一种燃煤电厂关键环节二氧化碳监测系统及方法

本发明涉及二氧化碳监测，更具体的说是涉及一种燃煤电厂关键环节二氧化碳监测系统及方法。

背景技术：

1、二氧化碳的减排依赖于准确的碳排放监测体系，客观、准确、可核实的碳排放数据是政府进行环境立法、制定污染源排放限制和考核政策、控制碳减排进度、构建权威的碳交易市场的重要基础和前提。

2、在社会与经济飞速发展和进步的背景下，对火电厂企业提出了更高的要求，需要电力的供给充分满足实际需求。目前，煤电装机占到了89％，煤电发电量占到了91.1％。从装机容量及其发电量的数据可以得出，燃煤火电厂在当前的发电领域中仍然具有较高的比例。

3、因此需要找到一种合适的方法能准确全面的监测二氧化碳排放量，常见的实时监测法，只在排气口监测发电过程中产生的总的co2排放量，虽然监测数据准确，但不能准确反映发电过程中各项环节的碳排放细节，并且现有技术对脱硫环节的测量准确率不高，常常会因脱硫剂足量加入而出现监测不准确的情况。

4、因此，如何实现对燃煤电厂二氧化碳排放量的全面、准确监测是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种燃煤电厂关键环节二氧化碳监测系统及方法,是一种对燃煤电厂发电过程中各关键环节实时监测二氧化碳排放量的方法，准确测量燃煤电厂脱硫环节co2排放量，提高燃煤电厂二氧化碳排放量监测的全面性和准确性，有利于电厂管理。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种燃煤电厂关键环节二氧化碳监测系统，包括：二氧化碳浓度监测单元、烟气连续监测单元、脱硫环节监测单元、外购电力监测单元和嵌入式控制单元；二氧化碳浓度监测单元，采集排烟管道内的二氧化碳浓度，并传输至嵌入式控制单元；烟气连续监测单元，采集排气管道内的烟气参数，并传输至嵌入式控制单元；脱硫环节监测单元，采集脱硫装置的运输重量，并传输至嵌入式控制单元；外购电力监测单元，采集外购电电量，并传输至嵌入式控制单元；嵌入式控制单元，根据二氧化碳浓度、烟气参数、运输重量和外购电电量计算燃煤电厂的关键环节碳排放量。

4、优选的，二氧化碳浓度监测单元包括二氧化碳取样器和二氧化碳分析仪；二氧化碳取样器包括依次连接的取样探头、伴热管线和预处理器，以及控制器和扫吹机；取样探头连通排烟管道，扫吹机设置在伴热管线内并电连接控制器，预处理器电连接控制器；控制器和嵌入式控制单元电连接二氧化碳分析仪。

5、优选的，烟气连续监测单元通过采样探头连接到排烟管道内，并连接嵌入式控制单元，采集烟气温度参数、烟气流量参数和烟气压力参数。

6、优选的，脱硫环节监测单元包括隔离电路一、采集电路一、重力传感器和速度传感器；采集电路一通过隔离电路一电连接重力传感器、速度传感器和燃煤电厂的分布式控制系统(dcs系统)；重力传感器设置在脱硫剂送料装置的传送皮带上，速度传感器设置在脱硫剂送料装置的电机上；采集电路一连接嵌入式控制单元。接收dcs系统的脱硫效率effz、脱硫后浓度转换值和净烟气流量。

7、优选的，外购电力监测系统包括隔离电路二和采集电路二，采集电路二通过隔离电路二连接燃煤电厂输电线路的电表；采集电路二连接嵌入式控制单元。

8、一种燃煤电厂关键环节二氧化碳监测方法，包括以下步骤：

9、步骤1：采集排烟管道的二氧化碳浓度，采集排气管道的烟气参数，采集脱硫装置的运输重量，采集外购电电量；

10、步骤2：根据二氧化碳浓度计算二氧化碳浓度换算值；

11、步骤3：根据二氧化碳浓度换算值和烟气参数计算烟气排放环节的烟气二氧化碳累计排放量；

12、步骤4：根据运输重量和烟气参数计算脱硫环节的二氧化碳总排放量和脱硫环节二氧化碳排放量；

13、步骤5：根据二氧化碳总排放量和烟气二氧化碳累积排放量计算燃烧环节的燃烧二氧化碳排放量；

14、步骤6：根据外购电电量计算外购电力二氧化碳排放量；

15、步骤7：根据烟气二氧化碳累计排放量、脱硫环节二氧化碳排放量、燃烧二氧化碳排放量和外购电力二氧化碳排放量获得燃煤电厂的关键环节碳排放量。

16、优选的，步骤2中二氧化碳浓度换算值的计算公式为：

17、

18、其中，表示二氧化碳浓度换算值；表示采集的二氧化碳浓度；表示co2气体分子质量。

19、优选的，步骤3中烟气参数包括烟气温度参数、烟气流量参数和烟气压力参数；根据烟气参数计算烟气二氧化碳累计排放量的公式为：

20、

21、其中，表示二氧化碳浓度换算值；表示浓度测量值；表示二氧化碳气体分子质量；t表示烟气温度参数；p表示烟气压力参数；

22、如果无法测量温度t和压强p，则可以采用简易公式转换：

23、

24、

25、其中，ec表示烟气二氧化碳累计排放量；表示二氧化碳浓度换算值；表示净烟气流量。

26、优选的，步骤4的具体过程为：

27、步骤41：根据运输重量计算脱硫环节的给料率，表达式为：

28、qg＝kg×((gg1-gg1)+(gg2-gg2))×vg

29、其中，qg表示给料率；kg表示重量系数；gg1、gg2分别表示两个重力传感器测得第一运输重量和第二运输重量；gg1、gg2分别表示脱硫装置的两段皮带单位长度的第一皮带重量和第二皮带重量；vg表示电机速度，即脱硫剂送料装置中带动传送皮带转动的电机的转速；

30、步骤42：根据给料率计算脱硫剂添加量，表达式为：

31、

32、其中，表示脱硫剂添加量；

33、步骤43：根据脱硫剂添加量计算脱硫环节的二氧化碳总排放量，表达式为：

34、

35、其中，表示脱硫环节的二氧化碳总排放量；

36、步骤44：根据分布式控制系统采集的净烟气流量计算实际脱硫碳排放量，表达式为：

37、

38、其中，es表示实际脱硫碳排放量；xs表示脱硫后浓度转换值；q表示净烟气流量；effz表示脱硫效率；

39、步骤45：根据二氧化碳总排放量和实际脱硫碳排放量计算足量脱硫剂加入脱硫环节额外产生的脱硫环节二氧化碳排放量，表达式为：

40、

41、其中，表示脱硫环节二氧化碳排放量。

42、优选的，步骤5中根据二氧化碳总排放量和烟气二氧化碳累计排放量计算燃烧环节碳排放量，表达式为：

43、

44、其中，e燃烧表示燃烧环节碳排放量；ec表示烟气二氧化碳累计排放量；eso2,总表示脱硫环节的二氧化碳总排放量。

45、优选的，步骤6中根据外购电电量计算外购电力二氧化碳排放量的表达式为：

46、e外＝adef

47、其中，e外表示外购电力二氧化碳排放量；ad表示外购电电量；ef表示外购电网上的电碳排放因子。

48、优选的，关键环节碳排放量为烟气二氧化碳累计排放量、脱硫环节二氧化碳排放量燃烧二氧化碳排放量和外购电力二氧化碳排放量的总和。

49、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种燃煤电厂关键环节二氧化碳监测系统及方法，针对燃煤电厂发电过程中的碳排放量的监测准确性问题，在排气口监测发电过程中产生的总的co2排放量的基础上，还对燃烧环节、脱硫环节、外购电力环节进行监测，并且解决了对脱硫环节的co2的监测时，常常因脱硫剂足量加入而导致此环节产生的c02测定不准的情况，有效提升对脱硫环节co2排放量监测的准确度，从而提高对燃煤电厂的二氧化碳排放量的全面、准确监测，同时根据脱硫环节的两种计算方式对比可以助力优化脱硫环节工艺流程。