一种火电厂度电碳排放强度在线监测系统及计算分析方法

摘要

本发明公开了一种火电厂度电碳排放强度在线监测系统及计算分析方法，包括：烟气测定装置(5)实时监测火电厂排放温室气体浓度及流量，传输至综合碳排放量监测模块(20)；火电厂发电量计量电表实时监测火电厂发电机组的实时发电量，传输至综合碳排放量监测模块(20)；综合碳排放量监测模块(20)根据监测的CO2浓度和锅炉烟气总流量，计算出锅炉烟气的实时烟气碳排放总量，然后除以火电厂发电机组的实时发电量，即得到实时的火电厂度电碳排放强度。本发明的火电厂度电碳排放强度在线监测系统实现了火电厂碳排放强度的精确实时在线监控，从而为碳交易和火力发电企业的碳排放量监控提供准确的数据支持。

说明书

技术领域

本发明涉及温室气体在线监测技术领域，更具体地，涉及一种火电厂度 电碳排放强度在线监测系统及计算分析方法。

背景技术

我国提出要建立健全用能权、用水权、排污权、碳排放权初始分配制度； 加快电力市场建设，培育电力辅助服务市场，建立可再生能源配额制及绿色 电力证书交易制度；开展用能权交易试点，推动建设全国统一的碳排放交易 市场。

2016年11月4日《巴黎协定》正式生效。我国明确提出"大型发电集团 单位供电二氧化碳排放控制在550克二氧化碳/千瓦时以内"。未来相信国家 也会出台针对化工、钢铁、水泥等其他高耗能企业的二氧化碳排放指标要求， 未来火电机组或高耗能企业如果想保持生产规模，就需要通过购买非水可再 生能源“绿证”或碳排放交易权的碳排放指标来完成发电或生产配额考核指 标，最终共同实现2020年我国非化石能源占一次能源消费比重达到15％的宏 观目标。

在这样的背景下，每个化石能源火电厂锅炉烟气中的温室气体排放量及 折算CO

联合国规定了七种人为温室气体:二氧化碳,甲烷,氧化亚氮,氢氟碳 化物,全氟碳化物,六氟化碳,三氟化氮。其中六氟化硫(SF

专利CN102053164公开了一种微量气体自动采集和分析系统及其方法， 包括中心控制计算机、工业控制模块组、采样部和气体采集分析部，能够采 集环境气象参数和计算微量气体浓度数据，但未实现火电厂度电碳排放强度 的计算。

发明内容

本发明通过在火电厂电站锅炉排烟系统中安装温室气体排放监测系统， 对烟气中的主要的温室气体CO

具体的，本发明第一方面提供一种火电厂度电碳排放强度在线监测系统， 包括：

温室气体排放强度监测平台,用于实时计算火电厂度电碳排放强度，包括 综合碳排放量监测模块、CO

烟气测定装置，用于实时测定锅炉烟气中的CO

火电厂发电量计量电表，用于实时测定火电厂内发电机组的实时发电量；

综合碳排放量监测模块，包括数据计算分析单元、信息处理单元、数据 传输单元；

数据计算分析单元包括烟气碳排放总量计算模块和度电碳排放强度计算 模块；

烟气碳排放总量计算模块根据CO

所述度电碳排放强度计算模块将所述实时烟气碳排放总量数值除以所述 火电厂发电量计量电表实时测定的所述实时发电量数值，得到实时的火电厂 度电碳排放强度数值。

进一步的，温室气体排放强度监测平台还包括其它温室气体实时在线监 测模块和折算CO

折算CO

综合碳排放量监测模块中的数据计算分析单元利用烟气测定装置中测定 的其它温室气体折算CO

进一步的，烟气测定装置包括采样气体探头、采样气体连接管路、采样 泵、伴热线、烟气测定分析模块、工控机、温度及压力传感器和烟气流量计；

采样气体探头设置在火电厂烟囱的采样高度区域，采样气体探头连接采 样气体连接管路至采样泵及烟气测定分析模块，采样泵抽取一定量的采样烟 气进入烟气测定分析模块进行采样分析。

进一步的，烟气测定分析模块通过非色散红外分析法NDIR、可调谐二极 管激光吸收光谱法TDLAS、红外光谱法、气敏电极法、气相色谱法、气体滤 波监测法、波长扫描－光腔衰荡法WS-CRDS中的至少一种方法，实时在线监 测锅炉烟气中的CO

进一步的，烟气流量计中的测量烟气流速的方法包括超声波时差测量、 动态压力测量或叶轮风速计测量方法中的任意一种。

进一步的，烟气测定分析模块包含CH

进一步的，折算CO

进一步的，综合折算法基于下式计算：

GWP

其中，GWP

进一步的，火电厂以煤、天然气、煤气、油、焦炭、煤矸石、水煤浆、 兰碳等任意一种化石能源为燃料的火力发电厂中的至少一种。

本发明第二方面提供一种火电厂度电碳排放强度在线监测计算分析方 法，计算分析方法的计算步骤如下：

步骤1：计算锅炉烟气中的实时碳排放量F

F

其中F

F

F

RCO

V

R

X为每种温室气体的折算CO

步骤2：计算被监测的火电厂的度电碳排放强度S

S

S

F

P

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不 付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的火电厂度电碳排放强度在线监测系统的示意图；

图2为火电厂度电碳排放强度在线监测系统的烟气测定装置示意图；

图3为实施例2提供的火电厂度电碳排放强度在线监测系统的示意图；

图4为实施例2提供的火电厂度电碳排放强度在线监测系统的温室气体 排放强度监测平台结构示意图；

图5为实施例2提供的火电厂度电碳排放强度在线监测系统的综合碳排 放量监测模块结构示意图；

图6为温室气体在线监测分析方法；

图7为折算CO

附图标记

1-燃料锅炉；2-脱硫脱硝除尘设备；3-温室气体排放强度监测平台；4- 烟囱；5-烟气测定装置；201-数据计算分析单元；202-信息处理单元；203- 数据传输单元；2011-度电碳排放强度计算模块；2012-烟气碳排放总量计算 模块；10-CO

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种火电厂度电碳排放强度在线监测系统，该系统 能够实现大型电站锅炉和其他高耗能企业的碳排放量的实时在线监测，从而 为未来全球的碳排放量监控和碳排放权交易打下基础。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种火电厂度电碳排放强度在线监测系统， 火电厂以煤、天然气、煤气、油、焦炭、煤矸石、水煤浆、兰碳等任意一种 化石能源为燃料，火电厂的燃料进入燃料锅炉1燃烧后产生的烟气进入脱硫 脱硝除尘设备2，去除有害气体后从烟囱4排出温室气体。火电厂度电碳排 放强度在线监测系统用于对火电厂排出的温室气体进行度电碳强度计算，包 括温室气体排放强度监测平台3、火电厂发电量计量电表6和烟气测定装置5。 温室气体排放强度监测平台3包括综合碳排放量监测模块20和CO

如图2所示，烟气测定装置5用于实时测定锅炉烟气中的CO

烟气测定装置安装在火电厂的烟囱上，锅炉烟气来自与大型火力发电厂， 而且锅炉的蒸吨数一般要在100吨以上，即锅炉的发热功率在70MW以上。烟 气测定装置包括采样气体探头、采样气体连接管路、采样泵、伴热线、烟气 测定分析模块、温度及压力传感器和烟气流量计。

采样气体探头设置在火电厂烟囱的采样高度区域，采样气体探头连接采 样气体连接管路至采样泵及烟气测定分析模块，采样泵抽取一定量的采样烟 气进入烟气测定分析模块进行采样分析。伴热线用于补充管道的热量散失。

烟气测定分析模块30包含CO

烟气流量计和温度计压力传感器用于测量烟气流量、温度及压力，并传 输到工控机。烟气流量计的测量烟气流速的方法包括超声波时差测量、动态 压力测量或叶轮风速计测量方法中的任意一种。通过测量烟气的流速，再乘 以时间，即可得到单位时间内的烟气流量。工控机获取烟气中的CO

CO

如图5所示，综合碳排放量监测模块20根据温室气体的CO

数据计算分析单元201包括烟气碳排放总量计算模块2011和度电碳排放 强度计算模块2012；

烟气碳排放总量计算模块2011根据CO

火电厂发电量计量电表6用于实时测定火电厂内发电机组的实时发电 量，并传输到温室气体排放强度监测平台3的综合碳排放量监测模块20。

度电碳排放强度计算模块2012将烟气碳排放总量计算值除以火电厂发 电量计量电表实时测定的火电厂发电量数值，就可以得到实时的火电厂度电 碳排放强度数值。

信息处理单元202用于将计算出的火电厂度电碳排放强度数据进行处 理，如绘制图表并显示。数据传输单元203用于将火电厂度电碳排放强度数 据上报到上一级管理中心。

实施例2

如图3和图4所示，本实施例提供一种火电厂度电碳排放强度在线监测 系统，在实施例1的火电厂度电碳排放强度在线监测系统基础上，在温室气 体排放强度监测平台3中增加其它温室气体实时在线监测模块30和折算CO

如图5所示，烟气测定分析模块30包含CO

工控机55将实时测定锅炉烟气中的CO

CO

如图6所示，折算CO

综合折算法基于下式计算：

GWP

其中，GWP

GWP定义为瞬间释放1kg温室气体在一定时间段产生的辐射强迫与对应 与1kgCO

综合碳排放量监测模块20根据温室气体的CO

数据计算分析单元201包括烟气碳排放总量计算模块2011和度电碳排放 强度计算模块2012；烟气碳排放总量计算模块2011根据其它温室气体折算 CO

火电厂发电量计量电表6实时测定火电厂内发电机组的实时发电量，并 传输到温室气体排放强度监测平台3的综合碳排放量监测模块20。

度电碳排放强度计算模块2012将烟气综合碳排放量数据计算值除以火 电厂发电量计量电表实时测定的火电厂发电量数值，就可以得到实时的火电 厂度电碳排放强度数值。

实施例3

本实施例提供一种火电厂度电碳排放强度在线监测计算分析方法，使用 如上所述的火电厂度电碳排放强度在线监测系统，计算分析方法的计算步骤 如下：

步骤1：计算锅炉烟气中的实时碳排放量F

F

其中F

FCO

F

R

V

R

X为其它温室气体总的折算CO

步骤2：计算被监测的火电厂的度电碳排放强度S

S

S

F

P

以上对本发明所提供的一种火电厂度电碳排放强度在线监测系统及计算 分析方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施 方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核 心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明 原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落 入本发明权利要求的保护范围内。