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[摘 要]随着国家对环保的重视，燃煤电厂对脱硫、脱硝、除尘设备的升级改造和精准运行都非常重视，特别是市场上出现了较多环保设施第三方运营专业公司后，给燃煤电厂环保事业注入了活力，出现了生机勃勃的景象，但因各公司运营水平参差不齐，怎样评价各公司的运营水平，那就需要统一评价标准，比如安全生产、能耗、经营成本等都可以作为评价的标准，这里仅浅谈能耗方面的标准及方法。
[关键词]能耗 安全 标准
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0014-03
0引言
燃煤锅炉有脱硫、脱硝及除尘系统运行以来，为了评价环保设施的运行水平，曾经出现了许多评价的方法，但因不同的方法对评价的实用性和误差有较大的差异，最终导致无法在不同的机组之间进行评价，也无法找到各机组、各运营公司在行业中的位置，也无法有效的进行问题分析和技能的提高。因此，是否可以找到一种操作性强，且有明显的代表性和广泛性的评价标准和方法，成了大家关注和研究的方向。
1常用的生产指标评价方法
通过对电力行业、冶炼行业以及部分化工行业的燃煤锅炉进行了调查发现，一般的评价方法有：
1.1单位发电量（供热的折算成发电量）的耗用率来描述，脱硫脱硝除尘系统的耗用率为：脱硫剂（碳酸钙）耗用率=吨/万千瓦时；工业水耗用率=吨/万千瓦时；电耗率=千瓦时/万千瓦时（百分数）；还原剂（氨气）=吨/万千瓦时；除盐水耗用率=吨/万千瓦时；蒸汽耗用率=吨/万千瓦时；除尘器（袋式除尘器或电袋除尘器）电耗用率=用电量（千瓦时）/发电量（万千瓦时）。
1.2按照各系统“功能产品”来描述脱硫脱硝除尘系统的能耗指标：脱硫系统脱硫剂耗用率=标准碳酸钙（千克）/二氧化硫（千克）；脱硫系统电耗=千瓦时/二氧化硫（千克）；脱硫系统工业水耗=水（千克）/二氧化硫（千克）；脱硝系统还原剂耗用率=氨气（千克）/二氧化氮（千克）；脱硝系统除盐水耗用率=除盐水（千克）/二氧化氮（千克）；脱硝系统电耗=用电量（千瓦时）/二氧化氮（千克）；脱硝系统蒸汽耗用率=蒸汽量（千克）/二氧化氮（千克）
2对不同的评价方法进行对比和分析
2.1用单位发电量的能量消耗来描述和能耗指标分析
此类评价方法的优点为能够直接知道每发1度电或者每万度电对各种能耗的消耗，更直接的接近经济指标，能够快速的估算发电成本。在脱硫脱硝除尘系统没有专业化运营前期，脱硫脱硝和除尘系统是电厂的附属系统，和煤耗相比占得比例很小，在不需要非常深入的分析时，一般都采用此种方法。随着企业的专业和精确运行的要求，此种评价方法也暴露出较大的漏洞，无法满足精确分析的要求，首先以脱硫剂的耗用率为例进行简要的分析：
脱硫剂耗用率的定义为：每发1万度电所消耗的脱硫剂的重量。
因此计算公式为：
脱硫剂耗= （1）
= （2）
= （3）
单位为：吨/万千瓦时
从此计算式可以看出：式（1）中变量两个，分子分母各一个，当发电量一定的情况下能准确计算出单位发电量消耗的脱硫剂，但无法进一步分析脱硫剂耗用率变化的具体原因。
式（2）中的变量有5项，分别是原烟气二氧化硫的浓度、脱硫效率、烟气量和碳酸钙的纯度和发电量。即在发电量（供热部分可以折算成发电量）不变的情况下分子的变量有四项，分母有一项，其中碳酸钙的纯度可以采用加权平均的方法化验较能准确的得到，剩下的还有3个变量，这三个变量中原烟气二氧化硫的浓度随时间的变化而变化，反映了入炉煤中硫份的大小；脱硫效率随时间的变化而变化，反映了脱硫系统的运行情况；烟气量也随着时间的变化而变化，反映了锅炉的燃烧及负荷情况。因此，仅从每万度电消耗了多少脱硫剂很难精确的判断是锅炉侧调整的因素或者是脱硫系统调整的因素。
式（3）中的变量5项，其中分母同式（2），分子中的变量有3项，其中脱硫效率也可以实时准确测量，燃煤含硫率可以通过加权平均的方法化驗计算得到，但是入炉煤的量与化验的硫份很难准确及时的得到，特别是无法在线化验入炉煤的硫份，手工化验只能抽检，误差较大。
再者是电耗率，电耗的定义为：每发1万度电脱硫系统消耗的所有电能。
表达式：电耗率= （4）
从式（4）子可以看出，如果发电量相同的情况下这些用电设备都是变量，那决定这些变量的因素是哪些呢？譬如，浆液循环泵的运行台数，氧化风机的运行台数，脱水系统的运行台数，都会直接影响着总的用电量，这些设备是否运行除了与脱硫系统有直接关系外，还与入炉煤的硫份、烟气量有直接关系。入炉煤的硫份和烟气量反映了锅炉运行管理的水平，因此但从这个耗电率无法精确的对脱硫系统运行的好坏做精确的分析。同理脱硫系统水耗、脱硝系统的还原剂的耗用率、脱硝系统的蒸汽耗用率、脱硝系统的除盐水耗用率、除尘系统的耗电率都会得出类似脱硫系统同样的结论。
2.2采用系统的“功能产品”来描述和生产能耗指标分析
首先对“功能产品”下个定义，即该系统的最终产品或者功能性目的，被称为该系统的“功能产品”，以下简称“产品分析法”。比如脱硫系统的产品（目的）即为脱除烟气中的二氧化硫，能除掉的二氧化硫即为脱硫系统的产品；脱硝系统的产品（目的）即为脱除烟气中的氮氧化物（以二氧化氮为主），能除掉的氮氧化物即为脱硝系统的产品；除尘系统的系统产品（目的）为脱除烟气中的粉尘，能除掉的粉尘（包括输送到灰库）即为除尘系统的产品。
2.2.1脱硫系统中脱硫剂耗用率分析
用“产品分析法”表示，每脱除1吨二氧化硫消耗的标准脱硫剂耗量。单位有：吨/吨、摩尔/摩尔等即脱硫剂与二氧化硫的质量比或者摩尔比。
脱硫剂的耗用率= （5） = （6）
= （7）
其中：64为二氧化硫（SO2）的分子量；32为硫元素的原子量
从式（5）可以看出，分子中的脱硫剂重量可以非常且便利准确的测量，碳酸钙的纯度可以采用加权平均的方法进行测量和计算得出，可以看做常数；分母中只有二样化硫（SO2）1个变量，如果能够准确的得到，那就能准确的考察和评价脱硫系统的脱硫剂的耗用率，不受该系统以外因素的影响；
从式（6）可以看出，分子中的变量与式（5）相同，分母中变量有4个，这4个变量都能通过烟气在线系统（通过了国家有效性审核）可以及时准确的测量得到；
从式（7）可以看出，分子中的变量与式（5）相同，分母中的变量2个，入炉煤重量可以通过在线称重机测量，但是炉煤的硫份目前无法在线进行测量，较难准确及时的得到二氧化硫的脱除量，且这些设备是锅炉系统，脱硫系统无法操作和控制。
2.2.2脱硫系统的耗电率分析
用“产品分析法”表示，定义为每脱除1千克（千千克）二氧化硫消耗的电能总和。单位：千瓦时/千克（千千克）
表达式为：电耗率脱硫= （8）
= （9）
= （10）
从式（8）、（9）可以看出，分母都为二氧化硫的脱除量不再赘述，分子中虽然总的耗电量中与运行的浆液循环泵、氧化风机、脱水系统等重要设备的台数有关，但是从脱硫系统的原理及工艺可知，怎样运行这些设备与二氧化硫的脱除量也有非常直接的关系，虽然这些关系非明显的成函数关系，但也基本反映了脱硫系统的设备和运行情况，受锅炉等其他因素的影响已经非常小。
同理脱硝系统的标准还原剂（氨气）耗用率同脱硫系统的标准脱硫剂（碳酸钙）耗用率，脱硫系统的耗水率、脱硝系统的除盐水耗用率和蒸汽耗用率等都与脱硫系统的耗电率同理。
2.2.3除尘系统耗电率分析
无论是电除尘器或者是电袋混合除尘系统，都需要压缩空气和电能（湿除尘器暂不讨论），但最终的耗能是电能。定义为每脱除1千克（吨）的粉煤灰所消耗的电能。单位：千瓦时/千克（千千克），表达式为：
电耗率除尘= （11）
从式（11）可以看出，所消耗的电能用电度表测量，除去的粉尘量可以通过灰库的料位计计算，也可以通过计量地磅准确的得出数据。
从以上分析可以看出，采用产品分析法来描述和评价脱硫
脱硝和除尘系统的方法，能够较为准确的反映系统的设备健康情况与生产能耗指标情况，获得变量数据的方法可行性强。
3确定较为合理的评价方法及应用
从以上比较和分析知道，“产品分析法”与之前的“单位发电量能耗法”在对脱硫脱除和除尘系统的能耗评价方面相比有明显的优越性，那怎样将该方法运用到实际的工作当中是我们研究的最终目的。
3.1运用于行业公司之间或者专业运营公司内部生产指标的对标管理
3.1.1采用“产品分析法”来评价不同脱硫工艺之间的差别
脱硫系统常用的脱硫工艺有：生石灰（或者石灰石粉）炉膛内部脱硫工艺、半干法生石灰脱硫工艺、湿法石灰石-石膏脱硫工艺等多种脱硫工艺。如果把生石灰（CaO）也折算成碳酸钙，就可以用每脱除1吨二氧化硫所消耗的标准碳酸钙，来评价各工艺系统之间的能耗指标的好坏情况；
3.1.2可以评价同一种脱硫工艺不同处理能力及不同吸收塔类型之间的能耗指标情况。比如同样都是湿法石灰石-石膏脱硫工艺，可以评价各机组装机容量从50MW到1000MW之间的能耗指标情况；按照吸收塔的类型可以评价液柱塔、喷淋塔以及液柱加喷淋的各种能耗指标；也可以用于专业运营公司的内部生产指标评价管理；
3.1.3为查找脱硫脱硝和除尘系统在运行方面和设备方面的问题，缩小查找范围和减少其它系统（如锅炉系统）的影响，为查找问题提供了准确的依据。如某电厂单位二氧化硫消耗的脱硫剂较其它电厂多，或者比历史上消耗的多，那就说明该电厂近期的脱硫剂耗用率较高。从设备方面考虑，就要分析是否吸收塔喷淋层喷嘴有堵塞或者断裂，或者湿磨机出现了问题石灰石的颗粒度较大，造成脱硫剂的利用率降低导致了耗粉率升高；从运行方面考虑，可以分析是否PH值调整不当，石灰石粉的活性差或者石灰石的纯度较低，再者就是过度脱水造成石膏内碳酸钙的含量较大，最终导致了脱硫剂耗用率升高，就能很方便的分析出原因。
3.2运用于企业的经济指标和经营成本分析
3.2.1经济指标的基础来源于生产指标，生产指标的精准和可操作性为准确的经济指标分析打下了坚实的基础和必要条件。首先可以用来对某一机组的变动经营运行成本进行分析。某机组的脱硫脱硝除尘系统变动经营成本一般包括：脱硫剂（石灰石）、还原剂（氨气）、耗电量、水、蒸汽等，因这些成本会随着发电量（供热量）的量的变化而变化。在经济成本里应包括生产指标成本和市场成本（价格变动）两方面，那我们就可以分别分析以下因素：1、脱除单位二氧化硫或者脱除单位氮氧化物以及除去单位粉尘的生产指标是否有变化；2、单位发电量的二氧化硫和氮氧化物或者粉尘的减排量是否发生了变化；3、所消耗的用能单价是否发生了变化。如果“1”中提到的生产指标发生了变化，那就要在生产方面进行分析，进一步确定是设备的因素或者是运行操作的因素，是管理的因素还是从业人员技能的因素，是外部环境的因素还是自身内部环境的因素，沿着这条方向去伪存真，抽丝剥茧可以一层层的分析下去，最终就能非常精准的找到问题所在，可以用最小的代价彻底解决问题。如果“2”中的内容发生了变化，那就是单位发电量的燃煤排放污染物耗量发生变化了，或者污染物出口的浓度水平发生了变化。那我们就可以分别分析以下因素：1、从外部的因素看是否国家有了新的标准，改变了排放污染物的排放浓度，且占比是多少；2、单位发电量的污染物含量是多少，占比多少。这样就很容易分析出来因燃料或者锅炉运行的因素造成的经营成本变化，就可以通过努力降低可以降低的變动成本。如果“3”中的内容发生了变化，直接通过变动幅度即可知道经营成本的变化量。 3.3运用于专业环保运营公司边界成本核算
专业的环保公司在实际的边界成本核算中涉及的因素很多，这里只考虑生产变动成本。用“产品分析法”来描述生产变动成本更加准确，同时也更准确测算投资的边界利润。例如：某专业环保公司准备投资一家电厂的烟气脱硫治理项目。装机容量是300MW，负荷率是80%，每万度电的合同价格是150元，入炉煤的硫份0.9%（入口烟气二氧化硫浓度约2000mg/m3），按照当地价格水平，每脱除1吨二氧化硫的综合变动成本（水、电和脱硫剂）是1000元，合计每万度电约要脱除0.079吨的二氧化硫，每万度电的变动成本是79元左右，不考虑其它成本毛利是150-79=71元。假如同样机组仅仅燃煤硫份提高至1.5%（入口烟气二氧化硫浓度约3300mg/m3），变动成本就变成了每万度电131元，不考虑其它成本毛利是150-131=19元。这仅仅是变动成本的差异，这种变动成本在一定范围内（如脱硫系统的设计参数范围内）成比例增长，超出设计范围甚至会导致超排（违法）的变动成本会几倍几十倍的成本增加，如果加上其它成本一定会严重亏损。这就要求反推到技术协议的内容需要严格规定入炉煤的硫份（入口烟气污染物浓度）在某个区间段，能够非常准确的测算出超出这个区间段合理的电量结算价格。避免电厂方认为燃煤的硫份因各种因素上升一点，对脱硫系统并没有多大影响的错误认知，也避免专业运营公司测算时有利润，等投资运行的时候才发现亏损，却不能精准的分析出原因。
3.4作为专业环保运营公司的结算依据
目前几乎所有的专业环保运营公司与业主（被服务方）的结算依据为：发电量或者上网电量以及折算发电量。在实际的市场经营过程中出现了一些问题，主要表现为：
3.4.1虽然在技术协议里一般都会规定原烟气和净烟气中污染物的浓度，如果超出了所规定的浓度对业主的约束比较小，给安全环保工作带来较大的风险。
“十八大”以来，特别是“十九大”后，国家对环保治理的信心和决心前所未有，对重大污染源的要求严格程度也前所未有，“超标即违法”首次把环保工作提高到了国家法律的高度，因此，环保设施的“安全生产，达标排放”必须严肃对待，认真执行。但是，实施的过程中因环保运营公司与业主签的合同是以每度电的定价机制进行结算，业主方为了自身的利益尽量选用高硫煤（采购价格低廉），更有甚者有的业主方以“大燃料”为由，设立奖项，奖励使用高硫煤多的单位和部门；往往不重视技术协议签署的条款，以脱硫脱硝设施的设计最大出力视为长期运行标准，有时甚至长时间超设计出力运行。设计出力本来有一定的余量考虑，为了避免因入口污染物突然异常或者设备有异常的情况下，能保证环保设施达标排放，并非能够长期运行的参数值。如果所有环保设施全负荷或者超负荷运行，必然会威胁到“安全生产，达标排放”。
3.4.2环保公司与业主边界谈判困难
随着电力市场的灵活，电力市场的成长速度非常快，国家也为了适应新的能源形式，制定了许多打破行业垄断，有利于市场竞争，盘活电力市场的政策和举措。比如，大用户直供政策，机组深度调峰奖罚措施，交易电量结算办法，发电机组供热改造后供热结算等，这些政策和办法都让电厂在电价结算方面出现了差异电价。电厂（业主）与环保公司进行边界谈判的时候会把自身在电力市场竞争过程中的电价差异部分尽可能转移到环保公司，因各自主张自身的利益，造成了环保公司与业主进行边界谈判时非常困难。
3.4.3采用“产品分析法”进行结算
假如采用“产品分析法”进行环保运营公司与业主之间进行服务结算的方法，以上的困难将迎刃而解。目前环保运营公司与业主常用的结算方式有一定的历史原因。在2004年左右，国家开始重视环保设施的建设和运行情况，当时因观念，技术，资金多种因素，许多重要污染源的环保设施运行情况不佳，国家为了鼓励大家在环保设施的投入和运行方面重视，提出了烟气治理可以特许经营，国家每度电补贴一定的环保费用，对象为业主发电企业，最后以“谁投入，谁受益；谁违规，谁被罚”的原则执行，特许公司将环保设施的投资和生产做好，负责达标排放，国家对业主（发电企业）的补贴部分收入支付给特许经营的公司，特许经营公司将这部分收入作为企业的收入来源，特许经营公司依此作为与各行业需要烟气治理服务的业主单位参考计价和经营的方式至今。但是，随着国家对环保的重视和新的形势下，在经营的过程中就出现了3.4.1和3.4.2中的问题，我坚信随着国家环保科技的发展，随着国家能源结构的调整，国家对环保设施的这种补贴终将取消，环保设施的“稳定运行，达标排放”将被国家由鼓励手段变为被强制执行，环保方面的投入将被成为一种单纯的生产成本。那专业的环保运营公司与业主合作交集的地方在哪里呢？那就应该把环保方面的投入，看作是有燃煤锅炉的企业生产经营中，像燃煤一样成为必要的生产成本，结算的方法即采用“产品分析法”。无论是否发电企业，只要燃煤锅炉烟气中有二氧化硫、氮氧化物及粉尘需要处理，就全部用每处理1千克二氧化硫、氮氧化物及粉塵的单价来计费。如此以来，就明确了业主方与专业的环保经营公司的责任和义务，减少甚至消除了所有以往经营中的各种模糊因素，各自核算自己的经营成本，集中精力做好各自的安全经济生产，减少企业双方的内耗，提高整体的生产效率。
4“产品分析法”在实际应用中应注意的几个问题
这里仅对“产品分析法”进行了一般性论述和比较，其优越性已较为明显，但是在实际的应用过程中有许多特别注意的地方，下面对最容易出现问题的几个因素进行简要的说明：
4.1污染物脱除量的计算
4.1.1从以上的计算公式中可以看出，计算污染物脱除量的计算方法有很多种，具体选中哪种就要结合实际情况而定。各有优缺点，有的采用烟气量和浓度来确定，有的通过石膏的产量和品质来确定，也有的通过入炉煤的量和入炉煤的硫份确定。一般而言采用烟气量计算二氧化硫和氮氧化物较为便利，统计粉尘量就应该采用灰库料位或者运输车辆称重的方法较为准确和便利。如果采用烟气量来确定二氧化硫和氮氧化物的脱除量，要经常校验烟气量的准确性，因为目前重要污染源都装有烟气在线监测系统，这些系统都是国家强制定期校验其准确性，对污染物的浓度都是较为准确，虽然烟气流量的准确性同样受国家有效性审核部门的监督，因技术或者其它原因往往烟气流量容易出现偏差，因此需要经常校对保证其准确。 4.1.2烟气在线监测系统的烟气量是累计值。烟气中的污染物浓度是折算值，都折算至含氧量为6%（过量空气系数为1.4）时的浓度，一旦测出烟气中的氧含量有偏差，会影响到污染物浓度的准确性。如测到净烟气中的二氧化硫浓度为31mg/m3，实测氧含量为7%，折算后烟气中二氧化硫的浓度为33mg/m3，因测量原因如测得氧量是8%，这时的二氧化硫折算浓度为36mg/m3误差3mg/m3，因排放标准是折算后35mg/m3，因此会面临超排处罚的风险，会严重增加经营成本，因此对烟气中的氧量值要保持其准确性。
4.1.3烟气在线监测系统中的污染物浓度是算数平均数。现有的烟气在线监测系统中的污染物浓度采用每5秒采集一次数据，然后进行相对时间算数平均，最终得出一分钟或者一小时的算数平均数，因此对污染物脱除量的计算有一定的误差（精确应该是实时采集数据对烟气量进行积分或者采用加权平均），但是一分钟数据采集12次，基本上仍能反映实际的污染物浓度（接近加权平均）。
4.2对不同的环保系统因生产工艺不同可能差异较大
我们知道，一套环保设备的生产能力，能耗指标可能与设备的技术和原理不同会有非常大的差异。我们国家改革开放以来，特别十八大以后，国家的经济和科技发展非常迅速，对国家和地方环保部门对环保设备的要求几乎每年都有新标准和新要求，这就导致很多企业的脱硫脱硝和除尘设备需要升级换代，新建机组会严格按照新的国家标准做到“三同时”，但是大多数老旧设备为了满足现有的国家污染物排放标准，需要在原有的基础上进行改造，很多时候因场地、投资和原有设备所限制，很难在排放达标与经济生产指标两全齐美，当二者有冲突必须二选一的时候，我们只能选择达标排放，因此有时候同一个地区同装机容量的机组，生产能耗指标相差较远实属正常。怎样才能尽量缩小这种差距呢，那就要从以下s几个方面考虑：
4.2.1选用合适的评价标准，提高设计人员的生产能耗指标意识
经过对几十份环保设施改造设计资料（技术协议）分析发现，一般设计的目标和重心几乎全部集中表现在满足环保设施的达标排放，对改造后的能耗指标描述要么一代而过，要么很明显的能发现对能耗的数据统计不全，或者与实际严重不符，没有设计过程的数据支持，在竣工验收的资料里面很少有能耗方面的驗收资料。性能试验也只体现是否达到了环保排放能力和标准，也没有涉及到能耗指标的内容。造成这种结果的原因是多种的，最主要的原因是业主和设计人员缺乏能耗指标的意识，有时造成这种意识缺失的原因并非业主完全没有这样意识，因为谁都知道投资需要有回报，而是业主给设计人员提出能耗指标的设计要求时，往往因没有统一而准确的评价标准无法进行准确的设计所致。
4.2.2提高投资收益的测算水平
从3.3中的例子可以看出，当初测算的时候一定是有收益的，并且收益率还比较高，为何运行起来就没有收益了，原因仍处在没有合理的生产成本测算标准。如果测算某项目的时候用较为准确的评价和测算标准，那就能尽量准确的测算出不同工况下的生产成本，如果能够把总投资结合生产设备改造和生产工况综合考虑，在环保设施设计之初就能全面的考虑能耗指标，就会尽最大可能的提高投资的收益率，也可以提高设施运行的可靠性。
4.2.3提高环保设施改造后评估的能力
一般环保设施新建或者改造投运后，都要进行后评估工作，来评价本次工程的好坏。一般因为环保设施在整个机组系统当中属于辅助系统，后评估的内容主要验证当初该项工程的设计、施工到正常投运以后是否合理安全经济（施工过程中）等，对环保设施能耗很少涉及。如果我们也能像做机组锅炉性能试验的内容和方式来对环保设施进行性能试验，除了对环保设施的出力能力进行测试和调试外，也能对能耗方面进行必要的测试，只有这样才能提高对环保设施运行中出现的问题做精准的分析，才能为环保设施的精准运行提供必要的前提条件。
4.3对复杂的辅助工艺尽量合并简化分析
有时候脱硫脱硝和除尘系统运行的时候会增加一些辅助手段，单独计算这些辅助运行所发生的费用很难计算，这时就应该对这些辅助手段进行分析，找出其中的本质，为了便于分析就把这些成本合并到接近的成本里面。例如我们在脱硫运行的时候有时会加入增效剂，加入增效剂后会加速脱硫剂的溶解，相当于提高了吸收塔浆液对二氧化硫的吸收速度，起到的效果相当于增加了气液比，同时也提高了脱硫剂的利用率，那就把使用增效剂的费用合并到脱硫剂的单耗成本里，相当于提高了脱硫剂的价格；也可以单独作为生产变动成本核算，只是进行对标的时候要考虑的一项因素即可。
参考文件
[1]《中华人民共和国环境保护法》中国法制出版社出版
[2]《湿法烟气脱硫设计及设备选型手册》中国电力出版社出版
[3]《火电厂无旁路湿法烟气脱硫技术》中国电力出版社出版
作者简介
沈喜超，男，1974年2月出生，1995年毕业于长沙电力学院发电厂及电力系统专业，同年参加工作后，一直从事火力发电厂的建设，运行管理等方面的工作。现工作单位重庆远达烟气治理特许经营公司，联系电话：13592108082。
刘永益，男，1983年 3月出生，电气自动化专业，现工作单位重庆远达烟气治理特许经营公司脱硫、脱硝运行管理工，联系电话：15215119817。
[关键词]能耗 安全 标准
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）03-0014-03
0引言
燃煤锅炉有脱硫、脱硝及除尘系统运行以来，为了评价环保设施的运行水平，曾经出现了许多评价的方法，但因不同的方法对评价的实用性和误差有较大的差异，最终导致无法在不同的机组之间进行评价，也无法找到各机组、各运营公司在行业中的位置，也无法有效的进行问题分析和技能的提高。因此，是否可以找到一种操作性强，且有明显的代表性和广泛性的评价标准和方法，成了大家关注和研究的方向。
1常用的生产指标评价方法
通过对电力行业、冶炼行业以及部分化工行业的燃煤锅炉进行了调查发现，一般的评价方法有：
1.1单位发电量（供热的折算成发电量）的耗用率来描述，脱硫脱硝除尘系统的耗用率为：脱硫剂（碳酸钙）耗用率=吨/万千瓦时；工业水耗用率=吨/万千瓦时；电耗率=千瓦时/万千瓦时（百分数）；还原剂（氨气）=吨/万千瓦时；除盐水耗用率=吨/万千瓦时；蒸汽耗用率=吨/万千瓦时；除尘器（袋式除尘器或电袋除尘器）电耗用率=用电量（千瓦时）/发电量（万千瓦时）。
1.2按照各系统“功能产品”来描述脱硫脱硝除尘系统的能耗指标：脱硫系统脱硫剂耗用率=标准碳酸钙（千克）/二氧化硫（千克）；脱硫系统电耗=千瓦时/二氧化硫（千克）；脱硫系统工业水耗=水（千克）/二氧化硫（千克）；脱硝系统还原剂耗用率=氨气（千克）/二氧化氮（千克）；脱硝系统除盐水耗用率=除盐水（千克）/二氧化氮（千克）；脱硝系统电耗=用电量（千瓦时）/二氧化氮（千克）；脱硝系统蒸汽耗用率=蒸汽量（千克）/二氧化氮（千克）
2对不同的评价方法进行对比和分析
2.1用单位发电量的能量消耗来描述和能耗指标分析
此类评价方法的优点为能够直接知道每发1度电或者每万度电对各种能耗的消耗，更直接的接近经济指标，能够快速的估算发电成本。在脱硫脱硝除尘系统没有专业化运营前期，脱硫脱硝和除尘系统是电厂的附属系统，和煤耗相比占得比例很小，在不需要非常深入的分析时，一般都采用此种方法。随着企业的专业和精确运行的要求，此种评价方法也暴露出较大的漏洞，无法满足精确分析的要求，首先以脱硫剂的耗用率为例进行简要的分析：
脱硫剂耗用率的定义为：每发1万度电所消耗的脱硫剂的重量。
因此计算公式为：
脱硫剂耗= （1）
= （2）
= （3）
单位为：吨/万千瓦时
从此计算式可以看出：式（1）中变量两个，分子分母各一个，当发电量一定的情况下能准确计算出单位发电量消耗的脱硫剂，但无法进一步分析脱硫剂耗用率变化的具体原因。
式（2）中的变量有5项，分别是原烟气二氧化硫的浓度、脱硫效率、烟气量和碳酸钙的纯度和发电量。即在发电量（供热部分可以折算成发电量）不变的情况下分子的变量有四项，分母有一项，其中碳酸钙的纯度可以采用加权平均的方法化验较能准确的得到，剩下的还有3个变量，这三个变量中原烟气二氧化硫的浓度随时间的变化而变化，反映了入炉煤中硫份的大小；脱硫效率随时间的变化而变化，反映了脱硫系统的运行情况；烟气量也随着时间的变化而变化，反映了锅炉的燃烧及负荷情况。因此，仅从每万度电消耗了多少脱硫剂很难精确的判断是锅炉侧调整的因素或者是脱硫系统调整的因素。
式（3）中的变量5项，其中分母同式（2），分子中的变量有3项，其中脱硫效率也可以实时准确测量，燃煤含硫率可以通过加权平均的方法化驗计算得到，但是入炉煤的量与化验的硫份很难准确及时的得到，特别是无法在线化验入炉煤的硫份，手工化验只能抽检，误差较大。
再者是电耗率，电耗的定义为：每发1万度电脱硫系统消耗的所有电能。
表达式：电耗率= （4）
从式（4）子可以看出，如果发电量相同的情况下这些用电设备都是变量，那决定这些变量的因素是哪些呢？譬如，浆液循环泵的运行台数，氧化风机的运行台数，脱水系统的运行台数，都会直接影响着总的用电量，这些设备是否运行除了与脱硫系统有直接关系外，还与入炉煤的硫份、烟气量有直接关系。入炉煤的硫份和烟气量反映了锅炉运行管理的水平，因此但从这个耗电率无法精确的对脱硫系统运行的好坏做精确的分析。同理脱硫系统水耗、脱硝系统的还原剂的耗用率、脱硝系统的蒸汽耗用率、脱硝系统的除盐水耗用率、除尘系统的耗电率都会得出类似脱硫系统同样的结论。
2.2采用系统的“功能产品”来描述和生产能耗指标分析
首先对“功能产品”下个定义，即该系统的最终产品或者功能性目的，被称为该系统的“功能产品”，以下简称“产品分析法”。比如脱硫系统的产品（目的）即为脱除烟气中的二氧化硫，能除掉的二氧化硫即为脱硫系统的产品；脱硝系统的产品（目的）即为脱除烟气中的氮氧化物（以二氧化氮为主），能除掉的氮氧化物即为脱硝系统的产品；除尘系统的系统产品（目的）为脱除烟气中的粉尘，能除掉的粉尘（包括输送到灰库）即为除尘系统的产品。
2.2.1脱硫系统中脱硫剂耗用率分析
用“产品分析法”表示，每脱除1吨二氧化硫消耗的标准脱硫剂耗量。单位有：吨/吨、摩尔/摩尔等即脱硫剂与二氧化硫的质量比或者摩尔比。
脱硫剂的耗用率= （5） = （6）
= （7）
其中：64为二氧化硫（SO2）的分子量；32为硫元素的原子量
从式（5）可以看出，分子中的脱硫剂重量可以非常且便利准确的测量，碳酸钙的纯度可以采用加权平均的方法进行测量和计算得出，可以看做常数；分母中只有二样化硫（SO2）1个变量，如果能够准确的得到，那就能准确的考察和评价脱硫系统的脱硫剂的耗用率，不受该系统以外因素的影响；
从式（6）可以看出，分子中的变量与式（5）相同，分母中变量有4个，这4个变量都能通过烟气在线系统（通过了国家有效性审核）可以及时准确的测量得到；
从式（7）可以看出，分子中的变量与式（5）相同，分母中的变量2个，入炉煤重量可以通过在线称重机测量，但是炉煤的硫份目前无法在线进行测量，较难准确及时的得到二氧化硫的脱除量，且这些设备是锅炉系统，脱硫系统无法操作和控制。
2.2.2脱硫系统的耗电率分析
用“产品分析法”表示，定义为每脱除1千克（千千克）二氧化硫消耗的电能总和。单位：千瓦时/千克（千千克）
表达式为：电耗率脱硫= （8）
= （9）
= （10）
从式（8）、（9）可以看出，分母都为二氧化硫的脱除量不再赘述，分子中虽然总的耗电量中与运行的浆液循环泵、氧化风机、脱水系统等重要设备的台数有关，但是从脱硫系统的原理及工艺可知，怎样运行这些设备与二氧化硫的脱除量也有非常直接的关系，虽然这些关系非明显的成函数关系，但也基本反映了脱硫系统的设备和运行情况，受锅炉等其他因素的影响已经非常小。
同理脱硝系统的标准还原剂（氨气）耗用率同脱硫系统的标准脱硫剂（碳酸钙）耗用率，脱硫系统的耗水率、脱硝系统的除盐水耗用率和蒸汽耗用率等都与脱硫系统的耗电率同理。
2.2.3除尘系统耗电率分析
无论是电除尘器或者是电袋混合除尘系统，都需要压缩空气和电能（湿除尘器暂不讨论），但最终的耗能是电能。定义为每脱除1千克（吨）的粉煤灰所消耗的电能。单位：千瓦时/千克（千千克），表达式为：
电耗率除尘= （11）
从式（11）可以看出，所消耗的电能用电度表测量，除去的粉尘量可以通过灰库的料位计计算，也可以通过计量地磅准确的得出数据。
从以上分析可以看出，采用产品分析法来描述和评价脱硫
脱硝和除尘系统的方法，能够较为准确的反映系统的设备健康情况与生产能耗指标情况，获得变量数据的方法可行性强。
3确定较为合理的评价方法及应用
从以上比较和分析知道，“产品分析法”与之前的“单位发电量能耗法”在对脱硫脱除和除尘系统的能耗评价方面相比有明显的优越性，那怎样将该方法运用到实际的工作当中是我们研究的最终目的。
3.1运用于行业公司之间或者专业运营公司内部生产指标的对标管理
3.1.1采用“产品分析法”来评价不同脱硫工艺之间的差别
脱硫系统常用的脱硫工艺有：生石灰（或者石灰石粉）炉膛内部脱硫工艺、半干法生石灰脱硫工艺、湿法石灰石-石膏脱硫工艺等多种脱硫工艺。如果把生石灰（CaO）也折算成碳酸钙，就可以用每脱除1吨二氧化硫所消耗的标准碳酸钙，来评价各工艺系统之间的能耗指标的好坏情况；
3.1.2可以评价同一种脱硫工艺不同处理能力及不同吸收塔类型之间的能耗指标情况。比如同样都是湿法石灰石-石膏脱硫工艺，可以评价各机组装机容量从50MW到1000MW之间的能耗指标情况；按照吸收塔的类型可以评价液柱塔、喷淋塔以及液柱加喷淋的各种能耗指标；也可以用于专业运营公司的内部生产指标评价管理；
3.1.3为查找脱硫脱硝和除尘系统在运行方面和设备方面的问题，缩小查找范围和减少其它系统（如锅炉系统）的影响，为查找问题提供了准确的依据。如某电厂单位二氧化硫消耗的脱硫剂较其它电厂多，或者比历史上消耗的多，那就说明该电厂近期的脱硫剂耗用率较高。从设备方面考虑，就要分析是否吸收塔喷淋层喷嘴有堵塞或者断裂，或者湿磨机出现了问题石灰石的颗粒度较大，造成脱硫剂的利用率降低导致了耗粉率升高；从运行方面考虑，可以分析是否PH值调整不当，石灰石粉的活性差或者石灰石的纯度较低，再者就是过度脱水造成石膏内碳酸钙的含量较大，最终导致了脱硫剂耗用率升高，就能很方便的分析出原因。
3.2运用于企业的经济指标和经营成本分析
3.2.1经济指标的基础来源于生产指标，生产指标的精准和可操作性为准确的经济指标分析打下了坚实的基础和必要条件。首先可以用来对某一机组的变动经营运行成本进行分析。某机组的脱硫脱硝除尘系统变动经营成本一般包括：脱硫剂（石灰石）、还原剂（氨气）、耗电量、水、蒸汽等，因这些成本会随着发电量（供热量）的量的变化而变化。在经济成本里应包括生产指标成本和市场成本（价格变动）两方面，那我们就可以分别分析以下因素：1、脱除单位二氧化硫或者脱除单位氮氧化物以及除去单位粉尘的生产指标是否有变化；2、单位发电量的二氧化硫和氮氧化物或者粉尘的减排量是否发生了变化；3、所消耗的用能单价是否发生了变化。如果“1”中提到的生产指标发生了变化，那就要在生产方面进行分析，进一步确定是设备的因素或者是运行操作的因素，是管理的因素还是从业人员技能的因素，是外部环境的因素还是自身内部环境的因素，沿着这条方向去伪存真，抽丝剥茧可以一层层的分析下去，最终就能非常精准的找到问题所在，可以用最小的代价彻底解决问题。如果“2”中的内容发生了变化，那就是单位发电量的燃煤排放污染物耗量发生变化了，或者污染物出口的浓度水平发生了变化。那我们就可以分别分析以下因素：1、从外部的因素看是否国家有了新的标准，改变了排放污染物的排放浓度，且占比是多少；2、单位发电量的污染物含量是多少，占比多少。这样就很容易分析出来因燃料或者锅炉运行的因素造成的经营成本变化，就可以通过努力降低可以降低的變动成本。如果“3”中的内容发生了变化，直接通过变动幅度即可知道经营成本的变化量。 3.3运用于专业环保运营公司边界成本核算
专业的环保公司在实际的边界成本核算中涉及的因素很多，这里只考虑生产变动成本。用“产品分析法”来描述生产变动成本更加准确，同时也更准确测算投资的边界利润。例如：某专业环保公司准备投资一家电厂的烟气脱硫治理项目。装机容量是300MW，负荷率是80%，每万度电的合同价格是150元，入炉煤的硫份0.9%（入口烟气二氧化硫浓度约2000mg/m3），按照当地价格水平，每脱除1吨二氧化硫的综合变动成本（水、电和脱硫剂）是1000元，合计每万度电约要脱除0.079吨的二氧化硫，每万度电的变动成本是79元左右，不考虑其它成本毛利是150-79=71元。假如同样机组仅仅燃煤硫份提高至1.5%（入口烟气二氧化硫浓度约3300mg/m3），变动成本就变成了每万度电131元，不考虑其它成本毛利是150-131=19元。这仅仅是变动成本的差异，这种变动成本在一定范围内（如脱硫系统的设计参数范围内）成比例增长，超出设计范围甚至会导致超排（违法）的变动成本会几倍几十倍的成本增加，如果加上其它成本一定会严重亏损。这就要求反推到技术协议的内容需要严格规定入炉煤的硫份（入口烟气污染物浓度）在某个区间段，能够非常准确的测算出超出这个区间段合理的电量结算价格。避免电厂方认为燃煤的硫份因各种因素上升一点，对脱硫系统并没有多大影响的错误认知，也避免专业运营公司测算时有利润，等投资运行的时候才发现亏损，却不能精准的分析出原因。
3.4作为专业环保运营公司的结算依据
目前几乎所有的专业环保运营公司与业主（被服务方）的结算依据为：发电量或者上网电量以及折算发电量。在实际的市场经营过程中出现了一些问题，主要表现为：
3.4.1虽然在技术协议里一般都会规定原烟气和净烟气中污染物的浓度，如果超出了所规定的浓度对业主的约束比较小，给安全环保工作带来较大的风险。
“十八大”以来，特别是“十九大”后，国家对环保治理的信心和决心前所未有，对重大污染源的要求严格程度也前所未有，“超标即违法”首次把环保工作提高到了国家法律的高度，因此，环保设施的“安全生产，达标排放”必须严肃对待，认真执行。但是，实施的过程中因环保运营公司与业主签的合同是以每度电的定价机制进行结算，业主方为了自身的利益尽量选用高硫煤（采购价格低廉），更有甚者有的业主方以“大燃料”为由，设立奖项，奖励使用高硫煤多的单位和部门；往往不重视技术协议签署的条款，以脱硫脱硝设施的设计最大出力视为长期运行标准，有时甚至长时间超设计出力运行。设计出力本来有一定的余量考虑，为了避免因入口污染物突然异常或者设备有异常的情况下，能保证环保设施达标排放，并非能够长期运行的参数值。如果所有环保设施全负荷或者超负荷运行，必然会威胁到“安全生产，达标排放”。
3.4.2环保公司与业主边界谈判困难
随着电力市场的灵活，电力市场的成长速度非常快，国家也为了适应新的能源形式，制定了许多打破行业垄断，有利于市场竞争，盘活电力市场的政策和举措。比如，大用户直供政策，机组深度调峰奖罚措施，交易电量结算办法，发电机组供热改造后供热结算等，这些政策和办法都让电厂在电价结算方面出现了差异电价。电厂（业主）与环保公司进行边界谈判的时候会把自身在电力市场竞争过程中的电价差异部分尽可能转移到环保公司，因各自主张自身的利益，造成了环保公司与业主进行边界谈判时非常困难。
3.4.3采用“产品分析法”进行结算
假如采用“产品分析法”进行环保运营公司与业主之间进行服务结算的方法，以上的困难将迎刃而解。目前环保运营公司与业主常用的结算方式有一定的历史原因。在2004年左右，国家开始重视环保设施的建设和运行情况，当时因观念，技术，资金多种因素，许多重要污染源的环保设施运行情况不佳，国家为了鼓励大家在环保设施的投入和运行方面重视，提出了烟气治理可以特许经营，国家每度电补贴一定的环保费用，对象为业主发电企业，最后以“谁投入，谁受益；谁违规，谁被罚”的原则执行，特许公司将环保设施的投资和生产做好，负责达标排放，国家对业主（发电企业）的补贴部分收入支付给特许经营的公司，特许经营公司将这部分收入作为企业的收入来源，特许经营公司依此作为与各行业需要烟气治理服务的业主单位参考计价和经营的方式至今。但是，随着国家对环保的重视和新的形势下，在经营的过程中就出现了3.4.1和3.4.2中的问题，我坚信随着国家环保科技的发展，随着国家能源结构的调整，国家对环保设施的这种补贴终将取消，环保设施的“稳定运行，达标排放”将被国家由鼓励手段变为被强制执行，环保方面的投入将被成为一种单纯的生产成本。那专业的环保运营公司与业主合作交集的地方在哪里呢？那就应该把环保方面的投入，看作是有燃煤锅炉的企业生产经营中，像燃煤一样成为必要的生产成本，结算的方法即采用“产品分析法”。无论是否发电企业，只要燃煤锅炉烟气中有二氧化硫、氮氧化物及粉尘需要处理，就全部用每处理1千克二氧化硫、氮氧化物及粉塵的单价来计费。如此以来，就明确了业主方与专业的环保经营公司的责任和义务，减少甚至消除了所有以往经营中的各种模糊因素，各自核算自己的经营成本，集中精力做好各自的安全经济生产，减少企业双方的内耗，提高整体的生产效率。
4“产品分析法”在实际应用中应注意的几个问题
这里仅对“产品分析法”进行了一般性论述和比较，其优越性已较为明显，但是在实际的应用过程中有许多特别注意的地方，下面对最容易出现问题的几个因素进行简要的说明：
4.1污染物脱除量的计算
4.1.1从以上的计算公式中可以看出，计算污染物脱除量的计算方法有很多种，具体选中哪种就要结合实际情况而定。各有优缺点，有的采用烟气量和浓度来确定，有的通过石膏的产量和品质来确定，也有的通过入炉煤的量和入炉煤的硫份确定。一般而言采用烟气量计算二氧化硫和氮氧化物较为便利，统计粉尘量就应该采用灰库料位或者运输车辆称重的方法较为准确和便利。如果采用烟气量来确定二氧化硫和氮氧化物的脱除量，要经常校验烟气量的准确性，因为目前重要污染源都装有烟气在线监测系统，这些系统都是国家强制定期校验其准确性，对污染物的浓度都是较为准确，虽然烟气流量的准确性同样受国家有效性审核部门的监督，因技术或者其它原因往往烟气流量容易出现偏差，因此需要经常校对保证其准确。 4.1.2烟气在线监测系统的烟气量是累计值。烟气中的污染物浓度是折算值，都折算至含氧量为6%（过量空气系数为1.4）时的浓度，一旦测出烟气中的氧含量有偏差，会影响到污染物浓度的准确性。如测到净烟气中的二氧化硫浓度为31mg/m3，实测氧含量为7%，折算后烟气中二氧化硫的浓度为33mg/m3，因测量原因如测得氧量是8%，这时的二氧化硫折算浓度为36mg/m3误差3mg/m3，因排放标准是折算后35mg/m3，因此会面临超排处罚的风险，会严重增加经营成本，因此对烟气中的氧量值要保持其准确性。
4.1.3烟气在线监测系统中的污染物浓度是算数平均数。现有的烟气在线监测系统中的污染物浓度采用每5秒采集一次数据，然后进行相对时间算数平均，最终得出一分钟或者一小时的算数平均数，因此对污染物脱除量的计算有一定的误差（精确应该是实时采集数据对烟气量进行积分或者采用加权平均），但是一分钟数据采集12次，基本上仍能反映实际的污染物浓度（接近加权平均）。
4.2对不同的环保系统因生产工艺不同可能差异较大
我们知道，一套环保设备的生产能力，能耗指标可能与设备的技术和原理不同会有非常大的差异。我们国家改革开放以来，特别十八大以后，国家的经济和科技发展非常迅速，对国家和地方环保部门对环保设备的要求几乎每年都有新标准和新要求，这就导致很多企业的脱硫脱硝和除尘设备需要升级换代，新建机组会严格按照新的国家标准做到“三同时”，但是大多数老旧设备为了满足现有的国家污染物排放标准，需要在原有的基础上进行改造，很多时候因场地、投资和原有设备所限制，很难在排放达标与经济生产指标两全齐美，当二者有冲突必须二选一的时候，我们只能选择达标排放，因此有时候同一个地区同装机容量的机组，生产能耗指标相差较远实属正常。怎样才能尽量缩小这种差距呢，那就要从以下s几个方面考虑：
4.2.1选用合适的评价标准，提高设计人员的生产能耗指标意识
经过对几十份环保设施改造设计资料（技术协议）分析发现，一般设计的目标和重心几乎全部集中表现在满足环保设施的达标排放，对改造后的能耗指标描述要么一代而过，要么很明显的能发现对能耗的数据统计不全，或者与实际严重不符，没有设计过程的数据支持，在竣工验收的资料里面很少有能耗方面的驗收资料。性能试验也只体现是否达到了环保排放能力和标准，也没有涉及到能耗指标的内容。造成这种结果的原因是多种的，最主要的原因是业主和设计人员缺乏能耗指标的意识，有时造成这种意识缺失的原因并非业主完全没有这样意识，因为谁都知道投资需要有回报，而是业主给设计人员提出能耗指标的设计要求时，往往因没有统一而准确的评价标准无法进行准确的设计所致。
4.2.2提高投资收益的测算水平
从3.3中的例子可以看出，当初测算的时候一定是有收益的，并且收益率还比较高，为何运行起来就没有收益了，原因仍处在没有合理的生产成本测算标准。如果测算某项目的时候用较为准确的评价和测算标准，那就能尽量准确的测算出不同工况下的生产成本，如果能够把总投资结合生产设备改造和生产工况综合考虑，在环保设施设计之初就能全面的考虑能耗指标，就会尽最大可能的提高投资的收益率，也可以提高设施运行的可靠性。
4.2.3提高环保设施改造后评估的能力
一般环保设施新建或者改造投运后，都要进行后评估工作，来评价本次工程的好坏。一般因为环保设施在整个机组系统当中属于辅助系统，后评估的内容主要验证当初该项工程的设计、施工到正常投运以后是否合理安全经济（施工过程中）等，对环保设施能耗很少涉及。如果我们也能像做机组锅炉性能试验的内容和方式来对环保设施进行性能试验，除了对环保设施的出力能力进行测试和调试外，也能对能耗方面进行必要的测试，只有这样才能提高对环保设施运行中出现的问题做精准的分析，才能为环保设施的精准运行提供必要的前提条件。
4.3对复杂的辅助工艺尽量合并简化分析
有时候脱硫脱硝和除尘系统运行的时候会增加一些辅助手段，单独计算这些辅助运行所发生的费用很难计算，这时就应该对这些辅助手段进行分析，找出其中的本质，为了便于分析就把这些成本合并到接近的成本里面。例如我们在脱硫运行的时候有时会加入增效剂，加入增效剂后会加速脱硫剂的溶解，相当于提高了吸收塔浆液对二氧化硫的吸收速度，起到的效果相当于增加了气液比，同时也提高了脱硫剂的利用率，那就把使用增效剂的费用合并到脱硫剂的单耗成本里，相当于提高了脱硫剂的价格；也可以单独作为生产变动成本核算，只是进行对标的时候要考虑的一项因素即可。
参考文件
[1]《中华人民共和国环境保护法》中国法制出版社出版
[2]《湿法烟气脱硫设计及设备选型手册》中国电力出版社出版
[3]《火电厂无旁路湿法烟气脱硫技术》中国电力出版社出版
作者简介
沈喜超，男，1974年2月出生，1995年毕业于长沙电力学院发电厂及电力系统专业，同年参加工作后，一直从事火力发电厂的建设，运行管理等方面的工作。现工作单位重庆远达烟气治理特许经营公司，联系电话：13592108082。
刘永益，男，1983年 3月出生，电气自动化专业，现工作单位重庆远达烟气治理特许经营公司脱硫、脱硝运行管理工，联系电话：15215119817。