CN107884515A - 一种碳排放在线检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种检测系统及检测方法,尤其涉及一种碳排放在线检测系统及检测方法,属于发电技术领域。该系统包括混合气体的配气系统、检测系统、冷却系统和尾气处理系统;所述配气系统将混合后的烟气供入所述检测系统,所述冷却系统位于所述检测系统与所述尾气处理系统之间,所述冷却系统将检测系统检测后的烟气冷却后排入所述尾气处理系统。本发明是在实验室中研发碳排放在线检测技术,通过将纯净气体混合产生的烟气来模拟电厂实际生产过程中产生的烟气,克服了电厂发电设备大而且价格高、不易进行探索研究碳排放在线检测技术的难题,对特别是在复杂环境下研究碳排放在线检测技术具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测系统及检测方法,尤其涉及一种碳排放在线检测系统及检测方法,属于发电技术领域。
背景技术
工业革命以来的人类活动,尤其是发达国家在工业化进程中排放了大量温室气体,引发并加剧了全球气候变暖等极端气候和天气异常现象,给人类的生存和发展带来了严重的挑战。目前全球经济增长导致化石能源需求快速增长,随之而来的是温室气体大量排放,尤其是CO2,温室效应的加剧必然引发全球变暖,极大地影响了人类的生存和发展。有效控制温室气体排放,应对全球气候变化已刻不容缓。
《巴黎协定》各缔约方明确2023年起每5年盘点一次全球温室气体减排进展,定期总结协定的执行情况,对碳排放数据的准确性和透明度提出了很高的要求。2017年全国碳排放权交易市场即将启动,碳排放数据作为全国碳排放权交易的基础,其准确性直接影响企业碳排放权市场获益及社会形象。2015年12月,国家出台了《温室气体排放核算和报告要求第1部分:发电企业》等11项温室气体排放相关国家标准,核算方法为“排放因子法”,然而排放因子的准确性获得具有一定的难度。一方面目前的核算方法没有考虑到CO、VOC等含碳物质的影响,影响了碳氧化率的计算精度;另一方面目前电厂多存在煤种掺烧情况,难以通过缺省值准确计算碳排放量,而企业实测入炉燃料的元素碳含量时,制取的月度缩分煤样是否具有代表性、样品碳元素含量是否准确等因素对碳排放数据的准确性也产生较大影响,碳排放计量方法有待进一步完善。
电厂发电设备大而且价格高,不易进行探索研究碳排放在线检测技术,所以在实验室中研发碳排放在线检测技术,特别是在复杂环境下碳排放在线检测技术具有重要意义,但是现有技术中并没有在实验室中模拟电厂烟气,并对其进行检测的技术。
发明内容
本发明为解决的技术问题,提供一种结构设计合理、操作便捷、易于检测的碳排放在线检测系统。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
一种碳排放在线检测系统,包括混合气体的配气系统、检测系统、冷却系统和尾气处理系统;所述配气系统将混合后的烟气供入所述检测系统,所述冷却系统位于所述检测系统与所述尾气处理系统之间,所述冷却系统将检测系统检测后的烟气冷却后排入所述尾气处理系统。
一种碳排放在线检测方法:
步骤一:在配气系统中进行气体混合产生烟气,用以模拟发电过程中的烟气,并将烟气输送到检测系统;
步骤二:检测系统检测烟气中的成分及含量,并将烟气输送到冷却系统;
步骤三:冷却系统将烟气冷却,并将烟气输送到尾气处理系统;
步骤四:尾气处理系统将烟气中的有害气体进行吸收处理,并将处理后的烟气排放到大气中。
本发明在实验室通过将气体混合来模拟电厂烟气,并对混合气体进行检测,模拟电厂烟气的在线检测,操作简便,研发成本低的优点,将研发成果放大到电厂实际生产中,实现电厂烟气的在线检测,有效地降低电厂排放的烟气对大气的影响。
优选的,所述配气系统包括气体管路、混气罐、气体加热器、蒸汽发生器、给灰机和混合器;所述气体管路连通混气罐,所述混气罐通过管道与混合器连通,所述管道上设置有气体加热器,所述气体加热器位于所述混合器与所述混气罐之间,所述给灰机、蒸汽发生器均与所述混合器连通。该设计通过气体管路导入多种气体,给灰机导入灰,蒸汽发生器导入蒸汽,气体、灰和蒸汽在混合器内混合,模拟电厂生产中排放的烟气。
优选的,所述气体管路上设置有显示和控制气体流量的气体质量流量计。该设计通过控制气体流量来控制混合气体的状态,更好的模拟电厂生产中排放的烟气。
优选的,所述气体管路有7条,分别为N2管路、O2管路、CO2管路、CO管路、SO2管路、NO2管路和NO管路;该7条气体管路并联连接,每条气体管路上分别设置有气体质量流量计。该设计可同时向混气罐内输入气体,方便操作,节省实验时间。
优选的,所述配气系统还包括水箱,在所述水箱与所述蒸汽发生器之间设置有将水箱内的液体供入蒸汽发生器的计量泵。该设计能更好的控制蒸汽的产生量。
优选的,所述配气系统还包括温控器,所述气体加热器由温控器控制工作,所述温控器包括显示气体温度参数的显示器。该设计能更好的控制气体加热的温度。
优选的,所述蒸汽发生器设置于所述给灰机和混合器之间。该设计有助于减少灰在管道内壁上的附着,既减少管道清洗频次,保护管道,又能减少灰的用量。
优选的,所述检测系统包括气体分析仪,所述气体分析仪分析气体的成分和含量;所述检测系统还包括湿度计,所述湿度计用以测量并显示气体的湿度;所述检测系统还包括压力传感器,所述压力传感器用以测量并显示气体的压强;所述检测系统还包括温度传感器,所述温度传感器用以测量并显示气体的温度;所述检测系统还包括流量计,所述流量计用以测量并显示气体的流量。该设计可测量并得到气体中的各项技术参数,方便计算一段时间内排放的CO2总量。
优选的,所述冷却系统包括气体冷却器。该设计可降低高温烟气对实验室通风管道的损伤。
本发明同现有技术相比具有以下优点及效果:
1、本发明是在实验室中研发碳排放在线检测技术,通过将纯净气体混合产生的烟气来模拟电厂实际生产过程中产生的烟气,克服了电厂发电设备大而且价格高、不易进行探索研究碳排放在线检测技术的难题,对特别是在复杂环境下研究碳排放在线检测技术具有重要意义;
2、本发明通过对烟气流量和CO2浓度的在线测量,能准确地获得排放的CO2总量,科学合理,方便快捷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明配气系统的结构示意图。
标号说明:
1、配气系统; 2、检测系统; 3、冷却系统; 4、尾气处理系统;
5、气体管路; 6、混气罐; 7、气体加热器; 8、蒸汽发生器;
9、给灰机; 10、混合器; 11、气体质量流量计; 12、水箱;
13、计量泵; 14、温控器; 15、显示器; 16、气体分析仪;
17、湿度计; 18、压力传感器; 19、温度传感器; 20、流量计;
21、气体冷却器; 22、N2管路; 23、O2管路; 24、CO2管路;
25、CO管路; 26、SO2管路; 27、NO2管路; 28、NO管路。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明,以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1:
如图1所示,一种碳排放在线检测系统,包括混合气体的配气系统、检测系统、冷却系统和尾气处理系统。
配气系统中将多种气体混合产生烟气,用以模拟电厂生产中产生的烟气。
检测系统用以检测烟气的各项技术参数,得到一段时间内排放的CO2总量。
冷却系统用以冷却烟气,降低烟气温度,避免高温烟气对实验室通风管道的损害。
尾气处理系统用以处理检测后并经过冷却的烟气,除去烟气中的有害气体,避免污染环境。
配气系统与检测系统相通,冷却系统位于检测系统与尾气处理系统之间。
本发明在工作时,先在配气系统中进行气体混合产生烟气,用以模拟发电过程中的烟气,并将烟气输送到检测系统;检测系统检测烟气中的流量及浓度,通过流量和浓度计算得到CO2总量,并将烟气输送到冷却系统;冷却系统将烟气冷却,并将烟气输送到尾气处理系统;尾气处理系统将烟气中的有害气体进行吸收处理,并将处理后的烟气排放到大气中。
在本发明中,在冷却系统处也可增加相应的热回收装置,来回收高温烟气的热量;同时经过尾气处理系统吸收处理后的烟气也可以通过热回收等方式进行再次利用。这样可以充分利用热能,避免浪费,节约能源。
实施例2:
如实施例1所示,其区别仅在于配气系统包括气体管路、混气罐、气体加热器、蒸汽发生器、给灰机和混合器。
蒸汽发生器用以产生蒸汽。给灰机用以输出灰。混气罐用以将气体混合均匀,混合器用以将混气罐输出的混合气体、蒸汽发生器产生的蒸汽、给灰机输出的灰混合均匀。如图2所示,气体管路与混气罐相连通,气体经由气体管路输送到混气罐中进行混合;混气罐通过管道与混合器连通;在管道上设置有气体加热器,为从混气罐中输出的混合气体加热;气体加热器位于混合器与混气罐之间;给灰机、蒸汽发生器均通过管道与混合器连通。
在工作时,配气系统中气体经由气体管路进入混气罐进行混合;混合好的混合气体经过气体加热器升高温度,产生高温气体;高温气体与蒸汽发生器产生的蒸汽、给灰机输出的灰在混合器中混合均匀,产生高温烟气。
实施例3:
如实施例2所示,其区别仅在于在气体管路上还设有气体质量流量计,气体质量流量计用以显示和控制气体经过气体管路的流量。
在工作时,气体质量流量计显示气体经由气体管路进入混气罐的流量,并通过气体质量流量计对气体的流量加以控制,确保气体混合均匀,并且混合气体中各气体成分的含量接近电厂实际生产中产生的废气中相应的气体成分含量。
实施例4:
如实施例3所示,其区别仅在于气体管路有7条,并且每条气体管路上分别设置有气体质量流量计,用以显示和控制每条气体管路中气体的流量。
本发明中的7条气体管路分别为N2管路、O2管路、CO2管路、CO管路、SO2管路、NO2管路和NO管路,该7条气体管路相互并联连接。
此外,本发明中的7条气体管路也可以采用相互串联连接,或者是部分气体管路串联、部分气体管路并联的连接方式,但是该两种连接方式在对节省气体输入的时间和对气体混合的效果的上,都不如该7条气体管路相互并联的连接方式好。
本发明中的气体均为实验室中的纯气体,包括但不限于N2、O2、CO2、CO、SO2、NO2和NO。
在工作时,根据实际需要控制该7条管路同时或梯次将气体输入到混气罐中进行混合。
实施例5:
如实施例2所示,其区别仅在于配气系统还包括水箱。
水箱为蒸汽发生器供水。
在水箱和蒸汽发生器之间还设置有计量泵,计量泵用以将水箱内的液体供入到蒸汽发生器中。
实施例6:
如实施例2所示,其区别仅在于配气系统还包括温控器。
温控器包括显示气体温度参数的显示器;温控器根据显示器上显示的气体温度,控制气体加热器工作。
实施例7:
如实施例2所示,其区别仅在于蒸汽发生器设置于所述给灰机和混合器之间。
如图2所示,在结构设置上从左到右依次为给灰机、蒸汽发生器、混合器。
在工作时,经过气体加热器加热后产生的高温气体,先与给灰机输出的灰混合,高温气体与灰的混合物再与蒸汽发生器产生的蒸汽混合,最后产生烟气。
实施例8:
如实施例1所示,其区别仅在于检测系统还包括气体分析仪、湿度计、压力传感器、温度传感器和流量计。
气体分析仪分析烟气的成分和含量,湿度计用以测量并显示烟气的湿度,压力传感器用以测量并显示烟气的压强,温度传感器用以测量并显示烟气的温度,流量计用以测量并显示烟气的流量。测量烟气的各项技术参数,有利于技术人员的查阅或对烟气的后续处理,更可以计算一段时间内排放的CO2总量。
本发明中,压力传感器、温度传感器都与上位机通讯。
本发明中,CO2总量通过相应的计算获得,计算方法为现有技术,包括并不限于流量经过温度、压力、湿度进行标定修正以后即可得到标准状态下(温度273.15K(0℃),压力101.325KPa)的干流量,再乘以气体分析仪得到的CO2浓度和时间,即得到在此时间段内的CO2总量。
在本发明中,检测系统中的气体分析仪、湿度计、压力传感器、温度传感器和流量计这5个设备的位置设置并无特殊要求,即按照烟气的流通方向,该5个设备的位置可以依次为气体分析仪、湿度计、压力传感器、温度传感器和流量计,也可以依次为湿度计、压力传感器、温度传感器、流量计和气体分析仪,也可以是其他的位置关系。
实施例9:
如实施例1所示,其区别仅在于冷却系统包括气体冷却器,用以冷却高温烟气。
因为实验室的通风管道耐温性比较差,所以用气体冷却器冷却高温烟气,可以避免高温烟气对实验室的通风管道造成损伤。
此外,需要说明的是,本说明书中所描述的具体实施例,其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化,均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种碳排放在线检测系统,其特征在于:包括混合气体的配气系统、检测系统、冷却系统和尾气处理系统;所述配气系统将混合后的烟气供入所述检测系统,所述冷却系统位于所述检测系统与所述尾气处理系统之间,所述冷却系统将检测系统检测后的烟气冷却后排入所述尾气处理系统。
2.根据权利要求1所述的一种碳排放在线检测系统,其特征在于:所述配气系统包括气体管路、混气罐、气体加热器、蒸汽发生器、给灰机和混合器;所述气体管路连通混气罐,所述混气罐通过管道与混合器连通,所述管道上设置有气体加热器,所述气体加热器位于所述混合器与所述混气罐之间,所述给灰机、蒸汽发生器均与所述混合器连通。
3.根据权利要求2所述的一种碳排放在线检测系统,其特征在于:所述气体管路上设置有显示和控制气体流量的气体质量流量计。
4.根据权利要求3所述的一种碳排放在线检测系统,其特征在于:所述气体管路有7条,分别为N2管路、O2管路、CO2管路、CO管路、SO2管路、NO2管路和NO管路;该7条气体管路并联连接,每条气体管路上分别设置有气体质量流量计。
5.根据权利要求2所述的一种碳排放在线检测系统,其特征在于:所述配气系统还包括水箱,在所述水箱与所述蒸汽发生器之间设置有将水箱内的液体供入蒸汽发生器的计量泵。
6.根据权利要求2所述的一种碳排放在线检测系统,其特征在于:所述配气系统还包括温控器,所述气体加热器由温控器控制工作,所述温控器包括显示气体温度参数的显示器。
7.根据权利要求2所述的一种碳排放在线检测系统,其特征在于:所述蒸汽发生器设置于所述给灰机和混合器之间。
8.根据权利要求1所述的一种碳排放在线检测系统,其特征在于:所述检测系统包括气体分析仪,所述气体分析仪分析烟气的成分和含量;所述检测系统还包括湿度计,所述湿度计用以测量并显示烟气的湿度;所述检测系统还包括压力传感器,所述压力传感器用以测量并显示烟气的压强;所述检测系统还包括温度传感器,所述温度传感器用以测量并显示烟气的温度;所述检测系统还包括流量计,所述流量计用以测量并显示烟气的流量。
9.根据权利要求1所述的一种碳排放在线检测系统,其特征在于:所述冷却系统包括气体冷却器。
10.权利要求1所述的一种碳排放在线检测方法,其特征在于:
步骤一:在所述配气系统中进行气体混合产生烟气,用以模拟发电过程中的烟气,并将烟气输送到所述检测系统;
步骤二:所述检测系统检测烟气中的流量及浓度,并将烟气输送到所述冷却系统;
步骤三:所述冷却系统将烟气冷却,并将烟气输送到所述尾气处理系统;
步骤四:所述尾气处理系统将烟气中的有害气体进行吸收处理,并将处理后的烟气排放到大气中。
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2017
- 2017-11-20 CN CN201711160523.2A patent/CN107884515A/zh active Pending
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