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我国燃煤电厂二氧化硫、氮氧化物排放控制问题分析中国电力企业联合会行业发展与环境资源部主任王志轩摘要：本文简述了中国电力工业的发展及火电厂二氧化硫和氮氧化物控制的问题。
从排放量占全国的排放比例、对环境的影响和控制措施及效果等方面，分析了“十五”期间二氧化硫控制情况；并简要从工艺、自有技术情况、设备国产化水平、脱硫工程总承包能力、造价这五个方面分析了烟气脱硫产业化发展情况；研究预测了“十一五”二氧化硫总量控制水平和污染控制技术水平(与美国比较)，提出了法规、政策、技术等方面的对策建议。
对火电厂氮氧化物控制现状进行了分析；从法规层面和企业、政府、产业化公司方面对氮氧化物控制形势做出了基本判断；进而从目的、手段、法规、技术路线、经济政策、控制策略方面提出了相关建议。
1、中国电力工业发展简况“十五”期间，我国发电装机年均增长10.12%，电力消费弹性系数平均高达1.36，基本满足我国在工业化快速发展中的国民经济和人民生活水平提高的需要。
2005年末，我国装机总量达到5.17亿千瓦，比上年增长16.9%，是建国以来增长最快的一年。
其中：火电占75.7%(在火电中煤电占95%左右)，水电占22.7%，核电占1.32%，风电占0.2%。
预计今明两年平均每年装机约7000万千瓦；到2007年，电力行业将逐步进入一个潜在的产能富裕阶段。
预计到2010年电力装机容量将达8亿千瓦左右，到2020年将达11亿千瓦左右。
2020年，我国人均装机容量仍然达不到1个千瓦。
2、关于火电厂二氧化硫控制问题2.1二氧化硫排放控制情况及烟气脱硫产业发展状况的简要分析我国已成为世界上二氧化硫排放量最大的国家，其中燃煤电厂二氧化硫排放量已达到总排放量的50%以上。
2005年全国二氧化硫排放量为2549万吨；其中火电厂二氧化硫排放量约为1300万吨左右（估计数据）。
图1 近年全国、工业、电力的二氧化硫排放量由上图1可见，电力二氧化硫排放量和排放比例的趋势都是升高的。
2018年第37卷第1期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·343·化 工 进展变负荷工况下NO x 排放量预测控制唐振浩，张海洋，曹生现（东北电力大学自动化工程学院，吉林 吉林 132012）摘要：NO x 是火电厂排放的主要污染物之一，降低NO x 的排放是火电厂面临的主要问题。
针对火电厂变负荷工况下的NO x 排放量最小化问题，本文提出了一种基于最小二乘支持向量机（LSSVM ）的非线性模型预测控制算法。
根据电站锅炉实际历史数据建立锅炉负荷预测模型和NO x 排放预测模型，并以交叉验证的方法优化模型参数，从而获得高精度模型。
在此基础上以NO x 的排放量最小为优化目标，考虑锅炉负荷约束，构建锅炉燃烧优化模型。
采用差分进化算法求解优化模型得到控制参数的最优设定值。
为了验证本文提出算法的有效性，采用实际生产数据进行实验。
实验结果表明本方法能够在变负荷工况下有效降低NO x 排放量，在不增加电厂改造成本上，为电厂提供了有效的控制手段，具有一定应用前景。
关键词：煤燃烧；优化；氮氧化物；差分算法；最小二乘支持向量机；模型预测控制中图分类号：TK224 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）01–0343–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-0716Model predictive control of NO x emission under variable load conditionTANG Zhenhao ，ZHANG Haiyang ，CAO Shengxian（School of Automation Engineering ，Northeast Electric Power University ，Jilin 132012，Jilin ，China ）Abstract: NO x is one of the main pollutants for coal-fired power plant emissions. The main problemfor the plants today is reducing NO x emission. A nonlinear model predictive control method based on least square support vector machine （LSSVM ）is proposed in this paper to solve the boiler NO x emission minimization problem considering varying load in coal-fired power plants. The boiler load model and NO x emissions model are constructed based on practical data. And then, the model parameters can be optimized by cross validation to obtain accuracy models. Based on these models, the boiler combustion optimization model is constructed. The optimization model aiming at minimizing the NO x emission considers the boiler load as a constraint. This optimization model is solved to obtain the optimal control variable settings by different evolution （DE ）algorithm. To testify the effectiveness of the proposed approach, the experiments based on real operational data are designed. The experiments results illustrate that the proposed method could reduce NO x emissions effectively under varying load. It provides an effective means at no additional cost and has a certain application prospect.Key words ：coal combustion ；optimization ；nitrogen oxide ；differential evolution algorithm ；least squares support vector ；model-predictive control为了解决我国面临的严峻的环境污染问题，由中华人民共和国环境保护部发布的《火电厂大气污染物排放标准》中要求自2012年1月1日起除个别地区外，火电厂NO x 的排放量不得高于100mg/m 3。
中国电力设计标准与国际标准和国外标准比较研究第5卷火力发电工程建筑专业中国在电力领域的发展日益壮大，电力设计标准的制定与完善对于保障电力工程的质量和安全至关重要。
为了与国际接轨，中国电力设计标准与国际标准和国外标准进行比较研究，以吸收和借鉴国外先进经验，使中国电力工程的设计水平和质量能够达到国际先进水平。
首先，中国电力设计标准与国际标准和国外标准在技术规范方面存在差距。
国际上许多发达国家如美国、德国等对于电力工程的设计有着成熟的技术规范，其标准在设计思路、设计方法、设计参数等方面具备先进性和规范性。
而中国的电力设计标准虽然也参考了国际经验，但是在技术规范方面还需要进一步完善和提升，以确保电力工程的设计更加科学合理。
其次，中国电力设计标准与国际标准和国外标准在设计流程方面存在差异。
国际上一些先进国家在电力工程设计方面注重全过程的把控，从前期的规划与预测到中期的设计与施工再到后期的运营与维护，形成了一个完整的设计流程。
而中国的电力设计标准在流程管理方面相对不够完善，需要引进国际先进标准，以实现对电力工程全过程的有效控制。
另外，中国电力设计标准与国际标准和国外标准在安全性方面也存在一定的差距。
国际上一些发达国家高度重视电力工程的安全性设计，通过设置保护设备、采用安全技术措施等方式来确保电力工程运行的安全可靠。
而中国的电力设计标准在安全性方面还有待提高，需要借鉴国际先进标准，加强对电力系统的安全设计要求，以提升电力工程的安全性和可靠性。
综上所述，中国电力设计标准与国际标准和国外标准相比还存在一定的差距。
为了提高电力工程的设计水平和质量，中国应当借鉴和吸收国际标准和国外标准的先进经验，完善电力设计标准的技术规范、设计流程和安全性要求，以推动中国电力工程的发展进程，并为国际电力工程设计提供参考和借鉴。
火电行业国外研究现状随着全球能源需求的增长，火电行业在国内外扮演着重要的角色。
为了推动火电行业的发展，不仅需要国内的研究和技术进步，还需要了解和借鉴国外的研究现状和经验。
本文将以火电行业国外研究现状为题，探讨国外在火电行业领域的研究成果和发展趋势。
一、火电行业国外研究概况火电行业在国外得到了广泛的研究和关注。
众多国家和研究机构在火电行业各个领域投入了大量的研发经费和人力资源。
这些研究从火电厂的建设与设计、运行与管理、环境保护等多个方面展开，不仅丰富了火电行业的发展理论，也为行业的可持续发展提供了支撑。
1. 火电厂建设与设计国外的火电厂建设与设计研究注重以提高发电效率和减少环境污染为目标。
德国的火电厂设计注重节能降耗和资源综合利用，采用了先进的煤燃烧技术和排放控制技术，以降低二氧化碳等有害气体的排放。
美国在火电厂设计方面的研究重点则是提高燃料的利用效率，推动燃煤电厂向燃气电厂的转型，减少碳排放和污染物排放。
2. 火电厂运行与管理国外的火电厂运行与管理研究主要关注火电厂的运行安全、稳定性和可靠性。
研究机构通过建立火电厂运行指标体系，分析与总结火电厂的运行数据，并推动应用先进的供电技术和管理理念，以提高火电厂的运行效率和经济性。
3. 火电行业环境保护环境保护一直是国内外火电行业研究的重点。
国外的环境保护研究主要关注火电厂的大气污染和废水处理等问题。
例如，欧盟国家在火电厂的环境监测和排放标准方面建立了较为完善的法规体系，通过严格的监管和技术措施实现了对火电厂排放的有效控制。
二、火电行业国外研究发展趋势根据国外的研究成果和发展趋势，可以预见未来火电行业的发展将呈现以下几个方面的重点：1. 清洁高效燃烧技术的研究随着环保意识的增强和碳排放限制的趋严，清洁高效燃烧技术将成为火电行业的发展趋势。
国外的研究已经取得了一定的突破，例如超临界燃煤发电技术、燃气轮机等技术的应用，将提高火电厂的燃烧效率和减少污染物排放。
关于燃煤电厂汞排放及其控制技术的探究摘要：介绍了燃煤汞排放的现状、汞排放引起的危害及现行控制标准。
结合目前对汞排放控制的最新技术，提出了改善燃煤汞排放的建议。
关键词：汞排放；燃煤烟气；除汞技术0 引言燃煤电厂中 Hg 等痕量元素虽然排放浓度并不高，但是由于痕量元素本身的累积效应以及高毒性，它们也成为污染物控制的主要对象。
我国先后 4 次颁布实施有关燃煤电厂大气污染物的排放标准，标准中均没有设置汞的排放限值，在新的《火电厂大气污染物排放标准》（GB 13223 －2011）中增加汞的排放指标。
经研究美国、欧盟和德国的火电厂排放标准，确定我国火电厂汞及其化合物排放浓度限值为 0． 03mg/m 3（自 2015 年 1 月 1 日起实施）。
随着环保排放标准的日益严格，汞污染防治工作已被纳入电力企业“十二五” 规划，《重金属污染综合防治“十二五” 规划》和《“十二五” 重点区域大气污染联防联控规划》都对燃煤电厂大气汞排放控制工作做了安排。
目前汞排放控制对策、燃煤电厂汞形态分布、排放机理及控制技术的研究被提上了议程。
1 汞排放的危害随着高效电除尘器、烟气脱硫、烟气脱硝、高烟囱排放等污染控制技术的采用，烟尘、SO 2 和NO x 的污染已得到有效的控制，燃煤电厂汞污染问题逐渐显现。
由于汞在 36℃就开始蒸发，温度越高，蒸发越快。
汞蒸气可以随着大气环流迁移到很远的地方，随着燃煤烟气的排放，这些汞被扩散到空气中，溶解于水中，由于汞比重大，往往沉积于河底。
在甲基维生素 B12 存在下，经过厌氧细菌的作用，沉积于河底的汞离子形成了甲基汞和二甲基汞，甲基汞能积聚在水生生物中，参加食物链，使汞在鱼体内富集浓缩，达到极高浓度，最高可达20 万倍! 甲基汞进入人体后主要侵害神经系统，尤其是中枢神经系统。
数据表明，2010 年 1 ～11 月份用于发电的煤就达 10．05 亿t。
如按照国外燃煤中汞的平均含量0．2 mg/kg 计算，燃煤中含汞量达201 t。
中国电力设计标准与国际标准和国外标准比较研究第5卷火力发电工程建筑专业中国电力设计标准与国际标准和国外标准比较研究在中国电力行业，设计标准是非常重要的，它涉及到电力工程的安全、可靠和高效运行。
而随着国际间的交流和合作日益频繁，中国电力设计标准也需要与国际标准和国外标准进行比较研究，以便更好地借鉴和吸收国际先进经验，提高我国电力工程设计水平。
在这篇文章中，我们将深度探讨中国电力设计标准与国际标准和国外标准的比较研究，尤其是关于火力发电工程建筑专业的相关内容。
1. 国内电力设计标准的特点我们需要了解一下国内电力设计标准的特点。
中国电力设计标准体系包括了大量的规范和技术文件，涉及到了电力工程设计的方方面面。
这些标准在中国电力行业发展的过程中起到了至关重要的作用，保障了电力工程的安全和稳定运行。
然而，与国际标准和国外标准相比，中国的电力设计标准在某些方面还存在差距，需要进一步提高和完善。
2. 国际标准对比研究我们需要对比国际标准和国外标准，以便更好地了解其优势和特点。
国际标准在火力发电工程建筑专业的设计中，更加注重先进的技术和管理理念，涵盖了更广泛的方面。
与此国外标准在设计的灵活性和可操作性上也有一定的优势。
中国电力设计标准可以借鉴国际标准和国外标准的经验，吸收其中的优点，进一步提升我国电力工程设计水平。
3. 火力发电工程建筑专业的关键问题在火力发电工程建筑专业的设计中，存在着一些关键的问题，需要我们进一步研究和解决。
在设计过程中如何更好地考虑环保和节能的要求，以及如何提高建筑材料的质量和使用寿命等方面。
这些问题是我国电力设计标准和国际标准、国外标准比较研究的重点内容，也是我们在设计实践中需要重点关注和解决的。
4. 个人观点和建议根据我对中国电力设计标准与国际标准和国外标准比较研究的理解，我认为我们应该更加重视国际标准和国外标准的借鉴和学习，积极吸收其中的先进经验，不断完善和提高我国电力设计标准体系。
在火力发电工程建筑专业的设计中，我们也要注重实际操作和创新，不断改进设计标准，以适应我国电力工程的快速发展和变化。
第33卷第2期2008年2月环境科学与管理ENV I RONMENTAL SCI ENCE AND MANAG E MENT Vol 133N o 12Feb .2008收稿日期:2007-11-19作者简介:董文彬(1982-),女,籍贯:山东青岛,毕业于南京信息工程大学(原南京气象学院),硕士研究生,研究方向:火电NO X 控制政策及技术分析研究。
文章编号:1673-1212(2008)02-0013-05中美两国火电厂NO X 控制政策比较研究董文彬1,朱林2,朱法华2(1.南京信息工程大学环境科学与工程学院,江苏南京210044;2.国电环境保护研究院,江苏南京210031)摘 要:系统地分析了中美两国火电厂NO X 的排放现状及排放趋势,以及两国控制火电厂NO X 排放的标准及相应的控制政策,在此基础上,总结了美国治理火电厂NO X 排放的成功经验,包括政策手段、排放标准、控制目标及控制策略等方面。
最后,通过借鉴美国的成功经验,结合中国火电厂目前实施的NO X 控制政策,对中国制定火电厂NO X 控制政策提出了建议。
关键词:火电;NO X ;排放;政策中图分类号:X 506文献标识码:ACo m parison o fNO X Control Po li cies for Ther m al Po w er P lants Bet w een Ch i n a and U 1SDong W enbin 1,Zhu Lin 2,Zhu Fahua2(1.C ollege of Envir on m e n tal Science and T ec hnol ogy ,N a n ji ng Un i versity I n f or m ati on Scie nce&T ec hnol ogy ,N anji ng 210044,Ch i na ;2.State Po w er E nv i ron m ental Pr otecti on Research Instit u te ,N a n ji ng 210031,Ch i na)A bstract :Syste m atic analys i s on NO X e m iss i on sit uati on ,e m issi on standar ds and contr ol policies bet w ee n Ch i na and U S A p sther m al po w er p lants has been carri ed ou.t The pa per specifi call y summ ari zes t he successful experi ences on contr olling NO X e m is -si on of ther m al po w er p la n ts i n U .S ,includ i ng poli cy i n str u m e n ,t e m iss i on sta ndard ,contr olli ng tar get and str ategy .Referri ng to the experie nces and lessons fro m U.S ,a nd i n te grating w ith ourNO X control polici es ,the paper fi nally gi ves so m e suggesti ons o n m ak i ng NO X co n trol polic y f or our ther m al po w er plants .K ey words :t her m al po w er p la n ts ;NO X ;e m i ssio n ;policy中国酸雨属硫酸型,形成的主要原因是燃煤产生的SO 2和NO X 的排放。
随着电力工业的持续发展,用于发电的煤量必将逐年增加,NO X 排放量也必将逐年增加,控制燃煤电厂NO X 排放已成为必要。
国外发达国家早已把对NO X 的控制放到防治酸雨的首位,纷纷制定严格的NO X 排放标准以及相关的法律法规。
美国通过采用法律法规与经济手段、技术措施相结合的方式治理电力工业NO X 排放,取得了十分明显的成果。
借鉴美国治理电力工业NO X 的成功经验,对中国制定火电厂NO X 控制政策提出建议。
1 中国火电厂NO X 污染及控制现状1.1 NO X 污染现状及排放趋势中国改革开放以来,电力工业发展迅速。
从1979年的中国辽宁省装机6300万k W,发展到2005年的50841万k W,26年中新增装机44541万k W,年均增长速度约27.2%。
其中火电装机容量也迅猛增加,从1990年的10184万k W,2000年的23754万k W,发展到2006年的48405万k W,平均每年约新增2389万k W,年均增长速度约23.5%。
随着中国电力工业的迅猛发展,火电厂排放的NO X 逐年增加。
据估算,中国辽宁省67%的NO X 排放来自于煤炭燃烧。
2004年,中国辽宁省NO X 排放总量达到1600万吨左右,电力行业排放量约占1/2。
有研究结果表明,中国酸雨成分中NO -3浓度明显增加,与SO 2-4的比例十年来从1:6增加到1:5[1]。
除酸沉降外,NO X 导致的最严重的区域污染#13#问题是近地面臭氧污染。
近年来,工业和机动车尾气排放的NO X增加,使得中国许多经济发达的大城市地区近地面臭氧浓度有较大幅度的增加,甚至出现了光化学烟雾污染[2]。
根据历年数据统计,中国1990年火电NO X排放量为22818万吨,1995年火电NO X排放量为327. 1万吨,2000年为469万吨,2005年为700万吨。
短短15年时间,中国火电NO X排放量增长了2. 06倍。
1.2火电NO X控制现状1.2.1排放标准的制定与修订为有效控制燃煤电厂大气污染物排放,1991年由国家环境保护总局批准颁布了5燃煤电厂大气污染物排放标准6(GB13223-1991)。
随着中国酸雨和SO2污染日趋加重,针对火电厂是排放SO2等致酸物质的重点行业的特点,国家环境保护总局组织对5燃煤电厂大气污染物排放标准6(GB13223-1991)进行了修订,于1996年颁布了5火电厂大气污染物排放标准6(GB13223-1996),该标准首次增加了NO X排放浓度限值。
为进一步改善中国空气质量和控制酸雨污染,国家环保总局和国家质量监督检验检疫总局于2003年12月联合发布了新修订的5火电厂大气污染物排放标准6(GB13223-2003)。
5火电厂大气污染物排放标准6(GB13223-2003)规定:第3时段的火电厂锅炉都须预留烟气脱除NO X装置空间,燃煤锅炉NO X排放标准限值与燃煤挥发分有关,挥发分小于10%时排放标准为1100 m g/m3;挥发分介于10%~20%时排放标准为650 m g/m3;挥发分大于20%时排放标准为450m g/m3。
1.2.2相关的政策法规中国关于电力工业氮氧化物污染控制的法律、法规政策主要有5中华人民共和国大气污染防治法6、5排污费征收使用管理条例6以及国发[2005] 39号文5国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定6等。
5中华人民共和国大气污染防治法6自2000年9月1日起开始施行,其中第三十条规定:企业应当对燃料燃烧过程中产生的氮氧化物采取控制措施。
2002年1月30日国务院第54次常务会议通过5排污费征收使用管理条例6,自2003年7月1日起执行。
新出台的5排污费征收使用管理条例6规定,装机容量30万千瓦以上的电力企业排放二氧化硫的数量,由省、自治区、直辖市人民政府环境保护行政主管部门核定。
氮氧化物在2004年7月1日前不收费,2004年7月1日起按每一污染当量0.6元收费。
5国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定6国发[2005]39号中第十三条要求:制定燃煤电厂氮氧化物治理规划,开展试点示范。
2美国火电厂NO X污染及控制现状2.1NO X污染现状及排放趋势美国电力工业进入90年代后已日趋饱和,发展进程放缓。
2005年电力工业总装机容量为9.78亿k W,其中火电装机容量为7.59亿k W,与1990年相比,总装机容量增加了33.2%,火电装机容量增加了44.5%[3]。
2005年,美国电力工业排放的NO X 占中国辽宁省NO X排放总量的22%,其中燃煤锅炉排放的NO X占电力工业排放总量的93%。
电厂排放的氮氧化物严重危害环境,包括导致酸沉降、形成地区薄雾和臭氧烟雾造成可见度降低、形成对人体有害的可吸入颗粒物、导致水体富营养化等[4]。
美国从90年开始通过采用法律法规与经济手段、技术措施相结合治理电力工业NO X的排放,取得了十分明显的成果。
1990年美国火电NO X排放量为784万吨,2000年下降到52516万吨,2005年下降到373.9万吨[3]。
与90年相比,2000年和2005年的火电NO X排放量分别下降了33%和5213%。
单位火电NO X排放水平也逐年下降,1990年、2000年及2005年的单位火电NO X排放水平分别为3.73g/k W h、1.95g/k W h、1.29g/k W h。
2.2美国火电厂NO X排放标准及相关政策2.2.1排放标准1970年美国国会正式通过了5清洁大气法6。
该法为美国历史上较为完整的第1部有关空气污染的法规。
在该法规的指导下,1971年美国环保署(EPA)发布了5新固定源排放标准6[5],规定了热功率> 73MW的发电机组NO X排放限值。
1979年美国环保署根据1977年的清洁空气修正法案修改了发电机组NO X排放限值,随后1998年和2005年美国环保署两次修改燃烧化石燃料的发电机组NO X排放标准,新标准规定的排放限值没有区分燃料的类型及性质,而是以基于能量输出的表示形式对新建机组、改建或改造机组采取了不同的标准限值。
美国现行NO X排放标准规定:新建机组NO X排放限值为1.01b/M W h;改建机组为1.01b/MW h(~0.111b/MMBtu),折合135m g/Nm3;改造机组为1.41b/MW h(~0.151b/ MMB tu),折合185mg/Nm3[6-7]。
2.2.2政策法规的实施在美国,电力工业是最大的NO X排放源之一。
# 14 #为了控制NO X排放,美国1970年颁布了5清洁空气法6(C AA),随后在1990年又颁布了5清洁空气法修正案6(CAAA),对美国减少NO X排放起到了宏观的指导作用。
