一种利用燃煤电厂现有CEMS数据进行碳监测的方法与流程

    技术2026-08-31  19


    本发明涉及碳监测,特别涉及一种用于采用湿法石灰石-石膏脱硫的燃煤电厂、利用燃煤电厂现有cems数据进行碳监测的方法,并提出了判断碳监测数据可靠性的方法。


    背景技术:

    1、煤电是我国co2主要来源。当前我国碳核查主要采用排放因子法,但在配煤掺烧、深度调峰背景下,煤电装机容量、工艺技术、元素碳含量测定均会对碳排放数据有较大影响。。我国在传统污染物(nox、so2、颗粒物)在线监测方面已具有成熟的政策法规体系和实践经验,大部分电厂具备完善的cems硬件和安装条件,如何利用现有cems数据和煤质数据进行碳监测并帮助判断碳监测数据可靠性是本领域技术人员关心的问题。


    技术实现思路

    1、针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种利用燃煤电厂现有cems数据进行碳监测的方法,可有效解决燃煤电厂碳监测并判断碳监测数据可靠性的问题。

    2、为了实现上述目的,本发明的技术方案是:

    3、一种利用燃煤电厂现有cems数据进行碳监测的方法,包括以下步骤:

    4、a、利用现有数据得到燃煤电厂总的co2排放数据:

    5、第一步:收集煤质报告中的挥发分数据vdaf;

    6、第二步:根据挥发分数据判断该班次煤种的燃烧产生的co2最大体积百分比a实,若vdaf≤10.0%,则a实=19.65;若10.0%<vdaf<20.0%,则a实=19.1;若vdaf≥20.0%,则a实=18.55;

    7、第三步:收集煤质报告对应时段锅炉尾部受热面a侧和b侧出口烟气的含氧量数据、和流量数据

    8、第四步:将收集到的数据a实代入公式(4)和(5),分别算出a侧和b侧的二氧化碳排放速率和

    9、

    10、

    11、式中:——i秒时a侧、b侧的烟气co2排放质量流率,kg/s;

    12、——i秒时a侧、b侧的烟气的体积流量,m3/h;

    13、——i秒时a侧、b侧的烟气含氧量,vol%;

    14、a实——具体的煤种的燃烧产生的co2最大体积百分比;

    15、第五步:收集煤制报告对应时段脱硫入口和脱硫出口的cems二氧化硫浓度数据和流量数据

    16、第六步:将收集到的数据和代入式(6)和式(7)得到入口二氧化硫质量流率和出口的二氧化硫质量流率

    17、

    18、式中:——i秒时脱硫入口、出口so2质量流率,kg/s;

    19、——i秒时脱硫入口、出口实际氧下so2浓度,mg/m3;

    20、——i秒时脱硫入口、出口烟气的体积流量,m3/h。

    21、第七步:将减去得到so2的消耗量,根据so2和co2摩尔量平衡,得到co2的释放量,见公式如(8):

    22、

    23、式中:——i秒时脱硫产生的co2排放质量流率,kg/s;

    24、44.0095——co2的相对分子质量;

    25、64.07——so2的相对分子质量。

    26、第八步:将锅炉尾部两侧排放的烟气和脱硫释放的co2相加得到燃煤碳排放数据

    27、

    28、式中:——i秒时燃煤电厂总的co2排放质量流率,kg/s。

    29、若电厂已采用在烟囱入口布置直接测量co2的碳监测设备,本发明还提出了一种判断碳监测数据可靠性的方法。

    30、基于上述方法,本技术又提成了一种碳监测数据可靠性判断方法,电厂在烟囱入口布置直接测量co2的碳监测设备,该可靠性判断方法包括以下步骤:

    31、即在上述碳监测方法步骤a的基础上增加了步骤b,判断数据可靠性的步骤:

    32、第一步:收集不同时间下的烟囱入口直接测量得到的co2排放速率g实,根据权利要求1所述方法计算得到co2排放速率g总(排放质量流率),得到一组数据,特别注意,g实和g总不仅是同一时段下的数据,时间刻度也应保持一致,若g实为每秒下的排放速率,g总也应为每秒下的,若g实为每分钟下的排放速率,g总也应为每分钟下的,即两个数据的单位一致;

    33、第二步:按照式(10)得到一组数据的差值g差1、g差2、g差3、g差4······g差n;

    34、g差i=g实i-g总i  (10)

    35、式中:g差i——第i个时间下两个数据的差值;

    36、g实i——第i个时间下烟囱入口直接测量得到的co2排放速率;

    37、g总i——第i给时间下算出的co2排放速率;

    38、第三步:按照式(11)计算数据组g差1、g差2、g差3、g差4······g差n的平均值

    39、

    40、式中:——数据组g差1、g差2、g差3、g差4······g差n的平均值

    41、第四步:按照式(12)计算数据组g差1、g差2、g差3、g差4······g差n的标准差gσ;

    42、

    43、第五步:找到数据组g差1、g差2、g差3、g差4······g差n的上四分位u和下四分位l,u表示的是所有样本中只有1/4的数值大于u,l表示的是所有样本中只有1/4的数值小于l;

    44、第六步:按照式(13)算出上四分位u和下四分位l的差值iqr;

    45、iqr=u-l         (13)

    46、第七步:若某一个数据g差i满足

    47、①

    48、②或g差i>u+1.5×iqr或g差i<l-1.5×iqr,

    49、若满足条件①,则该时段两组数据的误差超过了误差均值3倍的标准差,误差过大超出了正常概率,属于异常数据;

    50、若满足条件②,则该时段下两组数据的误差在整组数据中属于离群点,偏离了合理范围,属于异常数据;

    51、因此,满足两个条件中的任何一个则认为该数据异常,需定期或在停机时进行排查;若同时满足两个条件则认为该数据不可靠,需要立即去现场排查co2浓度监测设备或者流量设备状态是否正常,并核实数据测量和计算是否正常。

    52、燃煤电厂的co2主要来自煤炭燃烧产生的co2和脱硫用吸附剂石灰石释放的co2,因此本碳监测方法就是利用现有cems测点通过不同方法得到这两部分co2数据。两者之和就是总的co2排放数据,并将该数据(利用现有cems数据和煤质数据计算得到的co2数据)和实测数据(在烟囱入口采用碳监测设备得到的co2数据)进行数理分析,判断碳监测数据可靠性。需要注意的是本方法下气体浓度和流量都为标态干基下的数据。与现有技术相比,本发明具有以下优点:第一、可以利用现有测点和设备,相比直接监测法无需增加新的设备的测点,减少设备投资,提高设备利用率;第二、本发明结合了具体的煤质数据,相比核查法,更适应燃煤电厂煤质的实际工况,数据更准确。第三、直接监测法判断数据可靠性手段较少,目前较多是定期由有资质的机构对仪器进行量值朔源,本发明提出了一种新的判断方法,可以做到全时段,并能更好适应现场监测的实际工况,提高碳了监测数据可靠性。


    技术特征:

    1.一种利用燃煤电厂现有cems数据进行碳监测的方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.一种基于权利要求1所述方法的co2的碳监测数据可靠性判断方法,电厂在烟囱入口布置直接测量co2的碳监测设备,其特征在于,该可靠性判断方法包括以下步骤:


    技术总结
    本发明涉及一种利用燃煤电厂现有CEMS数据进行碳监测的方法以及判断碳监测数据可靠性的方法,燃煤电厂的CO2主要来自煤炭燃烧产生的CO2和脱硫用吸附剂石灰石释放的CO2,因此本碳监测方法就是利用现有CEMS测点通过不同方法得到这两部分CO2数据。两者之和就是总的CO2排放数据,并将该数据和实测数据进行数理分析,判断碳监测数据可靠性。需要注意的是本方法下气体浓度和流量都为标态干基下的数据。本发明结合了具体的煤质数据,相比核查法,更适应燃煤电厂煤质的实际工况,数据更准确,可以做到全时段,并能更好适应现场监测的实际工况,提高碳了监测数据可靠性。

    技术研发人员:牛晓东,丁朋果,魏新达,吕熙宁,王强,张慧茹,牛犇,王可可
    受保护的技术使用者:中国大唐集团科学技术研究总院有限公司中南电力试验研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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