一种用于检测燃煤锅炉CO2排放量的热力系统和方法与流程

技术特征：
1.一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的方法，其特征在于，具体步骤如下：获取进出省煤器(72)的给水参数，根据进出省煤器(72)的给水参数计算出给水进入省煤器(72)中加热的吸热量；获取省煤器(72)的入口烟气参数和省煤器(72)的出口烟气参数，根据省煤器(72)的入口烟气参数和省煤器(72)的出口烟气参数，建立给水进入省煤器(72)中加热的吸热量与烟气流量的关系式；基于给水进入省煤器(72)中加热的吸热量与烟气流量的关系式，计算得出烟气流量；根据烟气流量计算得到燃煤锅炉的co2实时排放流量。2.根据权利要求1所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的方法，其特征在于，所述进出省煤器(72)的给水参数包括：进入省煤器(72)的给水流量、省煤器(72)出口给水单位质量焓和省煤器(72)入口给水单位质量焓；根据进出省煤器(72)的给水参数计算出给水进入省煤器(72)中加热的吸热量的具体过程如下：通过检测进入省煤器(72)管内的给水流量、压力和温度，根据进入省煤器(72)管内的给水温度和压力计算出进入省煤器(72)入口的给水单位质量焓；进入省煤器(72)的给水在烟气加热下，温度升高，对加热后的给水温度和压力分别进行检测，计算出省煤器(72)出口的给水单位质量焓；根据进入省煤器(72)的给水流量、省煤器(72)出口给水单位质量焓和省煤器(72)入口给水单位质量焓计算出给水进入省煤器(72)中加热的吸热量，具体计算公式如下：q1＝m
fw
*(h
fw,out-h
fw,in
)
ꢀꢀꢀꢀ
(1)其中，q1为给水进入省煤器(72)中加热的吸热量，单位为kw；m
fw
为进入省煤器(72)的给水流量，单位为kg/s；h
fw,out
为省煤器(72)出口给水单位质量焓，单位为kj/kg；h
fw,in
为省煤器(72)入口给水单位质量焓，单位为kj/kg。3.根据权利要求2所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的方法，其特征在于，所述入口烟气的参数包括入口烟气中的气体成分、飞灰浓度和烟气温度；所述出口烟气的参数包括出口烟气中的气体成分、飞灰浓度和烟气温度。4.根据权利要求3所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的方法，其特征在于，根据省煤器(72)的入口烟气参数和省煤器(72)的出口烟气参数，建立烟气的放热量与烟气流量的关系式的具体过程如下：s2.1获取入口烟气中的气体成分、飞灰浓度和烟气温度；s2.2根据入口烟气中的气体成分、飞灰浓度和烟气温度计算省煤器(72)入口烟气单位体积焓；s2.3获取出口烟气中的气体成分、飞灰浓度和烟气温度；s2.4根据出口烟气中的气体成分、飞灰浓度和烟气温度计算省煤器(72)出口烟气单位体积焓；s2.5根据省煤器(72)入口烟气单位体积焓和省煤器(72)出口烟气单位体积焓建立烟气的放热量与烟气流量的关系式；s2.6根据给水进入省煤器(72)中加热的吸热量等于烟气的放热量，得出给水进入省煤
器(72)中加热的吸热量与烟气流量的关系式。5.根据权利要求4所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的方法，其特征在于，步骤s2.2中，根据入口烟气中的气体成分、飞灰浓度和烟气温度计算省煤器(72)入口烟气单位体积焓的计算公式如下：h
fg,in
＝(h(t1,n2)*γ
n2
h(t1,co2)*γ
co2
h(t1,o2)*γ
o2
h(t1,so2)*γ
so2
h(t1,no
x
)*γ
nox
h(t1,co)*γ
co
h(t1,h2o)*γ
h2o
) h(t1,ash)*c
ash
/1000(2)步骤s2.4中，根据出口烟气中的气体成分、飞灰浓度和烟气温度计算省煤器(72)出口烟气单位体积焓的计算公式如下：h
fg,out
＝(h(t2,n2)*γ
n2
h(t2,co2)*γ
co2
h(t2,o2)*γ
o2
h(t2,so2)*γ
so2
h(t2,no
x
)*γ
nox
h(t2,co)*γ
co
h(t2,h2o)*γ
h2o
) h(t2,ash)*c
ash
/1000(3)步骤s2.5中根据省煤器(72)入口烟气单位体积焓和省煤器(72)出口烟气单位体积焓建立烟气的放热量与烟气流量的关系式如下：q2＝v*(h
fg,in-h
fg,out
)
ꢀꢀꢀꢀ
(4)步骤s2.6中根据给水进入省煤器(72)中加热的吸热量等于烟气的放热量，得出给水进入省煤器(72)中加热的吸热量与烟气流量的关系式如下：q1＝q2＝v*(h
fg,in-h
fg,out
)
ꢀꢀꢀꢀ
(5)其中，q2为烟气的放热量，单位为kw；v为烟气流量，单位为nm3/s；h
fg,in
为省煤器(72)入口烟气单位体积焓，单位为kj/nm3；h
fg,out
为省煤器(72)出口烟气单位体积焓，单位为kj/nm3；t1为入口烟气的平均温度，单位为℃；t2为出口烟气的平均温度，单位为℃；h(t1,n2)，h(t1,co2)，h(t1,o2)，h(t1,so2)，h(t1,no
x
)，h(t1,co)，h(t1,h2o)分别为n2、co2、o2、so2、no
x
、co、h2o在t1温度下的单位体积焓，单位为kj/nm3；h(t2,n2)，h(t2,co2)，h(t2,o2)，h(t2,so2)，h(t2,no
x
)，h(t2,co)，h(t2,h2o)分别为n2、co2、o2、so2、no
x
、co、h2o在t2温度下的单位体积焓，单位为kj/nm3；γ
n2
、γ
co2
、γ
o2
、γ
so2
、γ
nox
、γ
co
、γ
h2o
分别为省煤器(72)换热区域内的烟气中n2、co2、o2、so2、no
x
、co、h2o对应的体积含量百分率；h(t1,ash)和h(t2,ash)分别为烟气中的飞灰在t1、t2温度下的单位质量焓，单位为kj/kg；c
ash
为省煤器(72)换热区域内的烟气中飞灰浓度，单位为g/nm3；no
x
为no和no2的混合体。6.根据权利要求5所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的方法，其特征在于，入口烟气的平均温度t1采用网格法测量，在入口烟道截面上布置多个烟气温度测量元件，多个烟气温度测量元件布置呈网格状，分别测量每个网格点区域的烟气温度，然后进行算数平均计算，计算公式如下：其中，t
1i
为省煤器(72)入口烟道测量截面上网格化温度测量元件的温度，单位为℃；n为网格化测点个数；出口烟气的平均温度t2采用网格法测量，在出口烟道截面上布置多个烟气温度测量元
件，多个烟气温度测量元件布置呈网格状，分别测量每个网格点区域的烟气温度，然后进行算数平均计算，计算公式如下：其中，t
2i
为省煤器(72)出口烟道测量截面上网格化温度测量元件的温度，单位为℃；n为网格化测点个数。7.根据权利要求6所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的方法，其特征在于，基于给水进入省煤器(72)中加热的吸热量与烟气流量的关系式，计算得出烟气流量的具体过程如下：由公式(1)、公式(4)和公式(5)得出：v＝q2/(h
fg,in-h
fg,out
)＝q1/(h
fg,in-h
fg,out
)＝m
fw
*(h
fw,out-h
fw,in
)/(h
fg,in-h
fg,out
) (8)将公式(2)和公式(3)带入公式(8)，得到如下公式：v＝m
fw
*(h
fw,out-h
fw,in
)/[(h(t1,n2)*γ
n2
h(t1,co2)*γ
co2
h(t1,o2)*γ
o2
h(t1,so2)*γ
so2
h(t1,no
x
)*γ
nox
h(t1,co)*γ
co
h(t1,h2o)*γ
h2o
h(t1,ash)*c
ash
/1000)-(h(t2,n2)*γ
n2
h(t2,co2)*γ
co2
h(t2,o2)*γ
o2
h(t2,so2)*γ
so2
h(t2,no
x
)*γ
nox
h(t2,co)*γ
co
h(t2,h2o)*γ
h2o
h(t2,ash)*c
ash
/1000)](9)化简后，可以得到：v＝m
fw
*(h
fw,out-h
fw,in
)/[(h(t1,n2)-h(t2,n2))*γ
n2
(h(t1,co2)-h(t2,co2))*γ
co2
(h(t1,o2)-(h(t2,o2))*γ
o2
(h(t1,so2)-h(t2,so2))*γ
so2
(h(t1,no
x
)-h(t1,no
x
))*γ
nox
(h(t1,co)-h(t1,co))*γ
co
(h(t1,h2o)-h(t2,h2o))*γ
h2o
(h(t1,ash)-h(t1,ash))*c
ash
/1000](10)利用公式(10)就可以实时计算出省煤器(72)区域的烟气流量v。8.根据权利要求7所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的方法，其特征在于，根据烟气流量计算得到燃煤锅炉的co2实时排放流量的公式如下：v
co2
＝v*(γ
co2
γ
co
)
ꢀꢀꢀꢀ
(11)其中，v
co2
为燃煤锅炉的co2实时排放体积流量，单位为nm3/s；换算为质量流量，则为：m
co2
＝v*(γ
co2
γ
co
)*44/22.4
ꢀꢀꢀꢀ
(12)其中，m
co2
为燃煤锅炉的co2实时排放质量流量，单位为kg/s。9.一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的系统，其特征在于，用于检测权利要求1-8任意一项所述进出省煤器(72)的给水参数和省煤器(72)的入口烟气参数和省煤器(72)的出口烟气参数，所述系统具体包括：除氧器(1)、给水泵(2)、高压加热器组(3)、省煤器(72)、入口给水参数测量装置、出口给水参数测量装置和烟气参数测量装置；其中，来自于除氧器(1)中的热水在给水泵(2)的增压下，先经过高压加热器组(3)加热升高温度，然后经过入口给水参数测量装置后，进入到锅炉尾部烟道的流量检测区域(7)中的省煤器(72)内，给水在省煤器(72)中被烟气加热升高温度后，离开省煤器(72)进入出口给水参数测量装置；流量检测区域(7)设有烟气参数测量装置，所述的烟气参数测量装置用于获取省煤器(72)的入口烟气参数和省煤器(72)的出口烟气参数。10.根据权利要求9所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的系统，其特征在于，还包
括汽包(10)和水冷壁下集箱(11)；其中，离开所述省煤器(72)的高温给水进入到汽包(10)或者水冷壁下集箱(11)中；当锅炉为亚临界汽包锅炉时，省煤器(72)出来的给水进入到汽包(10)中，当锅炉为超临界直流锅炉时，省煤器(72)出来的高温给水进入到水冷壁下集箱(11)中。11.根据权利要求9所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的系统，其特征在于，所述入口给水参数测量装置包括入口给水温度测量装置(4)、入口给水压力测量装置(5)和入口给水流量测量装置(6)；所述的出口给水参数测量装置包括出口给水温度测量装置(8)、出口给水压力测量装置(9)。12.根据权利要求9所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的系统，其特征在于，所述流量检测区域(7)内包括省煤器(72)、省煤器入口烟道(71)和省煤器出口烟道(73)，省煤器入口烟道(71)位于上部，省煤器出口烟道(73)位于下部，省煤器入口烟道(71)处布置入口测温网格(71b)，省煤器出口烟道(73)处设置出口测温网格(73b)和出口烟气取样网格(74b)，出口烟气取样网格(74b)布置在出口测温网格(73b)的上方或下方。13.根据权利要求12所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的系统，其特征在于，所述烟气参数测量装置包括入口测温装置(71a)、入口温度计量系统(71c)、出口测温装置(73a)和出口温度计量系统(73c)；所述入口测温装置(71a)，布置在入口测温网格(71b)上，将烟道内部所有的入口测温装置(71a)连接到位于烟道外部的入口温度计量系统(71c)上；所述出口测温装置(73a)布置在出口测温网格(73b)上，将烟道内部所有的出口测温装置(73a)连接到位于烟道外部的出口温度计量系统(73c)上。14.根据权利要求13所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的系统，其特征在于，所述烟气参数测量装置还包括出口烟气取样口(74a)、出口烟气取样预处理系统(74c)和出口烟气分析系统(74d)；其中，所述的出口烟气取样口(74a)布置在出口烟气取样网格(74b)上，出口烟气取样口(74a)呈网格状布置，从各出口烟气取样口(74a)抽取的烟气，先经过出口烟气取样预处理系统(74c)的处理，然后送到出口烟气分析系统(74d)，对取样气体进行分析，分析其组成成分的体积含量百分率和飞灰浓度。15.根据权利要求14所述的一种用于检测燃煤锅炉co2排放量的系统，其特征在于，所述出口烟气取样口(74a)均倾斜朝下布置并且与烟道内的烟气流向之间角度为锐角。

技术总结
本发明公开了一种用于检测燃煤锅炉CO2排放量的热力系统和方法，所述方法具体步骤如下：获取进出省煤器的给水参数，根据进出省煤器的给水参数计算出给水进入省煤器中加热的吸热量；获取省煤器的入口烟气参数和省煤器的出口烟气参数，根据省煤器的入口烟气参数和省煤器的出口烟气参数，建立给水进入省煤器中加热的吸热量与烟气流量的关系式；基于给水进入省煤器中加热的吸热量与烟气流量的关系式，计算得出烟气流量；本发明的方法可以准确地实时测量出燃煤锅炉的烟气流量和CO2排放浓度及排放总量，作为机组在线监控CO2的主要技术手段，符合当前国家对电力行业碳排放核算的要求，不受燃煤含硫量和脱硫系统的影响。受燃煤含硫量和脱硫系统的影响。受燃煤含硫量和脱硫系统的影响。


技术研发人员：袁建丽 泮昊 肖永辉 付淑洁 赵晶 张兴延 王子歆 仇来仪 李晶辉
受保护的技术使用者：国家电投集团智慧能源投资有限公司
技术研发日：2022.08.05
技术公布日：2022/12/5