一种脱硫脱硝污染治理设施成本优化的方法与流程

本发明属于大气环境保护和环境管理技术领域，涉及一种脱硫脱硝污染治理设施在各种规定、标准限值等约束条件下全年排放成本最优的规划方法。

背景技术：

随着经济发展，污染治理已刻不容缓，因此，排污单位承担着主体的污染治理责任，对于高污染高排放的企业更是面临前所未有的环保压力。面临的环保压力主要来自两方面：一是环保成本高，而随着新《环保法》、排污许可制度等的施行，环境保护税的开征，执法力度的加严，以及排放标准等要求的逐步提高，环保成本还将逐渐增加，未来或将成为决定企业生存发展的重要因素。二是诸多已实施和将实施的排放限值要求，包括特别排放限值，排污许可证的总量限值，以及区域生态环境质量的持续改善等要求，此外不同地区还会有当地的季节性及特殊时段的排放限值要求。

目前企业对脱硫脱硝污染治理设施的运行及排放，仅为在限值下达后按限值执行，尚无对限值下全年污染治理设施运行及排放进行规划，造成运行及排放成本较高。为了高效且合规地进行污染治理设施的运行及排放，需提出一种污染治理设施在各种政策、规范、标准限值约束条件下全年运行排放成本最优的规划方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于针对脱硫脱硝污染治理设施，提供一种污染治理设施全年运行排放的规划方法，充分考虑了各种政策、规范、标准限值的情况，以此达到在合规排放的前提下运行及排放成本的降低。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种脱硫脱硝污染治理设施成本优化的方法，具体包括以下步骤：

s1：收集污染治理设施的数据，至少包括物料能源消耗数据和排放监测数据；

s2：收集排污单位所属行业和地区相应的各类排放规定和标准限值；

s3：建立成本与排放浓度间的关系；

s4：依据所收集到的排放规定和标准限值，建立排放浓度限值、年排放量限值、季节性和特殊时段排放限值等约束方程；

s5：计算在合规排放的前提下的全年最低运行排放成本，得到各月的日均排放量及排放浓度；

s6：按所得日均排放量及排放浓度制定全年排放规划，从而优化污染治理设施成本。

进一步，所述步骤s1中，所述物料能源消耗数据至少包括各物料能源的每日消耗量和单价；所述排放监测数据至少包括日均入口浓度、烟气量和排口浓度；收集的数据量大于等于一季度的数据。

进一步，所述步骤s2中，收集的各类排放规定和标准限值至少包括：排放标准、每当量污染物的环境税税额、所属地区的季节性排放管理政策和特殊时段排放政策、以及排污单位排污许可证上污染治理设施对应排口的年排放量限值。

进一步，所述步骤s3中，成本包括物料能源消耗所产生的运行成本，以及污染物排放所产生的环境税，即排放成本；通过步骤s1所收集的物料能源消耗数据计算运行成本，通过排放监测数据计算和每当量污染物的环境税税额计算排放成本；并根据每日的日均排放浓度和运行成本、排放成本，建立排放浓度与成本间的函数关系：

其中，a日为当日的运行排放成本；a、b为函数参数，由曲线拟合得到；l为日污染物排放量；t为每当量污染物的环境税税额；d为污染物当量；c为日均排放浓度；c0为排放浓度标准。

进一步，所述步骤s4具体包括：

根据排放浓度限值，建立约束方程：

c≤c0(2)

其中，c为日均排放浓度，c0为排放浓度标准；

根据年排放量限值，建立约束方程：

其中，li为第i日污染物排放量，l0为年排放量限值；

根据季节性、特殊时段排放浓度和排放量限值，分别建立约束方程：

ci≤ct,i＝j,j+1,j+2,…,n(4)

其中，ci为第i日的日均排放浓度；ct为第j日至第n日的排放浓度限值；li为第i日污染物排放量；lt为第j日至第n日的排放量限值。

进一步，所述步骤s5具体包括：以全年运行排放成本最低为目标函数，根据步骤s4中排放浓度限值，年排放量限值，季节性、特殊时段排放限值等约束方程，构建优化方程组，表达式为：

目标函数：

优化方程组：

其中，ai为第i日的运行排放成本；a、b为函数参数，由曲线拟合得到；li为第i日污染物排放量；t为每当量污染物的环境税税额；d为污染物当量；ci为第i日的日均排放浓度；c0为排放浓度标准；l0为年排放量限值；ct为第j日至第n日的排放浓度限值；lt为第j日至第n日的排放量限值；

然后根据上述优化方程组，计算全年最低成本，得到达到全年最低成本前提下的日均排放量及排放浓度。

进一步，所述步骤s6具体包括：根据步骤s5计算所得结果，按月制定每月的日均排放浓度和排放量要求，整合为全年排放规划。

本发明的有益效果在于：本发明对全年排放进行合理规划降低了污染治理设施的运行排放成本，提高了管理效率。同时，通过对同类污染治理设施进行对比，可更好地掌握各污染治理技术的治理效果及经济运行水平，对未来污染防治技术选型也具有参考意义。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明脱硫脱硝污染治理设施成本优化方法的流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，为一种脱硫脱硝污染治理设施成本优化的方法，具体实施包括以下步骤：

步骤1：对污染治理设施进行数据的收集和准备，至少包括物料能源消耗、排放监测数据。其中，相关数据准备工作包括：对污染治理设施的技术工艺进行调查，确定所消耗的物料、能源类型。然后收集相应物料、能源单价数据，物料能源每日消耗量。相关排放监测数据至少包括日均入口浓度、烟气量、排口浓度。收集的数据量至少包括一季度的数据。

步骤2：收集排污单位所属行业和地区相应的各类排放政策、标准及限值。其中，所收集各类排放政策、规范、标准限值至少包括：排放标准、每当量污染物的环境税税额、所属地区的季节性排放管理政策和特殊时段排放政策、排污单位排污许可证上污染治理设施对应排口的年排放量限值；

步骤3：建立成本与排放水平间的关系。其中，成本包括物料能源消耗所产生的运行成本，以及污染物排放所产生的环境税，即排放成本。通过s1所收集的物料能源消耗数据计算运行成本：

a运＝a·l^-b(1)

排放监测数据计算和每当量污染物的环境税税额计算排放成本：

结合式(1)和式(2)，建立排放浓度与成本间的函数关系：

其中，a日为当日的运行排放成本；a、b为函数参数，由曲线拟合得到；l为日污染物排放量；t为每当量污染物的环境税税额；d为污染物当量；c为日均排放浓度；c0为排放浓度标准。

步骤4：依据所收集到的政策、规范、标准限值，建立排放浓度限值，年排放量限值，季节性、特殊时段排放限值等约束方程。

根据排放浓度限值，可建立约束方程：

c≤c0(4)

根据年排放量限值，可建立约束方程：

其中，li为第i日污染物排放量，l0为年排放量限值；

根据季节性、特殊时段排放浓度和排放量限值，可分别建立约束方程：

ci≤ct,i＝j,j+1,j+2,…,n(6)

其中，ci为第i日的日均排放浓度；ct为第j日至第n日的排放浓度限值；li为第i日污染物排放量；lt为第j日至第n日的排放量限值。

步骤5：计算在在合规排放的前提下的全年最低运行排放成本，得到各月的日均排放量及排放浓度。

以全年运行排放成本最低为目标函数，步骤4中的排放浓度限值，年排放量限值，季节性、特殊时段排放限值等约束方程，构建优化方程组，表达式为：

目标函数：

约束方程：

其中，ai为第i日的运行排放成本；a、b为函数参数，由曲线拟合得到；li为第i日污染物排放量；t为每当量污染物的环境税税额；d为污染物当量；ci为第i日的日均排放浓度；c0为排放浓度标准；l0为年排放量限值；ct为第j日至第n日的排放浓度限值；lt为第j日至第n日的排放量限值。

根据此优化方程组，计算全年最低成本，以及达到全年最低成本，每日的排放量及排放浓度。

步骤6：按所得日均排放量及排放浓度制定全年排放规划。

由于环境税为按月计算，对于企业每日调整污染治理设施运行情况也较为困难，在实际操作中可，可根据步骤5计算所得结果，按月制定每月的日均排放浓度和排放量要求，整合为全年排放规划。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。