论文部分内容阅读
【摘要】为了控制大气污染，火电厂不仅要考虑除尘脱硫工艺，还应该考虑经济效益和环境保护指标。本文提出了火电厂除尘脱硫实践中经济效益计算的最优化方法，供管理部门作参考。
【关键词】电厂；除尘脱硫；经济效益；最优化
Study on optimization of economic benefits of dedusting and desulfurization in electric power plant
ＣＡＩ Ying１ ＳＯＮＧ Jian-fei２
（1.Huaihua City Environmental Protection Bureau HuNan Huaihua 418000；
2.School of Energy Science and Engineering Central South University HuNan Changsha 410083）
【Abstract】To control air pollution,electric power plant not only took dedusting and desulfurization process into account,but also economic benefits and environmental protection index. In the paper,optimization method for solving economic benefits of electric power plant was proposed,and it was useful for administration.
【Key words】Electric power plant;Dedusting and desulfurization;Economic benefits；Optimization
0.前言
我國的能源消费以煤为主，一次能源组成中燃煤占 75%左右，目前全国煤炭消费量达到15.0～19.0亿吨，预测到2010年及2020年，我国煤炭消耗量将分别达到23亿吨和30亿吨。电力行业又是燃煤大户，随着经济的发展，社会对电力的需求将稳步上升，火电耗煤占煤炭消费量比例也将逐步增长，火电厂烟尘及二氧化硫排放占全国工业排放总量的比例也在飞速增长[1]。目前，在除尘脱硫技术领域，已经比较成熟，而如何控制成本、总量，以最小的投资达到环境保护目标，已经成为一个亟待研究的课题。这里，我们以电厂除尘脱硫中的具体实例说明最优化分析的重要性和实用性。下面讲述的最优化分析以线性规划模型为基础，首先对其进行简要介绍。
1.线性规划数学模型
线性规划是研究在一组线性约束条件下，求某个线性函数的最优值（求最大值和最小值）问题。
一般地，线性规划问题的数学模型[2]为：
Min/max f(x1,…,xn)=c1x1+…+c2x2；
s．t． a11x1+…+a1nxn≤b1(或≥b1；或=b1)，
……
am1x1+…+amnxn≤bm(或≥bm；或=bm)，
xj≥0(j=1,…n)。
其中x1,…，xn称为决策变量，是线性规划问题中要求解的变量。f(x1,…,xn)=c1x1+…+cnxn称为目标函数。常数c1,…cn,称为费用系数。ai1x1+…+ainxn≤bi(或≥bi；或=bi)(i=1,…m)称为第i个约束，系数aij组成的矩阵称为约束矩阵，列向量b=(b1,…bm)T称为右端向量。条件xj≥0(j=1,…n)称为非负约束。本书中约束条件记为s．t．是subject to或such that的缩写，意思是满足约束条件。
2.火电厂大气中SO2（烟尘）削减控制模型最优化的建立与应用
湖南某电厂集团有三个主要总悬浮颗粒物（TSP）的排放点源，它们是点源A，点源B和点源C，各点源按每生产一吨产品排放的TSP分别为125kg/t，86kg/t和78kg/t。点源A的产量为350000t/a，点源B和点源C的产量分别为250000t/a和500000t/a，目前三个点源均无控制措施，环保机构希望将该厂的TSP削减85%，点源去除TSP的可行性方法，去除效率和相应费用及决策变量列于下表1和表2，现需通过成本-效果分析，以最小费用达到环保目标[3]。
表1 污染控制方法和费用
解：采用年总费用为经济目标函数：
Z=1.0X11+1.4X12+3.5X15+1.4X21+2.5X23+3.2X24+1.4X32+1.9X33+2.8X34
大气污染控制的目的是使TSP总排放量削减85%，各厂按每生产一吨产品排放的TSP分别为125kg/t，86kg/t和78kg/t。点源A的产量为350000t/a，点源B和点源C的产量分别为250000t/a和500000t/a，求出各污染源未加控制的TSP的总排放量：
考虑了污染控制设备后，结合表1，用排放系数和去除效率计算实际的TSP总排放量，
对污染源1：
类似地可对其他污染源计算TSP排放量，则大气污染控制目标为：
不考虑生产水平的改变：
使用Excel的规划求解，列出运行规划求解的表格形式如图1所示。大气污染控制的Excel规划求解对话框如图1[4]。
模型的最优解为（t/a）：
这个解表明，点源A的TSP排放大部分采用多级除尘器处理，其余小部分采用静电除尘器处理，点源B的TSP排放采用喷雾除尘器处理，点源C则采用多级除尘器处理和长锥除尘器。污染物总排放量为15700000kg/a。TSP控制总费用为Z=2640000元/a。
3.结语
火电厂除尘脱硫不仅要考虑到工艺技术问题，成本及经济效益也是一个重要的指标。本文提出了计算火电厂除尘脱硫领域中经济效益的最优化方法，供有关管理单位作参考。 [科]
【参考文献】
［１］汤兵勇，姜海涛，任健等.环境系统工程方法[M].北京：中国环境科学出版社，1990：15-17．
［２］李凤娟.线性规划在大气污染物总量控制中的应用研究[J].内蒙古环境保护，2002，14（3）：45-46．
［３］王燕来，陈宝林，马振华等.运筹学与最优化理论卷[M].北京：清华大学出版社，1997，15-21．
［４］张宏.Excel数据处理与分析[M].北京：电子工业出版社，2005，318-329．
【关键词】电厂；除尘脱硫；经济效益；最优化
Study on optimization of economic benefits of dedusting and desulfurization in electric power plant
ＣＡＩ Ying１ ＳＯＮＧ Jian-fei２
（1.Huaihua City Environmental Protection Bureau HuNan Huaihua 418000；
2.School of Energy Science and Engineering Central South University HuNan Changsha 410083）
【Abstract】To control air pollution,electric power plant not only took dedusting and desulfurization process into account,but also economic benefits and environmental protection index. In the paper,optimization method for solving economic benefits of electric power plant was proposed,and it was useful for administration.
【Key words】Electric power plant;Dedusting and desulfurization;Economic benefits；Optimization
0.前言
我國的能源消费以煤为主，一次能源组成中燃煤占 75%左右，目前全国煤炭消费量达到15.0～19.0亿吨，预测到2010年及2020年，我国煤炭消耗量将分别达到23亿吨和30亿吨。电力行业又是燃煤大户，随着经济的发展，社会对电力的需求将稳步上升，火电耗煤占煤炭消费量比例也将逐步增长，火电厂烟尘及二氧化硫排放占全国工业排放总量的比例也在飞速增长[1]。目前，在除尘脱硫技术领域，已经比较成熟，而如何控制成本、总量，以最小的投资达到环境保护目标，已经成为一个亟待研究的课题。这里，我们以电厂除尘脱硫中的具体实例说明最优化分析的重要性和实用性。下面讲述的最优化分析以线性规划模型为基础，首先对其进行简要介绍。
1.线性规划数学模型
线性规划是研究在一组线性约束条件下，求某个线性函数的最优值（求最大值和最小值）问题。
一般地，线性规划问题的数学模型[2]为：
Min/max f(x1,…,xn)=c1x1+…+c2x2；
s．t． a11x1+…+a1nxn≤b1(或≥b1；或=b1)，
……
am1x1+…+amnxn≤bm(或≥bm；或=bm)，
xj≥0(j=1,…n)。
其中x1,…，xn称为决策变量，是线性规划问题中要求解的变量。f(x1,…,xn)=c1x1+…+cnxn称为目标函数。常数c1,…cn,称为费用系数。ai1x1+…+ainxn≤bi(或≥bi；或=bi)(i=1,…m)称为第i个约束，系数aij组成的矩阵称为约束矩阵，列向量b=(b1,…bm)T称为右端向量。条件xj≥0(j=1,…n)称为非负约束。本书中约束条件记为s．t．是subject to或such that的缩写，意思是满足约束条件。
2.火电厂大气中SO2（烟尘）削减控制模型最优化的建立与应用
湖南某电厂集团有三个主要总悬浮颗粒物（TSP）的排放点源，它们是点源A，点源B和点源C，各点源按每生产一吨产品排放的TSP分别为125kg/t，86kg/t和78kg/t。点源A的产量为350000t/a，点源B和点源C的产量分别为250000t/a和500000t/a，目前三个点源均无控制措施，环保机构希望将该厂的TSP削减85%，点源去除TSP的可行性方法，去除效率和相应费用及决策变量列于下表1和表2，现需通过成本-效果分析，以最小费用达到环保目标[3]。
表1 污染控制方法和费用
解：采用年总费用为经济目标函数：
Z=1.0X11+1.4X12+3.5X15+1.4X21+2.5X23+3.2X24+1.4X32+1.9X33+2.8X34
大气污染控制的目的是使TSP总排放量削减85%，各厂按每生产一吨产品排放的TSP分别为125kg/t，86kg/t和78kg/t。点源A的产量为350000t/a，点源B和点源C的产量分别为250000t/a和500000t/a，求出各污染源未加控制的TSP的总排放量：
考虑了污染控制设备后，结合表1，用排放系数和去除效率计算实际的TSP总排放量，
对污染源1：
类似地可对其他污染源计算TSP排放量，则大气污染控制目标为：
不考虑生产水平的改变：
使用Excel的规划求解，列出运行规划求解的表格形式如图1所示。大气污染控制的Excel规划求解对话框如图1[4]。
模型的最优解为（t/a）：
这个解表明，点源A的TSP排放大部分采用多级除尘器处理，其余小部分采用静电除尘器处理，点源B的TSP排放采用喷雾除尘器处理，点源C则采用多级除尘器处理和长锥除尘器。污染物总排放量为15700000kg/a。TSP控制总费用为Z=2640000元/a。
3.结语
火电厂除尘脱硫不仅要考虑到工艺技术问题，成本及经济效益也是一个重要的指标。本文提出了计算火电厂除尘脱硫领域中经济效益的最优化方法，供有关管理单位作参考。 [科]
【参考文献】
［１］汤兵勇，姜海涛，任健等.环境系统工程方法[M].北京：中国环境科学出版社，1990：15-17．
［２］李凤娟.线性规划在大气污染物总量控制中的应用研究[J].内蒙古环境保护，2002，14（3）：45-46．
［３］王燕来，陈宝林，马振华等.运筹学与最优化理论卷[M].北京：清华大学出版社，1997，15-21．
［４］张宏.Excel数据处理与分析[M].北京：电子工业出版社，2005，318-329．