CN109489766B - 一种火力发电机组燃料燃烧碳氧化因子在线计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境技术领域，特别是一种火力发电机组燃料燃烧碳氧化因子在线计量方法。现有燃烧碳氧化因子计算无法在线测量，用缺省值会导致CO₂排放计算误差大，本发明提供一种火力发电机组燃料燃烧碳氧化因子在线计量方法，包括以下步骤：记录所述火力发电机组锅炉设计满负荷L₁时，设计输入热量Q₁；计量所述火力发电机组锅炉实际运行时燃料热值Q₂、实际运行负荷L₂、燃料含碳量C；测量锅炉尾部烟道面积A，使用修正系数为K_d的毕托管测量第n个测点烟气动压差Δp_n、静压P_n、排烟温度T_n，二氧化碳体积浓度

大气压P_s；计算燃料燃烧二氧化碳排放总量

计算燃料燃烧碳氧化因子OF。本发明可对燃料燃烧碳氧化因子进行在线测算，计量结果有效、精确度高。

Description

一种火力发电机组燃料燃烧碳氧化因子在线计量方法

技术领域

本发明涉及火电机组相关的环境技术领域，特别是一种火力发电机组燃料燃烧碳氧化因子在线计量方法，所述方法可实现火力发电机组在运行工况下在线测量并计算燃料碳氧化因子。

背景技术

国家对环保建设越来越重视，尤其是要求发电厂等重点企业控制温室气体排放和提供能源消费数据，使用燃煤的火力发电厂作为其中主要的二氧化碳排放源，需要核算温室气体排放量并汇总报告。对于火力发电机组单位热值燃料燃烧产生二氧化碳排放量，采用公式EF＝CC×OF×44/12计算，其中CC为燃料单位热值含碳量，OF为碳氧化因子。因此，测量和计算燃料的氧化因子，是准确计算CO₂排放量的前提；进一步的，火力发电机组燃料燃烧碳氧化因子的测量和计算对后续锅炉燃烧效率和二氧化碳排放评估十分重要。

目前，对于燃料燃烧碳氧化因子计算，一般通过对炉渣、飞灰成分反平衡分析或以缺省值进行计算。采用炉渣及飞灰取样的反平衡计算方式往往无法实现在线测量及计算；另一方面，由于电厂燃用燃料多样化，锅炉各种运行参数变化复杂，在实际应用中碳氧化因子也会不同，如果简单使用缺省值进行计算，会对CO₂的排放计算存在较大误差。

发明内容

本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是克服现有燃料燃烧碳氧化因子计算采用反平衡分析无法进行在线测量，简单使用缺省值计算则会导致后续CO₂排放计算产生较大误差等问题，本发明提供一种火力发电机组燃料燃烧碳氧化因子在线计量方法，本发明所述方法可以对以煤、生物质、垃圾等固体碳基燃料等单一燃料供给或前述燃料混合供给的火电机组在线测量并计算燃料燃烧碳氧化因子，对火力发电机组进行更有效、更精确的碳排放监测提供依据，特别是能对燃料燃烧二氧化碳排放系数进行修正，提高统计结果准确性和可靠性，进一步确保后续正确评估锅炉燃烧效率和二氧化碳排放，奠定火力发电机组碳交易的数据基础。

本发明解决技术问题采用的技术方案：一种火力发电机组燃料燃烧碳氧化因子在线计量方法，其特征在于，所述方法包括依序进行的以下步骤：

一种火力发电机组燃料燃烧碳氧化因子在线计量方法，其特征在于，所述方法包括依序进行的以下步骤：

步骤1)：记录所述火力发电机组锅炉设计满负荷L₁时，设计输入热量Q₁；

步骤2)：计量所述火力发电机组锅炉实际运行时燃料热值Q₂、实际运行负荷L₂、燃料含碳量C；

步骤3)：测量锅炉尾部烟道面积A，使用修正系数为K_d的毕托管测量第n个测点烟气动压差Δp_n、静压P_n、排烟温度T_n，二氧化碳体积浓度

大气压P_s；

步骤4)：计算燃料燃烧二氧化碳排放总量

步骤5)：计算燃料燃烧碳氧化因子OF。

其中，所述的二氧化碳排放总量

计算如下所示：

式中，

为二氧化碳排放总量，kg/h；A为锅炉尾部烟道面积，m²；K_d为毕托管修正系数；Δp_n为锅炉尾部烟道第n个测点位置动压差，Pa；T_n为锅炉尾部烟道第n个测点位置温度，℃；P_n为锅炉尾部烟道第n个测点位置静压，Pa；

为锅炉尾部烟道CO₂体积浓度，％；所述N个测点是在垂直烟气流向的一个工作平面内通过横排、竖排、或环绕阵列布置对应数量的测点；所述燃料燃烧碳氧化因子OF计算如下所示：

式中，L₁为锅炉设计满负荷，MW；L₂为锅炉实际运行负荷，MW；Q₁为锅炉设计负荷输入热量，MJ/h；Q₂为锅炉实际运行时燃料热值，MJ/kg；C为燃料含碳量，％。

和现有反平衡计算、简单使用缺省值计算这两种燃料燃烧碳氧化因子计算方法比较，本发明能够依据不同火电机组运行实际情况，结合燃料燃烧产生的烟气侧数据，对燃料燃烧碳氧化因子进行测算，以对火力发电机组进行更有效、更精确的碳排放监测；所述方法中所需的各参数测量都可以通过现有技术在线检测即时获取，结合本发明提出的计算公式用计算机编程计算，使得本发明具有可在线测量、测量精度高的优点，在垂直烟气流向的工作平面内通过横排、竖排、或环绕阵列布置N个测点为现有技术；本发明适用于煤、生物质、垃圾等固体碳基燃料等单一燃料供给或前述燃料混合供给的火电机组在线测量并计算燃料燃烧碳氧化因子。

附图说明

图1：本发明对火力发电机组碳氧化因子测量和计算的流程图。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

如图1所示，一种火力发电机组燃料燃烧碳氧化因子在线计量方法，所述方法包括依序进行的以下步骤：

步骤1)：记录所述火力发电机组锅炉设计满负荷L₁时，设计输入热量Q₁；

步骤2)：计量所述火力发电机组锅炉实际运行时燃料热值Q₂、实际运行负荷L₂、燃料含碳量C；

步骤3)：测量锅炉尾部烟道面积A，使用修正系数为K_d的毕托管测量第n个测点烟气动压差Δp_n、静压P_n、排烟温度T_n，二氧化碳体积浓度

大气压P_s；

步骤4)：计算燃料燃烧二氧化碳排放总量

二氧化碳排放总量

计算如下所示：

式中，

为二氧化碳排放总量，kg/h；A为锅炉尾部烟道面积，m²；K_d为毕托管修正系数，毕托管修正系数在0.8～1.0之间；Δp_n为锅炉尾部烟道第n个测点位置动压差，Pa；T_n为锅炉尾部烟道第n个测点位置温度，℃；P_n为锅炉尾部烟道第n个测点位置静压，Pa；

为锅炉尾部烟道CO₂体积浓度，％；所述N个测点是在垂直烟气流向的一个工作平面内通过横排、竖排、或环绕阵列布置对应数量的测点；

步骤5)：计算燃料燃烧碳氧化因子OF，燃料燃烧碳氧化因子OF计算如下所示：

式中，L₁为锅炉设计满负荷，MW；L₂为锅炉实际运行负荷，MW；Q₁为锅炉设计负荷输入热量，MJ/h；Q₂为锅炉实际运行时燃料热值，MJ/kg；C为燃料含碳量，％。

和现有反平衡计算、简单使用缺省值计算这两种燃料燃烧碳氧化因子计算方法比较，本发明能够依据不同火电机组运行实际情况，结合燃料燃烧产生的烟气侧数据，对燃料燃烧碳氧化因子进行测算，以对火力发电机组进行更有效、更精确的碳排放监测；所述方法中所需的各参数测量都可以通过现有技术在线检测即时获取，结合本发明提出的计算公式用计算机编程计算，使得本发明具有可在线测量、测量精度高的优点；本发明适用于煤、生物质、垃圾等固体碳基燃料等单一燃料供给或前述燃料混合供给的火电机组在线测量并计算燃料燃烧碳氧化因子。

以某设计满负荷L₁＝1000MW，实际运行负荷L₂＝1000MW的火力发电机组为例，计算燃料燃烧碳氧化因子。该火力发电机组燃料为煤，该锅炉设计满负荷输入热量Q₁＝8613977MJ/h，燃用煤种热值Q₂＝21.53MJ/kg，煤种含碳量为50.65％。选取锅炉尾部电除尘入口作为测量截面，测量截面总面积A＝6×π×(1.9)²(m²)，使用修正系数为K_d＝0.843的毕托管测量电除尘入口18个测点，二氧化碳体积浓度

大气压P_s＝101325Pa，测点数据如下表所示：

表1测点测量参数

将测量的参数分别带入如下计算公式，计算二氧化碳排放总量：

最后，采用如下计算公式，计算燃料燃烧碳氧化因子：

该机组燃烧煤种时，碳氧化因子为98.18％。

Claims (2)

1.一种火力发电机组燃料燃烧碳氧化因子在线计量方法，其特征在于，所述方法包括依序进行的以下步骤：

步骤1)：记录所述火力发电机组锅炉设计满负荷L₁时，设计输入热量Q₁；

步骤2)：计量所述火力发电机组锅炉实际运行时燃料热值Q₂、实际运行负荷L₂、燃料含碳量C；

步骤3)：测量锅炉尾部烟道面积A，使用修正系数为K_d的毕托管测量第n个测点烟气动压差Δp_n、静压P_n、排烟温度T_n，二氧化碳体积浓度

大气压P_s；

步骤4)：计算燃料燃烧二氧化碳排放总量

式中，

为二氧化碳排放总量，kg/h；A为锅炉尾部烟道面积，m²；K_d为毕托管修正系数；Δp_n为锅炉尾部烟道第n个测点位置动压差，Pa；T_n为锅炉尾部烟道第n个测点位置温度，℃；P_n为锅炉尾部烟道第n个测点位置静压，Pa；

为锅炉尾部烟道CO₂体积浓度，％；N个测点是在垂直烟气流向的一个工作平面内通过横排、竖排、或环绕阵列布置对应数量的测点；

步骤5)：计算燃料燃烧碳氧化因子OF；

式中，L₁为锅炉设计满负荷，MW；L₂为锅炉实际运行负荷，MW；Q₁为锅炉设计负荷输入热量，MJ/h；Q₂为锅炉实际运行时燃料热值，MJ/kg；C为燃料含碳量，％。

2.根据权利要求1所述的火力发电机组燃料燃烧碳氧化因子在线计量方法，其特征是所述毕托管修正系数在0.8～1.0之间。

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