[發(fā)明專利]一種高爐CO2排放量的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210208224.2
• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN102690916A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊小軍;吳少波;李潘;孫彥廣;于立業(yè);張?jiān)瀑F
• 申請（專利權(quán)）人: 冶金自動化研究設(shè)計(jì)院
• 主分類號: C21B5/00
• 分類號: C21B5/00;C21B7/00
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

1.一種高爐二氧化碳排放量的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，包括監(jiān)測顯示設(shè)備、數(shù)據(jù)服務(wù)中心、成分分析檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)終端、數(shù)據(jù)收集裝置以及現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集儀表；其特征在于：現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集儀表（5）通過模擬信號線或數(shù)字信號線同現(xiàn)場的數(shù)據(jù)收集裝置（4）相連；數(shù)據(jù)收集裝置（4）和分析檢測檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)終端(3)通過以太網(wǎng)與數(shù)據(jù)服務(wù)中心(2)相連接；同時(shí)，數(shù)據(jù)服務(wù)中心(2)也通過以太網(wǎng)與監(jiān)測顯示設(shè)備(1)相連接；通過現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集裝置(4)實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場所檢測物流的信息，成分分析檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)終端(3)及時(shí)提供采樣分析物質(zhì)的檢測數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)服務(wù)中心（2）及時(shí)獲取所有監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)控顯示設(shè)備（1）計(jì)算并輸出顯示高爐系統(tǒng)二氧化碳實(shí)時(shí)排放量。?

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)是以系統(tǒng)設(shè)定的單位時(shí)間為時(shí)間周期運(yùn)行，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)二氧化碳排放量來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)二氧化碳排放數(shù)據(jù)的監(jiān)測，這要求系統(tǒng)檢測和采樣分析數(shù)據(jù)在單位時(shí)間內(nèi)同步傳輸?shù)綌?shù)據(jù)服務(wù)中心。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的高爐二氧化碳排放量實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)通過對高爐現(xiàn)場多種同二氧化碳排放相關(guān)的物質(zhì)流進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，對單位時(shí)間內(nèi)的系統(tǒng)二氧化碳排放量計(jì)算初值和系統(tǒng)二氧化碳監(jiān)測排放量進(jìn)行加權(quán)和計(jì)算，得到更為準(zhǔn)確的單位時(shí)間系統(tǒng)二氧化碳排放量計(jì)算終值。

4.一種采用權(quán)利要求1所述系統(tǒng)高爐二氧化碳排放量的實(shí)時(shí)監(jiān)測方法，其特征在于，具體步驟為：??

a、通過相應(yīng)的檢測儀表檢測的物質(zhì)流量計(jì)算出所有含碳輸入物質(zhì)流的單位周期Time內(nèi)的含碳物質(zhì)輸入量，結(jié)合相應(yīng)的二氧化碳排放系數(shù)利用公式（1）計(jì)算出系統(tǒng)整體的二氧化碳輸入量M_co2，系統(tǒng)中涉及的物質(zhì)流的二氧化碳排放系數(shù)根據(jù)各企業(yè)生產(chǎn)物質(zhì)實(shí)測值確定；高爐生產(chǎn)的含碳輸入物質(zhì)及二氧化碳排放系數(shù)參考值如下：焦炭，二氧化碳排放系數(shù)參考值為3.17533~3.07267，熔劑，二氧化碳排放系數(shù)參考值為0.0007+0.4763/(K_石/白+1)，其中K_石/白是石灰石與白云石的質(zhì)量比；富氧，二氧化碳排放系數(shù)參考值為0.00058*(1+u/(0.21-w))，其中u是富氧率，w是氧氣純度；煤粉，二氧化碳排放系數(shù)參考值為3.0635；焦?fàn)t煤氣，二氧化碳排放系數(shù)參考值為0.776；

M_co2=Flow_coke*Time*T_coke+Flow_oeygen-rich*Time*T_oxygen-rich+Flow_coal*Time*T_coa+Flow_coke-gas*Time*T_coke-gas????(1)

公式中：

M_co2——系統(tǒng)二氧化碳單位時(shí)間輸入量；_??Time——系統(tǒng)設(shè)定時(shí)間周期；

Flow_coke——焦炭單位時(shí)間輸入質(zhì)量；?????T_coke——焦炭的二氧化碳排放系數(shù)；

Flow_oeygen-rich——富氧單位時(shí)間輸入流量；?T_oxygen-rich——富氧的二氧化碳排放系數(shù)；

Flow_coal——煤粉單位時(shí)間輸入流量；??????T_coal——煤粉的二氧化碳排放系數(shù)；

Flow_coke-gas——焦?fàn)t煤氣單位時(shí)間輸入流量；??T_coke-gas——焦?fàn)t煤氣的二氧化碳排放系數(shù)；

b、通過相應(yīng)的檢測儀表檢測的物質(zhì)流量計(jì)算出所有含碳轉(zhuǎn)移物質(zhì)流的單位時(shí)間轉(zhuǎn)移量，結(jié)合相應(yīng)的二氧化碳排放系數(shù)利用公式（2）計(jì)算出系統(tǒng)整體的二氧化碳轉(zhuǎn)移量Pco2；高爐生產(chǎn)的含碳轉(zhuǎn)移物質(zhì)及二氧化碳排放系數(shù)參考值如下：高爐煤氣，二氧化碳排放系數(shù)參考值為0.48846~0.60308；鐵水，二氧化碳排放系數(shù)參考值為0.09167~0.165；爐渣，現(xiàn)場實(shí)際測量值；爐塵，現(xiàn)場實(shí)際測量值；無組織排放的根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備狀況估計(jì)參數(shù)。

P_co2=Flow_gas*Time*T_gas+M_iron-water*T_iron-water+M_slag*T_slag+M_dust*T_dust+M_{fugitive-emissions}*T_{fugitive-emissions?????}(2)

公式中：

P_co2——系統(tǒng)二氧化碳單位時(shí)間轉(zhuǎn)移量；

Flow_gas——高爐煤氣單位時(shí)間轉(zhuǎn)移流量；??T_gas——高爐煤氣的二氧化碳排放系數(shù)；

M_iron-water——鐵水單位時(shí)間轉(zhuǎn)移質(zhì)量；?????T_iron-water——鐵水的二氧化碳排放系數(shù)；

M_slag——爐渣單位時(shí)間轉(zhuǎn)移質(zhì)量；????????T_slag——爐渣的二氧化碳排放系數(shù)；

M_dust——爐塵單位時(shí)間轉(zhuǎn)移質(zhì)量；????????M_dust*T_dust——爐塵的二氧化碳排放系數(shù)；

M_{fugitive-emissions}——系統(tǒng)無組織排放單位時(shí)間轉(zhuǎn)移質(zhì)量；?

T_{fugitive-emissions}——系統(tǒng)無組織排放的二氧化碳排放系數(shù)；

c、最后根據(jù)系統(tǒng)二氧化碳輸入量和系統(tǒng)二氧化碳轉(zhuǎn)移量利用公式（3）計(jì)算得到系統(tǒng)二氧化碳排放量計(jì)算初值ECco2。

EC_co2=M_co2-P_co2?????????????????????????????????????(3)

公式中：

EC_co2——單位時(shí)間二氧化碳排放量計(jì)算初值；

d、通過相應(yīng)的檢測儀表檢測含碳排放物質(zhì)流的單位時(shí)間排放量，得到系統(tǒng)二氧化碳實(shí)時(shí)監(jiān)測排放原始量Fco2，將Fco2和熱風(fēng)爐單位時(shí)間輸入的二氧化碳量利用公式（4）獲得系統(tǒng)二氧化碳排放量監(jiān)測值EDco2。其中熱風(fēng)爐熱空氣的二氧化碳排放系數(shù)參考值為0.00058，熱風(fēng)爐廢氣中二氧化碳?xì)怏w的二氧化碳排放系數(shù)參考值為1。

ED_co2=F_co2-Flow_hot-air*Time*T_hot-air????????????????????????????(4)

公式中：

ED_co2——單位時(shí)間二氧化碳排放量監(jiān)測值；?

Flow_hot-air——熱空氣單位時(shí)間輸入流量；?T_hot-air——熱空氣的二氧化碳排放系數(shù)；

e、最后，對系統(tǒng)二氧化碳排放量計(jì)算初值與系統(tǒng)二氧化碳單位時(shí)間監(jiān)測排放量分別配以權(quán)重因子進(jìn)行計(jì)算。利用公式（5）得到更為準(zhǔn)確的系統(tǒng)二氧化碳排放量計(jì)算終值Eco2。?

E_co2=EC_co2*P_C-ED_co2*P_D??????????????????????????????(5)

對于權(quán)重因子參數(shù)的取值范圍定義為：

0<P_C<=1，0<P_D<=1?，P_D+?P_C=1；

當(dāng)P_C?=1，P_D?=0時(shí)，只取計(jì)算值作為最終輸出值；

當(dāng)P_C?=0，P_D?=1時(shí)，只取監(jiān)測值作為最終輸出值；

而且，參數(shù)滿足計(jì)算條件：ED_co2<=E_co2<=EC_co2?；??

公式中：

EC_co2——單位時(shí)間二氧化碳排放量計(jì)算初值；??P_C——二氧化碳排放量計(jì)算初值權(quán)值因子；

ED_co2——單位時(shí)間二氧化碳排放量監(jiān)測值；????P_D—二氧化碳排放量計(jì)算監(jiān)測權(quán)值因子；

E_co2——單位時(shí)間二氧化碳排放量計(jì)算終值。