[發(fā)明專(zhuān)利]基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜法的燃煤電廠碳排放在線監(jiān)測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910325403.6
• 申請(qǐng)日: 2019-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110044852A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚順春;喻子彧;譚超;盧志民
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N21/63
• 分類(lèi)號(hào): G01N21/63
• 代理公司: 廣州粵高專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強(qiáng)

本發(fā)明公開(kāi)了基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜法的燃煤電廠碳排放在線監(jiān)測(cè)方法，該方法包括以下步驟：S1、獲取電廠已知數(shù)據(jù)，S2、使用LIBS方法連續(xù)在線測(cè)量燃煤含碳量、飛灰含碳量和爐渣含碳量，S3、計(jì)算燃煤碳氧化率，S4、計(jì)算電廠碳排放率和碳排放總量。本發(fā)明利用LIBS方法在線測(cè)量燃煤含碳量、飛灰含碳量和爐渣含碳量來(lái)計(jì)算燃煤的碳氧化率，根據(jù)碳平衡計(jì)算式，獲得燃煤電廠的碳排放率和碳排放總量。將LIBS檢測(cè)方法結(jié)合碳平衡法，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線測(cè)量，具有分析速度快、靈敏度高、無(wú)需制備樣品、可分析不均勻樣品、可遠(yuǎn)程檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可在線獲取更加精確可靠的實(shí)時(shí)碳排放數(shù)據(jù)，為二氧化碳減排奠定了基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳排放監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜法的燃煤電廠碳排放在線監(jiān)測(cè)方法。

背景技術(shù)

我國(guó)是世界最大的二氧化碳排放國(guó)。其中，燃煤發(fā)電行業(yè)二氧化碳排放占全國(guó)總排放量的40％，是未來(lái)CO₂減排的重點(diǎn)。無(wú)論是進(jìn)行碳交易，還是進(jìn)行二氧化碳減排，都依賴于準(zhǔn)確的碳排放監(jiān)測(cè)體系，以獲取精確的碳排放數(shù)據(jù)。

當(dāng)前，我國(guó)燃煤電廠使用《中國(guó)發(fā)電企業(yè)溫室氣體排放核算方法與報(bào)告指南(試行)》推薦的排放因子法來(lái)計(jì)算CO₂排放量。由于燃料類(lèi)型，燃燒方式，機(jī)組容量，機(jī)組實(shí)際負(fù)荷，機(jī)組使用維護(hù)等對(duì)實(shí)際排放因子影響較大，而排放因子法根據(jù)燃煤種類(lèi)選取的缺省排放因子并不能反映這些因素的影響。因此，排放因子法估算結(jié)果的精確度有待提高。

目前，為獲得比較精確的二氧化碳排放數(shù)據(jù)，許多研究機(jī)構(gòu)采用基于碳平衡的精確數(shù)學(xué)模型來(lái)估算，如EU ETS(歐盟碳排放交易體系)就以碳平衡法為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法。雖然碳平衡法比較精確，但仍存在以下2個(gè)問(wèn)題：1.我國(guó)燃煤電廠缺乏燃煤元素分析數(shù)據(jù)(燃煤含碳量)；2.我國(guó)燃煤電廠對(duì)飛灰含碳量、爐渣含碳量多采用傳統(tǒng)的化學(xué)灼燒失重法測(cè)量，該方法①理論上還包括S、N等的失重，測(cè)得的含碳量比實(shí)際值高；②整體取樣測(cè)量周期長(zhǎng)，不能滿足連續(xù)在線測(cè)量的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)上的缺陷，提供一種基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜法的燃煤電廠碳排放在線監(jiān)測(cè)方法，該方法通過(guò)連續(xù)在線測(cè)量燃煤含碳量、飛灰含碳量和爐渣含碳量，可計(jì)算二氧化碳實(shí)時(shí)排放，是一種適應(yīng)我國(guó)燃煤電廠實(shí)際情況、可連續(xù)在線的二氧化碳排放監(jiān)測(cè)方法。

本發(fā)明的目的至少通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

基于激光誘導(dǎo)擊穿光譜法的燃煤電廠碳排放在線監(jiān)測(cè)方法，所述方法包括以下步驟：

S1、從電廠獲取已知數(shù)據(jù)；

所述已知數(shù)據(jù)包括燃煤質(zhì)量流量、煤種、鍋爐型式和燃煤收到基灰分。燃煤質(zhì)量流量可以采用電容法測(cè)量。

S2、使用LIBS方法連續(xù)在線測(cè)量燃煤含碳量、飛灰含碳量和爐渣含碳量；

使用LIBS方法測(cè)量樣品的碳譜線強(qiáng)度I_C、硅譜線強(qiáng)度I_Si、鋁譜線強(qiáng)度I_Al、鐵譜線強(qiáng)度I_Fe。根據(jù)樣品種類(lèi)(分燃煤、飛灰、爐渣三種)將四種元素譜線強(qiáng)度值代入對(duì)應(yīng)的含碳量線性回歸方程(分燃煤、飛灰和爐渣)中，計(jì)算出樣品的含碳量。

S3、計(jì)算燃煤碳氧化率；

將燃煤含碳量、飛灰含碳量、爐渣含碳量、燃煤收到基灰分、飛灰和爐渣的分配比代入碳氧化率的計(jì)算公式中，獲得燃煤的碳氧化率。

S4、計(jì)算電廠碳排放率和碳排放總量。

基于碳平衡原理，由碳氧化率、燃煤質(zhì)量流量和燃煤含碳量，計(jì)算得燃煤電廠碳排放率和碳排放總量。進(jìn)一步地，所述步驟S2中的燃煤含碳量、飛灰含碳量和爐渣含碳量的線性回歸方程如下：