省为例,定量模拟研究了2012年江苏省火电厂排放的大气污染物对各地级市PM_2.5的影响,结果表明,对各市贡献的日均浓度最大值介于27.3~42.9 μg/m³,平均为35.28 μg/m³,其中二次PM_2.5占87.4%;实施超低排放后对各市贡献的日均浓度最大值介于6.2~12.5 μg/m³,平均为9.43 μg/m³,其中二次PM_2.5占91.7%。     

中国燃煤电厂超低排放和节能改造的实践与启示

与推行超低排放前的2013年相比,2019年中国火电装机容量、发电量分别增长36.7％和19.5％,但烟尘、SO2、NOx排放量却分别下降87.3％、88.6％、88.8％.同期,全国火力发电行业厂用电率维持在6.01％,供电煤耗从321 g/(kW·h)下降到306.4 g/(kW·h),相当于2019年减排CO2约...     

燃煤电厂碳排放典型计算及分析

2015年9月25日,中美双方共同发表了《中美元首气候变化联合声明》。根据声明,中国计划于2017年启动全国碳排放交易体系（ETS）,而准确核算碳排放量是制定ETS的基础。为使企业掌握自身碳排放量情况,增加企业碳排放领域的知识储备,使企业熟悉并掌握电力行业碳排放量数据核算方法,以内蒙古自治区某电厂为例,介绍了碳排放量的数据源收集和计算过程,计算得出了该电厂燃料活动水平、燃料排放因子及碳排放量等数据;定量研究了CO₂排放总量与供电量之间的对应关系,用于评价电厂碳排放水平的优劣。