一种火电机组CO2实时排放量的软测量方法与流程

一种火电机组co2实时排放量的软测量方法
技术领域
1.本发明属于能源动力行业的环保和信息技术领域，具体涉及一种火电机组co2实时排放量的软测量方法。


背景技术：

2.现有的火电机组co2实时排放量的计算和监测一般可以在锅炉的尾部烟道上安装co2体积含量的测点进行实时采集，但这需要增加设备采集、安装等费用；也可以利用统计的方法对一段时间内的燃煤消耗量或火电机组的发电量进行核算，但无法在线监测火电机组的co2实时排放量。因此，需要一种不增加太大投资又可简单快速的实现对co2实时排放量的计算方法，实现对火电机组co2实时排放量的在线监测。


技术实现要素：

3.为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供一种火电机组co2实时排放量的软测量方法，有效利用已有火电机组实时采集的测量数据，计算出co2的实时体积含量，并由火电机组的烟气流量计算出co2实时排放量和单位发电功率的实时绩效排放。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
5.一种火电机组co2实时排放量的软测量方法，包括以下步骤；
6.步骤1：
7.根据海拔高度与空气含氧量的关系(如下表)，根据火电机组所在地的海拔高度得到火电机组所在地的海拔高度及空气中的体积含量x
o2
；
8.海拔高度与空气中理论含氧量的关系一览表
[0009][0010]
以上为理论含氧量，由于季节、气候、地理环境的不同，含氧量会有一些差别。
[0011]
步骤2：
[0012]
火电机组的dcs系统中实时采集了运行的数据并传输到电厂生产实时监管系统(sis)中，通过sis系统可得到秒级的火电机组烟气流量v
yq
和发电功率w、氧量y
o2
；
[0013]
步骤3：
[0014]
实时计算火电机组的co2体积流量v
co2
、质量流量m
co2
和绩效排放f
co2
：
[0015]
v
co2
＝v
yq y
co2
/100＝v
yq
(x
o2
‑
y
o2
)/100
[0016]
m
co2
＝1.964v
co2
＝0.01964v
yq
(x
o2
‑
y
o2
)
[0017]
f
co2
＝m
co2
/w＝0.01964v
yq
(x
o2
‑
y
o2
)/w
[0018]
所述步骤1中体积含量x
o2
也可以通过安装氧量测量仪并将氧气测量值采集到火电机组的分散控制系统(dcs)中实时得到。
[0019]
本发明的有益效果：
[0020]
本发明能够利用火电机组已有的测点和数据采集系统，可简单快速的实现火电机组co2体积流量、质量流量和绩效排放的实时计算，实现对火电机组co2实时排放量的在线监测。
具体实施方式
[0021]
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
[0022]
本发明的基本原理为：
[0023]
火电机组利用过量空气与煤燃烧发电，其中空气中主要成分为氮气(n2)、氧气(o2)和微量的水蒸气(h2o)，空气与煤中的碳燃烧消耗氧气，生成co2，反应如下：
[0024]
c o2＝co2[0025]
即消耗1单位体积的o2，生成1单位体积的co2。同时，煤中的其他可燃成分氢(h)和硫(s)的反应如下：
[0026]
h 1/2o2＝h2o
[0027]
s o2＝so2[0028]
这样，煤燃烧后的烟气主要为氮气(n2)、氧气(o2)、水蒸气(h2o)和二氧化硫(so2)。
[0029]
空气与煤燃烧前，空气中的气体成分满足：
[0030]
x
n2
x
o2
x
h2o
＝1
[0031]
其中，x
n2
——空气中n2的体积含量，％；
[0032]
x
o2
——空气中o2的体积含量，％；
[0033]
x
h2o
——空气中h2o的体积含量，％。
[0034]
空气中o2的体积含量与海拔高度有关，在当地为常值。
[0035]
空气与煤燃烧后，生成的烟气中的气体成分满足：
[0036]
y
n2
y
o2
y
co2
y
h2o
y
so2
＝1
[0037]
其中，y
n2
——烟气中n2的体积含量，％；
[0038]
y
o2
——烟气中o2的体积含量，％；
[0039]
y
co2
——烟气中co2的体积含量，％；
[0040]
y
h2o
——烟气中h2o的体积含量，％；
[0041]
y
so2
——烟气中so2的体积含量，％。
[0042]
由于氮气未参与燃烧，满足：
[0043]
x
n2
≈y
n2
[0044]
则烟气中的co2体积含量为：
[0045]
y
co2
＝x
o2
‑
y
o2
‑
y
h2o
‑
y
so2
[0046]
由于h2o和so2的体积份额较小，上式可进一步简化为：
[0047]
y
co2
≈x
o2
‑
y
o2
[0048]
则co2的排放量为：
[0049]
v
co2
＝y
co2
v
yq
/100
[0050]
其中，v
co2
——co2体积流量，m3/h；
[0051]
v
yq
——烟气流量，m3/s。
[0052]
co2体积流量折算到质量流量为：
[0053]
m
co2
＝44v
co2
/22.4＝1.964v
co2
[0054]
其中，m
co2
——co2质量流量，kg/h。
[0055]
火电机单位发电功率的co2绩效排放组每度电为：
[0056]
f
co2
＝m
co2
/w
[0057]
其中，f
co2
——单位发电功率的co2绩效排放，kg/kwh；
[0058]
w——火电机组的实时发电功率，kw。
[0059]
某火电机组海拔高度为1000m，空气中氧量体积含量x
o2
＝19.35％。该机组在某时刻采集的火电机组烟气流量v
yq
＝1.60x106m3/h、氧量y
o2
＝3.35和发电功率w＝6.00x105kw。
[0060]
则该机组在此时刻的co2体积流量v
co2
、质量流量m
co2
和绩效排放f
co2
：
[0061]
v
co2
＝v
yq
(x
o2
‑
y
o2
)/100＝1.60x106(19.35
‑
3.35)/100＝2.56x105m3/h
[0062]
m
co2
＝1.964v
co2
＝1.964x2.56x105＝5.03x105kg/h＝503t/h
[0063]
f
co2
＝m
co2
/w＝5.03x105/6.00x105＝0.838kg/kwh＝838g/kwh。