CN102971615B - 用于控制烟气样本的采集的方法及设备 - Google Patents

Abstract

一种用于控制烟气采样的方法及设备，通过该方法及设备能够控制用于C14碳年代测定的烟气采样。在该方法中，从燃烧设备的干燥烟气中获取烟气样本，并且将其用于利用基于同位素C14的年代测定来确定可再生燃料与化石燃料的比例。基于由燃烧设备产生的功率来至少改变烟气的采样频率或烟气样本的体积流量。

Description

用于控制烟气样本的采集的方法及设备

技术领域

本发明涉及这样一种方法，通过该方法能够控制用于C14测定的烟气采样。

本发明还涉及一种用于执行该方法的设备。

背景技术

在能源生产中监测各种排放物已经变得越来越重要。对于二氧化碳排放而言，重要的是能够监测和检定所使用的燃料的量，因为例如排放交易中所需的排放权的量以及用于生产的电和热的任何税收和补贴都基于所使用的燃料来确定。可再生燃料能够用于替代化石燃料并且能够以较低的二氧化碳排放量产生能量。通常以如下各种方式来补贴可再生燃料的使用：例如价格或生产补贴或者较低的税收。然而，特别是在归类为化石和可再生能源的燃料的并行或混合燃烧中，通常难以显示出已经使用了哪种燃料及其使用的量。监测所使用的化石燃料和可再生燃料的量的方法是对烟气进行采样并通过C14年代测定来分析碳同位素的相对量，从而判定已经使用了多少化石燃料或可再生燃料。为了正确地分配所谓的生物电的补贴能源，生产中所使用的生物燃料的相对量在例如电的生产中是重要的。

随着控制变得更加严格，并且基于碳同位素14C的年代测定成为烟气测量中的重要的技术方案，在可再生燃料的使用中监测的重要性增强。由于不能得到连续的14C测量，因此必须基于样本而进行。因而实验室测量所采取的样本的代表性是监测链中的重要问题。样本的代表性是与监测链的精确度相关的最重要问题中的一个。代表性通过连续或非常频繁地对烟气进行采样而显著增强，从而优选尽可能好地控制样本的量或采样的频率。收集的要被分析的样本的量还对处理样本的速度和响应时间以及必要的实验室能力有影响。

另外，非代表性的样本能够对EU（欧盟）的CO₂排放交易以及可再生燃料的补贴的参与者具有可观的经济意义。WO2009054718公开了一种解决涉及采样的控制问题的方法。在该公开文献中，基于烟气流的量来控制采样。在该方法中，烟气样本的体积与确定的所产生的烟气流量直接成比例。在得到干燥的样本的情况下，特别是在可再生燃料和化石燃料的并行燃烧中，基于烟气的流的体积的控制能够使样本歪斜，因为可再生燃料的湿度通常比化石燃料的湿度更高。因而，烟气的体积流量由包含有来自生物燃料的大量水蒸汽——在干燥样本中不存在该水蒸汽——的烟气决定。因而，碳同位素的量可能与所使用的燃料的量不一致。

发明内容

本发明的目的是提出一种方法及设备，通过所述方法及设备可以确定化石燃料与可再生燃料——即生物燃料——的比例。

本发明建立在控制采样频率或样本的量的基础上，其中基于生产设备的当前功率输出而从干燥的烟气获取样本。

根据本发明的有利实施方式，基于由设备产生的电功率来控制采样。

根据有利实施方式，基于锅炉功率来控制采样。

另外，根据实施方式，基于电功率或锅炉功率两者来控制采样。

根据实施方式，采样的控制与基于CO₂含量或氧含量或这两者的控制相结合。

根据特别优选的实施方式，基于由第三方做出的功率测量来执行采样的控制。

更具体地，根据本发明的设备及方法以独立权利要求的特征部分中所公开的内容为特征。

本发明的优选实施方式更具体地限定在从属权利要求中。

通过本发明实现了相当多的优点。

监测链的可靠性、成本效率以及精确度通过本发明得以改进。通过锅炉功率或电功率控制的采样是最简单的方式或者需要代表性的样本。为了进一步改进清晰度并防止为某种目的使样本歪斜，在采样的控制中也能够包括CO₂或氧含量测量。通过这些解决方案，在例如并行燃烧的情况下，烟气的变化的湿度、氧含量和氮含量不减弱样本的代表性。设备的电功率或锅炉功率在设备的控制系统中常常是已知的，从而不需要额外的传感器等。功率测量是非常先进和标准的，从而能够通过从设备的控制系统接收的信号容易地执行采样的控制。如果电功率被用作控制单元，则能够通过第三方来执行功率测量。该第三方例如可以是电网运营商。在这种情况下，测量可以是交易的基础，从而很难被供应者操纵。

当能够精确地测量生物燃料的比例并使得测量不能被操纵时，政策制定者和使用者对可用数据的信任就会增加并且就更容易例如基于可用数据来补贴和发展能源生产方法。

在下文中更加详细地描述了本发明。

具体实施方式

这里，锅炉功率通常指的是锅炉之后的所谓最新的蒸汽功率。

许多设备包括具有公共烟气通道的多个锅炉。在这些锅炉中，能够通过累积锅炉功率或者在利用电功率控制时通过累积电功率来执行控制，所述电功率通常与本公开中所使用的设备的电功率相同。

可再生燃料的使用通过对烟气的采样来监测。样本利用基于碳同位素14C的年代测定来确定年代，通过该纪年法可以将时间较久的燃料——通常归类为化石燃料——与由通常为植物的有机物质形成的最近形成的可再生燃料区分开。为了使样本尽可能地具有代表性，采样的频率和/或采样的量基于电功率或锅炉的锅炉功率或者甚至基于这两者来控制。利用了电功率和锅炉功率的控制是简单的并且功率的测量是可靠的。另外，测量能够通过电网的运营商来执行，从而供应者不能操纵采样。

样本取自干燥的烟气，从而燃料的湿度对测量结果没有实质影响，因为变化的湿度对总功率仅具有较小影响。控制采样的算法能够为每个生产设备单独设置。该控制能够发生，例如使得当功率较大时，样本的量增大，而当功率较小时，样本的量减小，或者使得当功率改变——即增大或减小——时采样频率改变。这两种控制方法能够并行使用或顺次使用，以优化合适的采样方法。这是为了利用尽可能小的样本量来保证足够精确的监测，因为实验室测量是昂贵的，并且随着样本量的增大，结果的产生也会延迟。

在这种方法中，采样在烟气干燥之后发生。通过对从烟气通道或烟囱获取的旁流进行冷却来干燥烟气。当烟气流已经干燥时，对其进行采样以用于确定C14同位素。采样频率和/或样本的量基于设备产生的功率来控制，使得采样频率或样本的量基于功率而发生改变。采样频率和/或样本的量能够与功率直接成比例，或者测量能够遵循可选的控制曲线。如果控制没有线性改变，则能够更容易地使测量适应当前的生产方法和变化以及适应不同的生产设备。控制及调节技术领域的普通技术人员能够很好地优化采样的控制。

原则上，能够被输入测量的功率的任何计算设备都能够用于计算采样方法，或者能够制定用于采样的表格，可以根据功率或功率的变化从该表格中读取采样间隔和样本大小。因而，能够将测量的或指示的功率转变成采样频率或样本量的任何比较装置都足以控制采样。

质量流在二氧化碳排放的测量和其他温室气体的测量以及控制排放方面是必不可少的。因而该方法也很好地适合于其他温室气体的测量。

Claims (7)

1.一种对烟气的采样进行控制的方法，通过所述方法能够控制用于C14碳年代测定的烟气采样，在所述方法中：

-从燃烧设备的干燥的烟气中获取烟气样本，以及

-通过基于同位素C14的年代测定由所述烟气样本来确定可再生燃料与化石燃料的比例，

其特征在于，基于测得的由所述燃烧设备产生的电功率或锅炉功率或两者来至少改变所述烟气的采样频率或所述烟气样本的体积流量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于由所述燃烧设备产生的电功率来控制所述采样。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于锅炉功率来控制所述采样。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述燃烧设备的所述电功率和所述锅炉功率两者来控制所述采样。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，基于由第三方执行的功率测量来控制所述采样。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述采样的所述控制中包括基于CO₂含量或氧含量或两者的控制。

7.一种控制烟气采样的设备，通过所述设备能够控制用于C14碳年代测定的烟气采样，所述设备包括：

-用于将烟气干燥的装置，

-用于获取烟气样本的装置，以及

-用于指示被采样的生产设备的功率的装置，

其特征在于所述控制烟气采样的设备包括至少一个比较装置，通过所述比较装置，所测得或指示出的功率能够至少转变成采样间隔或样本量。