[转载]IT为煤电污染“消毒”

 

转载自：（计算机世界报 2008年06月30日第24期25-26）

 

 

 

 

 

火力发电对环境造成的污染相当严重。根据数据预测，2020年中国仅火力发电厂排放到大气中的二氧化硫就将达2100万吨。而大气中二氧化硫浓度每增加1倍，人类死亡率将增加11％；大气中总悬浮颗粒物浓度每增加1倍，则死亡率增加4％！

从2007年开始，中国许多发电厂已经上马各种“脱硫”、“脱硝”技术和设备，希望从源头上解决对环境的污染问题。在这个过程中，IT技术发挥出了越来越出色的作用。

■ 本报记者 胡英 实习记者 王双

电力工业是关系国计民生的重要基础产业和公用事业。安全、稳定和充足的电力供应，是国民经济健康稳定持续快速发展的重要前提条件。在中国，目前火力发电仍然是电力发展的主力军，火电机组装机容量约占全国发电设备装机总量的四分之三。但是，火力发电在以低成本的方式解决国家电力紧缺问题的同时，其对环境的污染也是最为人诟病之处。

利用煤、石油和天然气等燃料所含能量发电的方式统称为火力发电。按发电方式，火力发电分为燃煤汽轮机发电、燃油汽轮机发电、燃气-蒸汽联合循环发电和内燃机发电。中国拥有大量的煤炭资源储备，因此目前中国火力发电主要采用燃煤发电技术。

燃煤发电污染环境三宗罪

燃煤发电对环境的污染问题到底有多严重？燃煤发电究竟会产生哪些污染？

福建厦门嵩屿电厂总经理助理张文平介绍:“在燃煤发电系统生产电能的全过程中，如果不加控制，会产生烟气、粉尘、灰渣、废水、废液以及设备噪声等各种污染源，容易引起烟气污染、粉尘污染、水污染等环境污染。”

据了解，燃煤发电机组排出的烟气中主要污染成分包括二氧化硫（SO2）、二氧化碳（CO2）和氮氧化物等气体。其中，二氧化硫对环境造成的直接后果是在大气中形成酸雨。由于中国燃煤电厂数量众多，目前中国的酸雨带呈急剧蔓延之势，成为继欧洲、北美之后世界第三大酸雨区。二氧化碳是导致全球变暖的直接罪魁祸首。氮氧化物容易形成光化学烟雾，对人和动植物的损害非常大。1952年美国洛杉矶因为氮氧化物引发光化学烟雾事件，当时致使大批居民发生眼睛红肿、喉痛咳嗽、皮肤潮红等症状，严重者心肺功能衰竭，有400余名65岁以上老人因此死亡。

燃煤电厂排放出的粉尘主要包括输煤系统中的煤尘、锅炉及灰渣系统中的煤尘和灰尘、湿法及干法脱硫系统中的粉尘等。这些游离在空气中的粉尘的分散度越高（即粉尘粒直径越小），其在空气中的稳定性越高，在空气中悬浮时间越长，人们吸入的机会越多，对人体的危害就越大。

燃煤电厂排放的工业废水是另一个重要的污染源，其排放的废水主要有冲灰(渣)水、化学废水、油污水、煤场排水、地面冲洗水等，如果不进行回收或处理直接进行排放，可造成土壤和地下水的污染，会大大降低水体的自净能力，同时这些工业废水可通过植物吸收，在植物体内转化，对人、畜危害巨大。

因此，治理烟气、粉尘和水污染，已成为燃煤发电企业必须跨越的三道“环保”坎！如何治理这些污染，是摆在所有燃煤发电企业面前的巨大挑战。

治理污染IT担纲

随着国家开始重视环境保护，各级政府将治理燃煤发电企业对环境的污染问题摆在了议事日程上，出台了各种相关的污染物排放标准，并投入巨资用于治理。

针对燃煤发电企业，国家制定了相应的大气污染物排放标准: 对二氧化硫排放的指标限制在100mg/Nm3以下; 对粉尘的最高容许排放质量浓度为10 mg／Nm3。

面对国家标准，各燃煤发电企业也认识到环境保护的重要性，并表现出积极的态度。从2007年开始，纷纷投入巨资用于设备的改造，并不断引进和开发各种新的技术与设备，以求达到国家制定的环保标准要求。

张文平向记者介绍，粉尘污染和水污染属于发电企业中的老问题，目前几乎所有的燃煤发电厂都已经具备处理粉尘污染和水污染的能力。而烟气排放导致的二氧化硫污染和氮氧化物污染，则属于目前环境治理中的新问题，也是需要注意的工作。根据国家要求，目前新建燃煤电厂必须同步安装脱硫设施。扩建工程必须“以老带新”，即在新建机组安装脱硫设施的同时，对原有机组实施脱硫改造。而其他老电厂则必须限期进行脱硫改造。

福建厦门嵩屿电厂投产于1995年，2004年开始进行二期工程扩建，目前有4台30万千瓦燃煤火电机组。为了响应国家节能减排的号召，电厂投入了7.6亿元巨资进行脱硫、脱硝、电除尘改造、全封闭煤罐建设等环保治理，实现了“增产减污”，主要污染物的排放达到了国家标准和总量控制要求，二氧化硫、氮氧化物、烟尘等主要污染物排放浓度比国家标准控制值还降低50%以上。

“嵩屿电厂所采用的脱硝技术，采用了今年国家新提出来的技术要求。虽然这项技术并不是强制性的要求，但嵩屿电厂认为这是为环保做的一个新贡献，因此毫不犹豫地上马了‘脱硝’项目。”张文平说: “下一步，燃煤电厂还必须面对二氧化碳排放对大气的污染问题，这是全世界共同面临的一个重大挑战，二氧化碳捕获和填埋技术将在应对这一挑战中扮演重要角色，各国政府也正在制定相应的政策法规来推动相关技术的应用推广”。

天津北疆发电厂是一个正在建设中的项目，是天津滨海新区开工建设的十大重点项目之一，总投资达260亿元。它采用了当今世界上最先进的高参数、大容量、高效率、低污染的“超临界发电技术”，这也是该项技术在中国的首次使用。

据北疆电厂环保工程师杨锁印介绍，北疆发电厂是国家循环经济试点项目，采用了“发电—海水淡化—浓海水制盐—土地节约整理—废弃物资源化再利用”的循环经济模式，规划建设4×100万千瓦燃煤发电超临界机组和40万吨/日海水淡化装置，电厂所有的水源均取自海水。除了采用高效脱硫、除尘设施对烟气进行治理外，对于电厂及海水淡化产生的浓海水进行综合利用，就近排入电厂附近的汉沽盐场进行制盐，在提高盐产量的同时，节省了大量的土地面积，并且实现了电厂废水的零排放。对电厂产生的废渣及脱硫石膏，则进行进一步的开发及加工，用于生产天津滨海新区紧缺的建筑材料。

据了解，多项节能环保的新技术在北疆电厂大范围使用，如海水淡化装置采用当前世界上先进的低温多效海水淡化技术，控制系统采用国内技术领先的DCS分散控制技术，制盐在国内开创了采用电厂及海水淡化排放浓盐水进行制盐的先河，让企业直接达到了国际环保要求。

张文平和杨锁印都认为，在电厂的节能减排工作中，IT技术发挥了出色的控制和监测功能，不仅可以有效地控制电力的生产流程，还可以极大地提高可节能减排的效率。同时通过有效的数据采集，为环境监管部门提供有效的决策依据。

特别是电力企业中普遍采用的离散控制系统DCS，所谓DCS就是以微型计算机为基础，融汇计算机技术、数据通信技术、CRT屏幕显示技术和自动控制技术为一体的计算机控制系统。它对电力的生产过程进行集中管理和分散控制，分布于生产过程中的各种以微处理器为核心的过程控制站，分别对各部分工艺流程进行控制，同时通过数据通信系统与中央控制室的各监控操作站联网，因此也被称为集散控制系统(TDCS)。操作人员只要通过监控站CRT终端,可以对全部生产过程的工况进行监视和操作,网络中的专业计算机适时地给各过程站发出控制信息，调整运行工况。

“采用DCS系统进行发电生产流程控制，在电力生产中发挥了巨大的作用。随着电厂对环境数据实时采集的需求不断增加，DCS系统更是新增添了许多环境数据的实时采集、监控和上传功能。”张文平说。

过去许多电厂采取的是每个月向上级环保局或当地市政府提交相关的环保数据报表，以表明自己达到了环保要求。随着各地环保部门自身信息系统和政府网络的逐渐完善，这些管理部门要求必须让电厂的DCS系统与环保系统网络连接，以便每天实时采集环保数据，并实时进行监控。因此，DCS系统中必须增加相关的数据采集功能，为环保数据监测及采集服务。“目前，嵩屿电厂的DCS系统就与福建省、厦门市环保部门的信息系统连接，每天实时传递采集到的数据，环保部门可实时检查，看是否达到了环保要求，这是IT系统为环境监测做出的新贡献。”张文平说。

“脱硫是治理燃煤电厂污染的最关键环节！”杨锁印对记者说:“北疆发电厂严格执行国家及地方标准，并在该标准的基础上进行了进一步的提高——国家标准中对二氧化硫排放的指标限制在100mg/Nm3以下，北疆电厂的排放浓度为93mg/ Nm3，这其中IT技术也发挥了巨大作用。”

杨锁印介绍，北疆电厂的自动控制系统会对烟气系统、浆液系统、工艺水系统的流程参数进行监控保护，同时设有过程自动控制系统和上位监控系统。自动控制系统通过测量模件检测生产过程热工参数，在控制器中进行修正、补偿、开环、闭环运算，同时在操作员监控终端上进行监控，系统运算结果输出到控制现场让设备执行。自动控制系统还需要与磨粉机、旋转分离器、增压风机、GGH、烟气挡板、循环泵、皮带机、储液罐、上下料机、料仓等设备自带的电气设备和电气控制柜进行连接，使工作人员在中央控制室通过对控制系统屏幕的观察和操作，能够对这些设备进行监视、控制、报警、保护，并实现对历史运行状况的纪录，整个发电厂的脱硫能力可以达到了95%以上。

国家政策的扶持，燃煤电厂的积极配合，使得全国治理燃煤电厂污染问题进展顺利且效果明显。新疆天业自备电厂四期4×13.5万千瓦热电机组的脱硫项目建设进展顺利，该集团公司副总安志明说，此项目投资1.2亿元人民币，目前是中国最大的电石渣烟气脱硫设施，采用以废治废的环保循环新型技术，脱硫效率运行成本以及废渣综合利用率在国内都处于领先水平。据了解，该项目进行了一年的技术准备，于2008年年3月份开始建设，预计8月将建成。

资金保障是关键

有效治理电力污染，资金投入是一个重要的保障。

“我们每发一度电，国家给予人民币一分五的补贴用于开展除硫等环保项目。这对于减轻企业的资金负担起到了关键作用。”张文平介绍说。

杨锁印介绍说，北疆发电厂用于环保治理的总投资达7亿元，约占电厂工程静态总投资的8%，主要的项目为脱硫、除尘、废水治理、水土保持等。 “我们超临界机组的发电标准煤耗为272克／千瓦时，而2006年，全国发电煤耗平均为366克／千瓦时，未采用脱硫设施时约排放6克的二氧化硫，采用高效脱硫设施后约排放0.22克二氧化硫。其自动监控和管理系统发挥了重要作用，目前电厂用于IT方面的投入已经达到了4000万元。”

燃煤发电企业在执行节能减排政策的同时，依然面临一些困难。张文平说，发电企业实施节能减排所需要投入的设备和技术费用通常在数亿元以上，初始购置成本巨大。除此之外，影响火电公司使用减排设施的障碍还有其昂贵的日常营运费用，这也是不小的一笔开支。杨锁印感慨道:“执行国家的政策自然义不容辞，但成本问题也确实制约着节能减排工作的进一步开展。欧美等发达国家和地区在这方面也没有很好的解决办法。烟气的高效低成本处理及综合利用技术是个世界性难题和全球性课题。要想更有效地实施节能减排，还需要更为先进的技术设备，IT行业应当担当起推动技术发展的责任。”

采访手记

电力减排任重道远

整个采访过程中，记者感受到，目前由于国家对环境保护的日益重视，无论从政策、资金上都给予了发电企业极大的支持。随着各种新型的节能减排技术设备以及IT技术的不断推陈出新，整个电力行业的节能减排工作虽然才开始，但已经取得了初步的成效，并取得了很好的效益。

各个电力企业对于治理污染的意义比以往认识得更为深刻，从停留在达到国家标准的水平上升到了更高层面。各种先进的技术设备都被用于进行环保创新。在这其中，IT技术在生产、管理以及监控等环节发挥着越来越重要的作用。但污染治理的道路并不是一帆风顺的，由于中国地域广阔，人口众多，电力污染问题依然十分严重，节能减排工作任重而道远。新兴建的带有先进环保设备的火力电厂究竟能够达到怎样的节能减排效果还没有明显的效果和准确的数据可进行估算。特别值得注意的是，碳排放量的污染治理问题目前还是一项新课题。

采访中，记者深深地感到，发电企业也是非常渴望能有更为出色的生产管理信息系统以及更为先进的节能减排技术及设备的推出。IT技术应当站在解决问题的最前端，从原料、生产、管理、监控等各个方面充分发挥其功用，为提高火力电厂工作效率、节能减排以及环境综合治理做出其应有的贡献。 （文/王双）