一种基于矩阵的二氧化碳测量装置的制作方法

本实用新型属于于二氧化碳监测技术领域，具体涉及一种基于矩阵的二氧化碳测量装置。

背景技术：

2016年11月4日生效的巴黎协定具有体现国际社会第一次达成共识为应对气候变化而努力的里程碑意义，之后各国相继宣布启动全国碳排放权交易体系。而只有具备了可对温室气体排放进行高精度且可核查的测量、报告和核查的系统(简称“mrv系统”)，碳排放交易制度才能起到预期作用。目前普遍采用《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》(以下简称“指南”)中的排放因子法计算，但是由于我国普遍存在煤种掺烧的问题，针对燃煤的排放因子很难给出缺省值。

随着co2排放量mrv核算不断精细化、精确化，未来将逐渐向在线监测法(cems)靠拢。在线监测法(cems)通过在二氧化碳排放源处设置烟气流量计来实现二氧化碳的测量。目前的测量方法主要为单点式，但是烟道内的不同部位、同一部位的不同时间，其烟气的分布情况均有着较大的不同，使得最终的检测数值存在较大的误差，无法反应真实的烟气中的二氧化碳含量情况。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种基于矩阵的二氧化碳测量装置，能够获得较为准确的烟气体积流量数值，为进一步的研究温室气体排放提供有力的理论支撑。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

本实用新型公开了一种基于矩阵的二氧化碳测量装置，包括若干主杆，主杆连接有若干支杆，支杆上可拆卸的设有若干烟气流量计，所有烟气流量计呈矩阵式分布在一个检测平面上；

使用时，该二氧化碳测量装置布置在烟道横截面上，检测平面与烟气流动方向垂直，烟气流量计与外部数据处理系统连接。

优选地，主杆为多段式可伸缩结构。

优选地，支杆为多段式可伸缩结构。

进一步优选地，多段之间采用弹簧卡扣连接固定。

优选地，主杆和支杆为迎风面比背风面窄的流线型。

优选地，主杆和支杆外层设有高温耐磨层。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型公开的一种基于矩阵的二氧化碳测量装置，将多个烟气流量计呈矩阵式分布在烟道横截面上，通过多个测量点测得的数值，利用适当的计算方法计算烟气体积流量数值，提高烟气体积流量的测量结果精度。由于烟道内烟气流场的湍流特性，烟道内烟气流速在烟道分布相当不均匀，呈现高流速、中流速、低流速等不同流速区域，烟气流速由烟道内侧向外侧逐步增大，烟道顶部流速要高于烟道底部流速。所以烟道内的不同部位、同一部位在不同时间，其烟气的分布情况存在较大的差异，传统的单点式测量方法，只能测得一个时刻一个点的数值，使得最终的检测数值存在较大的误差，不能准确的测量复杂的大风道流场环境中的烟气量。同时，通过调整烟气流量计的数量，能够构建具有不同测量点数量的检测平面。该装置结构设计合理、实用性强，能够获得较为准确的烟气体积流量数值，为进一步的研究温室气体排放提供有力的理论支撑。

进一步地，主杆为多段式可伸缩结构，能够根据烟道的尺寸调整测量装置的尺寸，满足不同尺寸风道的要求。

进一步地，支杆为多段式可伸缩结构，一方面能够根据烟道的尺寸调整测量装置的尺寸，另一方面能够简单快捷的调整烟气流量计的分布密度，满足多种测量需求。

更进一步的，主杆或支杆的多段之间采用弹簧卡扣连接固定，连接可靠、调节长度方便快捷。

进一步地，主杆和支杆为迎风面比背风面窄的流线型，减小对烟道内的烟气流场产生的影响，提高测量数值的准确性。

进一步地，主杆和支杆外层设有高温耐磨层，提高装置的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的主杆和支杆长度调节时检测平面大小变化示意图；

图3为本实用新型的效果验证实验的装置结构示意图；

图4为单点法测得的数据结果图；

图5为本实用新型测得的数据结果图；

图6为本实用新型的主杆和支杆的截面图。

图中：1-主杆，2-支杆，3-烟气流量计，4-检测平面。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细描述，其内容是对本实用新型的解释而不是限定：

如图1，本实用新型的基于矩阵的二氧化碳测量装置，包括若干主杆1，主杆1连接有若干支杆2，支杆2上可拆卸的设有若干烟气流量计3，所有烟气流量计3呈矩阵式分布在一个检测平面4上。当支杆2和烟气流量计3数量较多时，考虑承重和稳固性，可以增加主杆1的数量。

优选的，主杆1和支杆2可以采用多段式可伸缩结构，可以采用弹簧卡扣或螺纹套管实现。如图2，可以通过主杆1和支杆2的伸缩以及烟气流量计3数量的调整，获得不同行列数及测量点密度的矩阵检测平面4，满足各种测量需要。

主杆1和支杆2外层设有高温耐磨层，如高温耐磨涂料、表面喷涂或镀层。

使用时，该二氧化碳测量装置通过固定件布置在烟道横截面上，检测平面4与烟气流动方向垂直，主杆1和支杆2可以采用迎风面比背风面窄的流线型，以减小对烟气流场的影响，如图6。烟气流量计3与外部数据处理系统连接。

然后外部数据处理系统利用排放源的烟气体积流量和co2浓度的连续监测数据，计算得出co2排放量。

公式：eh＝k·ph

eh为每小时co2排放量，单位t/h；ph为每小时co2排放体积总量，定义为ph＝sum(c5s·q5s)，即数据采集周期5s内烟气流量(湿基)和co2浓度(湿基)的乘积累积；k对于co2，为5.7x10^-7(吨/标准立方英尺co2)。

为提高在线检测法(cems)的准确性，由以上公式可知，影响在线检测法(cems)计算结果的为排放源的烟气体积流量和co2浓度两项数据，co2浓度目前采用非分散红外(ndir)吸收测量原理，依据朗伯-比尔定律确定气源中co2浓度，测试方法符合国家环保标准《固定污染源废气二氧化碳的测定非色散红外吸收法》(hj870-2017)要求。依据仪器参数，分析仪测量结果线性偏差≤1％fs，数据重复性≤1％fs，响应时间≤10秒，均满足国家环保标准《固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法》(hj/t76-2007)的相关要求。

效果验证：

如图3所示，构建2组17点的矩阵式测量装置，布置在脱硫出口水平烟道截面尺寸4米(宽)×6.1米(高)，直管段大约在10米左右，对风道进行等面积划分出具有代表性区域，在这些区域分别设置测点a1～a17，b1～b17，其中a16和b16分别作为主管路汇集各测点的测量数值。将这些测点等截面有机组装在一起，测得的数据如图5。图4为相同条件下单点法测得的数据。

由图中可以看出，单点法测得的数据趋势与指南核算法测得的数据趋势不符，本实用新型测得的数据趋势与指南中核算方法测得的数据趋势相近。说明本实用新型获得了更为准确的数据。

需要说明的是，以上所述仅为本实用新型实施方式之一，根据本实用新型所描述的系统所做的等效变化，均包括在本实用新型的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实例做类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均属于本实用新型的保护范围。