大型火電廠碳排放數據規范化管理措施探究

大唐蒲城（第二）發電有限責任公司 張群

一、引言

化石燃料燃燒不完全或者后續環保設備運行不充分是導致碳排放增多的關鍵。本文基于筆者在大唐蒲城（第二）發電有限責任公司多年的工作經驗，在理論結合實際的前提下展開相關研究，對大型火電廠碳排放數據規范化管理措施探究提供建設性意見。

二、大型火電廠碳排放數據計算方法

2020年12月30日，生態環境部發布《2019-2020年全國碳排放權交易配額總量設定與分配實施方案（發電行業）》《納入2019-2020年全國碳排放權交易配額管理的重點排放單位名單》的通知。根據《通知》，確定了2019年至2020年發電行業碳排放權分配實施方案。完全合格的以及使用混合生物質熱的發電機組，不超過年平均水平的10%。

對于單一項目碳核算，首先要確定工廠核算限額。核算限額是根據發電廠的法人實體識別和計量限額內所有生產設施產生的CO2排放量。CO2排放源包括化石燃料燃燒的排放、脫硫過程的排放以及從外部發電廠購買的電力的排放。其中，化石燃料包括發電用煤、鍋爐助燃燃料油（啟動和燃燒穩定）、工廠辦公車輛和生產車輛消耗的燃料。

脫硫過程：

CO2排放量=脫硫劑消耗量×碳酸鹽含量×排放因子×轉化率，例如，46446t=117287t×90%×0.44tCO2/t×100%

外購電力：

CO2排放量=外購電量×區域供電排放因子，例如

5968t=5955MWh×1.0021tCO2/MWh

排放合計：

企業總體排放=化石燃料燃燒的排放+脫硫排放+外購電力排放(計算)，例如

5999480t=5947000t+66t+46446t+5968t

其次，采用先進的自動化監測技術，更方便的集成數據采集和微流控紅外氣體分析技術。首先，紅外光源發出的紅外光通過光刀進入測量氣室。由CO2、CH4、N2O、CO等異質原子組成的分子對紅外光有不同的吸收特性。如果測量氣室中存在上述氣體，則進入測量。氣室中的一些紅外光將被吸收，未被吸收的紅外光將進入檢測器。在紅外光的作用下，探測器前后室的氣體膨脹，由于膨脹差，前后室之間會產生小流量，微流控傳感器檢測到流量后，就會產生交流電壓信號，信號處理后得到實時氣體濃度。

三、大型火電廠碳排放數據管理方針和目標

一般情況下，企業都會以“年度”為單位定期根據實際生產情況制定出碳排放的數據管理政策和目標，明確碳排放數據管理體系的范圍，及時將碳排放數據和碳排放監測計算報送至明年，為后續氣體排放的核查工作提供依據、奠定基礎。在這個過程中，二氧化碳排放的相關數據、信息若想得到客觀、正確、精準的說明，就必須嚴格遵循相關性、一致性、精確性、透明性和真實性這五個基本原則。

溫室氣體排放數據的監測和記錄是排放核算和核查的基礎。只有準確監測和記錄排放數據，才能保證排放計算的準確性，避免因數據監測或記錄錯誤給企業帶來損失。

企業必須采取以下管理措施，確保碳排放數據的真實性和可靠性：(1)建立企業二氧化碳排放數據監測管理體系。（2）建立企業碳核算和報告的規章制度，指定專人專職負責企業碳核算和報告。(3)建立企業二氧化碳排放單位和碳排放設備清單，選擇恰當的核實、計算方式，記錄備案。（4）建立健全二氧化碳排放量和能源消耗量核算記錄。（5）建立健全公司二氧化碳排放參數監測計劃。對企業二氧化碳排放量影響較大的企業，如化石燃料發熱量低，應根據需要定期監測。（6）建立文件管理標準，保存和維護用于計算和報告二氧化碳排放量的文件和相關數據。

企業必須按照主管部門批準的監測計劃收集和管理與二氧化碳排放有關的信息，并根據相關數據對二氧化碳進行量化、匯總和報告，計算二氧化碳排放量。企業二氧化碳排放量的計算以歷年為統計期，報告碳排放量時必須先確定報告年度。關于企業二氧化碳排放數據的相關報告的內容必須要全面系統，比如要詳細說明公司基本信息，負責管理二氧化碳排放的人員和聯系人的信息，報告年份，公司二氧化碳排放的一般描述和范圍信息。二氧化碳排放報告包括與直接燃燒排放相關的信息，包括報告的活動、燃料類型、用途、低熱值、碳含量等，以確定每次燃燒的二氧化碳排放因子和二氧化碳排放量。綜合用電及發電、供電、供熱等相關信息和其他需要報告的信息，如公司在統計期內采取的節能減碳措施、生產條件描述、數據收集過程、組織限制和統計期內公司信息范圍等。當上述相關信息發生重大變化時，應制定新的監測計劃。修改監測計劃不會降低監測要求。當其他信息發生變化時，應保存完整的內部記錄，以供核查機構核查。

四、火電廠減少碳排放的有效措施

中國能源緊張，單位能耗使用占比高。火電作為煤礦燃燒將熱能轉換為電能的廣泛運用方式被不斷完善和改進，但是基于功耗影響，相關的碳排放居高不下。而實現煤電精細核算下的成本和收益需要進行能耗與碳排放的減排和節能。具體措施如下：

（1）根據長效政策，堅持“上大壓小”的工作方針。中國以火電為主要電力供給方式的現狀不能在短時間內改觀，那么火電燃煤必須進行碳排放核對性反饋，在相關政策制約下協調發展，避免老舊技術和設備盲目擴張，而減小這種火電廠碳排放的最佳方式即為“上大壓小”政策，根據動力工程與工程熱物理熱機范疇的知識原理，運用大容量、高效率超臨界活超超臨界機組，能在發電工序最省、功效最優的前提下進行安全生產和節能減排，將排放進行回熱利用，以實現最終的環保目的。基于現有工程，可以通過技術革新的方式進行600℃超超臨界機組的凈效率再提高。將原有火電廠效率進行37.5MPa/700℃/720℃/720℃雙再熱機組的更替式革新，將技術迭代與經濟迭代雙向推進。最新的化工流程優化技術就能將1000～1500MW超超臨界機組凈效率提高至53%以上，且改造成本適當。但是需要注意，該種技術雖然有著短期平衡效益，但隨著機械效率凝結的約束，盲目追求碳排放減排會影響生產運行，從而浪費投資。所以必須從根源逐步摒棄火電而向清潔能源轉型。

（2）調整配煤摻燒比例。燃燒的基本原理是助燃劑和燃燒物，調節相關的燃料配給，使其完全燃燒能極大減少碳排放。依據本人的經驗，多數工程采用的是火電廠煤炭燃燒CO2排放量計算方法進行碳排放核算，二氧化碳和其他溫室氣體因為煤炭種類和燃煤中含有的含碳量、煤炭灰分、石灰石中碳酸鈣含量不同而有較大差異。而隨著煤炭質量和價格的波動，其煤源變化幅度較大，在發電環節，因為其發熱量的不同和恢復組分的原因，不同煤原的混煤燃燒對于降低飛灰含碳量和NOX排放濃度都是不利的。所以只有通過催化劑、助燃劑的添加或者運用化工機械化計算方法確定最佳摻燒比，最終使用分層燃燒方式便可以弱化不同煤種之間的影響。但最好還是使用單一煤種，確保設備設施的穩定性。

（3）改善生活環境，增加廠區及周邊城市綠化面積。火電廠的建設和運營除了要重點提高運行效率，在設備設施的完善性上下功夫，更要在附屬環保設備，煤炭粉化、液化或者助燃劑添加上下功夫。廠區進行大面積的植物種植能較好地吸收二氧化碳等污染物，通過天然的植物屏障構建起節能減排的新橋梁。

五、結語

綜上所述，碳排放的計算需要相關法律法規的規范指引，在廠區數據獲取準確、監控到位的基礎上進行入爐煤化驗等數據臺賬的規劃收集，細化用料、開源節流方可進行輔助油耗量、脫硫劑耗量等數據統計的最優化，做到充分燃燒和能耗最優。而在設備運行過程中，可使用多維手段降低爐渣飛灰含碳量、提高除塵效率，進而降低燃煤CO2排放量，對于操控角度至關重要。技術范疇減少機組非停次數，穩定低負荷機組運行，配合不同手段的火電廠減少碳排放的有效措施，才能在管理和運行上構建節能減排的雙重保護傘。