1 前言

习近平总书记在75届联合国大会上庄严承诺：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。这是中国首次提出实现碳达峰与碳中和的目标,引起了国际社会的极大关注此次发声，对推进全球气候治理具有重要意义。

作为重要的能源，煤炭本身就是碳氢化合物，当和空气燃烧发生化学反应，就会生成二氧化碳，而二氧化碳正在被认为是对全球大气环境有危害的温室气体，北极冰川的持续减少、各国相继发生的森林大火、气温的低持续升高、陆地面积的减少等，它们对人类带来的危害显而易见，CO₂为始作俑者的“罪魁祸首”，其特性及减排技术的研究引起大量环保学者的高度重视。中国是世界上最大的能源消费国和第一大煤炭消费国，煤炭在一次能源消费中占比为57%。在全球二氧化碳、甲烷等温室气体排放中，中国占比25%，同样也是世界上最大的温室气体排放国家。火力发电，火力供热又主要以燃烧煤炭为主，作为循环再生产的渡市选煤发电厂来说，主要以洗煤产生的低热值矸石和煤泥为主要燃料，在日趋严峻的环保高压下，碳排放的正确计算和相关的节能减排对本电厂的生存起着决定性的作用。

2 混合燃料燃烧的碳排放的计算

渡市选煤发电厂投产于1997年，两台循环流化床，主要燃烧洗煤加工后产生的低热值矸石，在2019年，经过相关技术人员的考察论证，创新地增加了煤泥管道，将洗煤厂生的尾煤煤泥引入炉膛燃烧，现在是以矸石和煤泥为主要燃料的电厂，产出的电力主要供洗煤、周边矿井、医院内部单位使用，剩余电量并入国家电网销售。它的碳排放核算不仅包括矸石燃烧产生的二氧化碳，还包括煤泥燃烧产生的二氧化碳，以及脱硫产生的微量碳排放。

2.1 矸石燃烧的二氧化碳排放计算

E_矸石=AD_矸石*EF_矸石

其中：

E_矸石：表示矸石在燃烧过程中的二氧化碳的排放量（吨）

AD_矸石：矸石活动水平（太焦），用热值表示；

EF_矸石：矸石的排放因子（吨二氧化碳/太焦）。

1）矸石的活动水平（AD矸石）

AD_矸石=FC_矸石*NCV_矸石*10^-6

FC矸石：矸石的年消耗量（吨）

NCV矸石：矸石的平均热值（千焦/千克）

在实际统计中，矸石的消耗量以电厂月消耗的累计而成，热值以每月平均热值和矸石消耗加权得出。渡市电厂2023年矸石消耗313976吨，全年加权低位发热值为919K/Kg，其矸石的活动水平为：

AD矸石=313976*919*4.1816*10^-6==1206太焦

2）矸石的排放因子（EF_矸石）

EF_矸石=CC_矸石*OF_矸石*44/12

CC_矸石：矸石的单位热值含碳量，由于我厂没有开展燃料元素碳的测定，根据生态环境部的规定，可采用依据国家规定33.56TC/TJ(每太焦耳热值含碳33.56吨）的缺省值计算；

OF_矸石：矸石的氧化率按照98%计算，那么，矸石的排放因子：

EF_矸石=33.56*0.98*44/12=120.6（吨二氧化碳/太焦）；

综上所述：渡市电厂2023年矸石的二氧化碳排放量则为：

E_矸石=AD_矸石*EF_矸石=1206*120.6=145443.6吨=14.54万吨。

2.2 煤泥燃烧的二氧化碳排放计算

煤泥单位热值含碳量，按27.3TC/TJ的缺省值计算

E_煤泥=AD_煤泥*EF_煤泥=（70423*2228*4.1816*10^-6 ）*（27.3*0.98*44/12）=656*98.1=64353吨=6.44万吨

2.3 脱硫过程碳排放

对于以化石燃料的电厂，由于节能减排的需要，必须使用脱硫装置，脱硫剂为石灰，脱硫过程中所用的有效成分为碳酸盐，所以也作为二氧化碳产生量的排放。排放量按下式计算

E_脱硫=脱硫剂碳酸盐年消耗量*排放因子

式中脱硫剂碳酸盐年消耗量=脱硫剂的年消耗量*0.9（缺省值）；

排放因子=0.44(国家规定缺省值）

渡市电厂2023年脱硫石灰消耗1608.39吨，，按照上述公式，渡市电厂2023年脱硫碳排放为：

E_脱硫=脱硫剂碳酸盐年消耗量*排放因子=1608.39*0.9*0.44=636.92吨=0.06万吨，

从上面三个计算公式可以得出，渡市矸石电厂在2020年的碳排放量=矸石排放量+泥煤排放量+脱硫排放量=14.54+6.44+0.06=21.04万吨

3 节能减排分析

21.04万吨的二氧化碳排放量，已经远远超出国家核定的二氧化碳排放量，我们该怎么办？停产关闭电厂抑或拿出大价钱去二氧化碳市场购买，而二氧化碳的市场交易价格也是年年攀高，对于经营举步维艰、利润微薄的渡市电厂来说都是难以承受的。为突出重围，下面将从以下几个方面分析渡市电厂碳排放高的原因，也为其他同类型电厂找到相关的出路。

3.1 在我厂二氧化碳的核查计算，不难看出，影响排放量最大的因素是矸石的消耗量和矸石的热值两个最重要的因素。在其他因素不变的条件下，下面将从量和热值进行具体分析。

3.1.1减少矸石消耗量的分析

   从前面2.1中的矸石燃烧的二氧化碳排放量计算公式不难看出，在其他因素不变的条件下，减少矸石消耗量，将在很大层度上减少我厂总的二氧化碳排放量。为此，相关科室人员积极开动脑筋，创新思维方式，改变煤泥入炉路径，加大煤泥入炉燃烧量，不但能减轻皮带输送机职工的劳动强度，而且更大程度地减低煤泥外卖滞销给生产带来的影响，根据生产实际数据统计，截止2024年7月，我厂矸石消耗为146389吨，同比减少31133吨，照此趋势，2024年全年矸石消耗量累计（预估）为210000吨。同理计算：

其矸石的活动水平为：

AD矸石=210000*919*4.1816*10^-6==807太焦，

热值假设不变，矸石的排放因子与上面相同为120.6（吨二氧化碳/太焦）。

2024年预估矸石二氧化碳排放量为：

E_矸石=AD_矸石*EF_矸石=807*120.6=97324吨=9.73万吨。

同2023年比，矸石二氧化碳排放量降低：14.54-9.73=4.81万吨。

 3.1.2降低矸石热值的分析

降低矸石热值，不仅能提高渡市厂洗煤部分精煤回收率，给整个厂带来丰厚的经济回报，同时根据二氧化碳排放量的计算公式，也能降低电厂的二氧化碳排放量。2024年1至7月加权统计，电厂矸石热值为824kal/kg,预估2024年全年矸石加权热值将降至800kal/kg，同2.1计算公式计算：

其矸石的活动水平为：

AD矸石=313976*800*4.1816*10^-6==1050太焦

矸石的排放因子不变的情况下，矸石的二氧化碳排放量为：

E_矸石=AD_矸石*EF_矸石=1050*120.6=126630吨=12.66万吨。

与14.54万吨比较，二氧化碳排放量减低

E_矸石=AD_矸石*EF_矸石=14.54-12.66=1.88万吨。

综上所述，2024年在我厂技术人员的努力下，矸石的消耗总量预估为210000吨，热值为800kal/kg，矸石的二氧化碳排放量为：

1）矸石的活动水平（AD矸石）

AD_矸石=FC_矸石*NCV_矸石*10^-6=210000*800*4.1816*10^-6=702太焦

2）矸石的排放因子（EF_矸石）不变，仍为

EF_矸石=CC_矸石*OF_矸石*44/12=120.6（吨二氧化碳/太焦）

E_矸石=AD_矸石*EF_矸石=702*120.6=84661吨=8.46万吨,。

同2023年矸石二氧化碳排放量14.54万吨比较，2024年二氧化碳排放量降低6.08万度，以二氧化碳20%的履约量和60元/吨的二氧化碳市场价格，渡市电厂2024年二氧化碳排放支出将减少：

6.08万吨*20%*66元/吨=802560元=80万元

3.1.3矸石燃烧产物灰渣排放分析

在电厂的实际盘查中，发现渣的外观颜色较黑，针对性的抽查检测中，测出的渣含碳量普遍偏高，燃烧不完全，造成矸石消耗大。根据经验，一万吨矸石燃烧大约排放4100吨二氧化碳，每年节约5万吨矸石，则减少2万吨的碳排放。所以，增加渣含碳量的检测，时刻监视矸石的燃烧状况，不但可以提高锅炉热效率，降低标煤耗，对于二氧化碳排放水平的降低都有着重要意义。同时，降低渣含碳量，还可以通过改变炉膛火焰中心温度，延长燃料在炉膛的停留时间，在燃烧区适当提高含氧量，降低矸石粒度，合理调整配风，热值尽量接近锅炉设计标准等技术措施加以改善。

3.2 煤泥排放分析

渡市电厂2023年燃烧全水分30%的煤泥7万吨，排放6.44万吨二氧化碳，差不多是一吨煤泥排放0.9吨二氧化碳。在不影响煤泥输送的情况下，将煤泥水分控制在15%，将节省煤泥3.5万，减少大约3.4万吨的二氧化碳排放。合理控制煤泥全水分，还可以很大程度降低煤泥在炉膛的堆积，减少锅炉停炉和人工清理次数，延长运行周期，降低劳动强度和停炉造成的成本消耗。

3.3 脱硫剂石灰排放分析

数据显示，2023年渡市电厂消耗石灰1608吨，理论产生约637吨二氧化碳，折合成1吨石灰排放0.4吨二氧化碳，数量也许不算大，似乎对于减排毫无用处。但如果选用活性氧化钙含量高的石灰，严格控制PH在规定范围，不但可以减少脱硫塔的结垢，防止喷嘴堵塞，还可以提高脱硫效果，杜绝二氧化硫超标风险。如果每年减少500吨石灰，大约可以节省石灰成本45万元，附加200吨二氧化碳排放。

4 电厂二氧化碳排放的核算

在计算低热值的矸石电厂碳排放时，收集的各种基础数据必须真实、可靠。矸石、煤泥、脱硫剂的计量应准确，各项检测应遵循国家标准或行业标准，规范操作。多台并列机组，最好分机组计量和化验，便于排放对比和机组优化。

机组运行中，不断提高操作人员业务技能和岗位责任心，降低渣、灰含碳量和煤泥全水分，通过各种手段，来降低电厂的二氧化碳排放量，为企业的长远发展打下基础。

5 火力发电厂节能减排的意义

我国是一个资源紧缺的国家，煤炭资源的可持续利用，是实现我国经济社会“可持续”“绿色”“循环”发展的重要保证。锅炉燃煤是能源利用的一个方面，积极有效的技术创新，优化工艺流程，降低能源消耗是最节能减排的重要措施。

我国电力以火力发电为主，火力发电厂又基本是燃煤电厂。2007年的数据显示：我国煤炭产量25.8亿吨，锅炉用煤达到22亿吨，锅炉用煤占煤炭总产量的85%，其中电站锅炉用煤达到16亿吨，这一比例足以说明火力发电厂在煤炭资源利用中的关键地位。因此，火力发电厂在锅炉燃煤消耗上的优化，不仅关系到自身的经济效益，更影响着国家能源战略的实施和环境保护的成效。提高机组可靠性和经济性，降低发电成本是每个电厂面临的课题。而做好锅炉燃煤消耗则是降低锅炉能耗，提高锅炉热效率的重要环节之一。

火力发电厂节能减排的意义非常重大，具体体现在以下几个方面：

首先，有助于落实国家能源发展战略：节能减排是贯彻和落实国家能源发展战略的重要措施。我国提出了“四个革命、一个合作”能源安全新战略，强调节约优先，推动能源消费革命，火力发电厂作为能源消耗大户，其节能减排对实现这一战略具有示范和推动作用。

其次，有利于促进绿色发展：火力发电厂节能减排有助于推动我国经济绿色、低碳、循环发展，是推进生态文明建设的重要内容，符合构建美丽中国的目标。

最后，在提高经济效益上发挥重要作用：虽然初期投入可能较大，但长期来看，节能减排可以帮助企业降低运营成本，提高经济效益。

综上所述，火力发电厂节能减排的实际意义体现在国家能源安全、环境保护、经济发展、社会进步、技术创新、应对气候变化等多个层面。它是实现可持续发展、构建和谐社会的必然选择，也是推动我国走向生态文明新时代的重要途径。通过火力发电厂的节能减排，我们可以为子孙后代留下一个蓝天白云、绿水青山的美好家园。

参考文献：

[1] 孟铁琰著.《电厂化学》.中国电力出版社，1995年（3月）

[2]刘润来著.《电厂化学设备运行-初级工》.中国电力出版社，1996年（12月）

[3]刘润来著. 《电厂化学设备运行-高级工》.中国电力出版社，1997年（5月）