CN112432991A - 一种生物质燃料发电量计量系统及生物质燃料炉 - Google Patents

一种生物质燃料发电量计量系统及生物质燃料炉 Download PDF

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Abstract

本公开公开了一种生物质燃料发电量计量系统，包括：生物质燃料称重装置，用于称量生物质燃料燃烧前的质量；烟气收集装置(1)，用于收集所述物质燃料燃烧时释放的烟气；烟气流量计量装置(2)，其设置在所述烟气收集装置(1)内部，用于计量所述烟气流量；采样装置(3)，其与所述烟气收集装置(1)连通，用于吸收所述烟气中二氧化碳和水蒸气；质谱分析装置，用于分析所述二氧化碳中碳14含量。实现了生物质燃料的计量，并且该系统结构简单易于实现，检测结果准确。

Description

一种生物质燃料发电量计量系统及生物质燃料炉
技术领域
本公开涉及气体成分测量技术领域，具体涉及一种生物质燃料发电量计量系统及生物质燃料炉。
背景技术
我国年发电量中煤电占比超过70％，煤炭消耗量约占全世界的50％。巨量的能源需求和以煤为主的一次能源结构，给不可再生的化石能源消耗和环境保护带来巨大的压力。为了降低优质煤炭资源的消耗，充分利用各种低密度、广分散的一次能源，我国在关停大量技术寿命尚未到期的煤电厂的同时，投资建设了各类大量的小型化电厂，如生物质发电厂、垃圾焚烧电厂、劣质煤电厂等，形成了投资建设的利用不充分和重复浪费。
农林废弃物生物质是一种清洁可再生能源，我国可能源化利用的生物质燃料折合标煤为4.6亿吨/年，目前已利用率不到10％。目前我国的约300家生物质发电厂以小型直燃发电、小型热解后气化发电等为主，单机装机容量多为30MW以下。这种新建的小型分布式电厂单位装机容量投资大、上网电量总量小、能源利用效率低、运营成本高、无法形成规模效应等不足，其单位电能消耗的生物质燃料单项成本甚至高于电网正常购买煤电的价格，以至于全行业过度依赖政府补贴，造成新能源补贴较重的财政负担。
煤炭成本通常占煤电厂总成本的70％左右，煤炭成本高企的同时，可获得量少的异质燃料如泥煤、煤泥、低热值煤等却处于废弃或未充分开发的状态。燃煤电厂耦合部分异质燃料可以降低电厂煤炭采购成本，提升电厂经济效益，也可提升资源利用效率。
随着我国近年来电力行业的发展，现存的大型燃煤电厂的能源利用效率已大幅提高，接近国际先进水平，与为了专门处理区域范围内总量较小的农林废弃物、生活垃圾、污泥等小型化电厂相比，具有显著更高的能源利用效率。
煤粉炉耦合生物质燃料发电改造是在原有发电基础设施不变的基础上，新增耦合部分异质燃料的配套设施，最大限度利用已有设施和投资，并且在几乎不变动燃煤电厂运营。
如何客观精确的计量煤粉炉耦合生物质燃料发电中生物质燃料产出的电量成为当前行业迫切的需求。
发明内容
本公开实施例的目的是提供一种生物质燃料发电量计量系统及生物质燃料炉，以至少解决现有生物质燃料产出的电量难以计量的问题。
本公开的技术方案如下：
根据本公开实施例的第一方面，提供一种生物质燃料发电量计量系统，包括：
生物质燃料称重装置，用于称量生物质燃料燃烧前的质量；
烟气收集装置，用于收集所述物质燃料燃烧时释放的烟气；
烟气流量计量装置，其设置在所述烟气收集装置内部，用于计量所述烟气流量；
采样装置，其与所述烟气收集装置连通，用于吸收所述烟气中二氧化碳和水蒸气；
质谱分析装置，用于分析所述二氧化碳中碳14含量。
进一步地，所述烟气收集装置通过紧固件与所述采样装置连接。
进一步地，所述烟气收集装置设置有安装孔；
所述安装孔用于领用紧固件将所述烟气收集装置固定在烟道的侧壁。
进一步地，所述烟气收集装置呈筒状；
筒状的烟气收集装置侧面设置有多组烟气进气孔。
进一步地，所述烟气流量计量装置为皮托管流量计。
进一步地，所述皮托管流量计内嵌设置于所述烟气收集装置内部。
进一步地，所述质谱分析装置为高分辨质谱仪。
进一步地，还包括：数据分析装置；
所述数据分析装置用于根据碳14含量、生物质燃料燃烧前的质量、烟气中水蒸气含量、生物质燃料热值化验表、生物质燃料工业分析表和生物质燃料元素分析表计算生物质燃料在检测周期内的发电量。
进一步地，所述检测周期为14天。
根据本公开实施例的另一方面，提供一种生物质燃料炉，该燃烧炉设置有上述技术方案任一项所述生物质燃料发电量计量系统。
本公开的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
本公开实施例通过一种生物质燃料发电量计量系统，包括：生物质燃料称重装置，用于称量生物质燃料燃烧前的质量；烟气收集装置，用于收集所述物质燃料燃烧时释放的烟气；烟气流量计量装置，其设置在所述烟气收集装置内部，用于计量所述烟气流量；采样装置，其与所述烟气收集装置连通，用于吸收所述烟气中二氧化碳和水蒸气；质谱分析装置，用于分析所述二氧化碳中碳14含量。实现了生物质燃料的计量，并且该系统结构简单易于实现，检测结果准确。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限值本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理，并不构成对本公开的不当限定。
图1是本申请一可选实施例生物质燃料发电量计量系统的左主视图；
图2是本申请一可选实施例中数据分析机柜的主视图。
附图标记
1：烟气收集装置；101：烟气进气孔；102：烟气进气孔；103：烟气进气孔；104：烟气进气孔；105：烟气进气孔；2：烟气流量计量装置；3：采样装置；401：紧固件；402：紧固件；501：紧固件；502：紧固件；6：数据分析装置；601：电源模块；602：PLC。
具体实施方式
为了使本领域普通人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开实施例的第一方面，提供一种生物质燃料发电量计量系统，包括：生物质燃料称重装置，用于称量生物质燃料燃烧前的质量；烟气收集装置1，用于收集所述物质燃料燃烧时释放的烟气；烟气流量计量装置2，其设置在所述烟气收集装置1内部，用于计量所述烟气流量；采样装置3，其与所述烟气收集装置1连通，用于吸收所述烟气中二氧化碳和水蒸气；质谱分析装置，用于分析所述二氧化碳中碳14含量。
碳-14半衰期5730年，化石燃料中的碳-14为08万年后，碳-14衰减到剩余不足万分之一；而因为植物光合作用吸收空气中恒定比例的碳-14，生物质燃料中的碳-14也近似保持稳定值。上述实施例中，通过计量锅炉燃烧尾部烟气CO2中的碳-14，可分析和计算出生物质燃料的比例，并且完全避免了以化石燃料冒充生物质燃料的可能性。基于电厂尾部烟气的CO2中碳-14同位素测量原理的碳-14生物质发电量在线计量系统，可计量出生物质燃料CO2排放比例、生物质燃料热量、生物质燃料热值占燃料热值比例和生物质燃料发电量等。因此，上述实施例能够实现了生物质燃料的计量，并且该系统结构简单易于实现，检测结果准确。
可选的，所述烟气收集装置1通过紧固件与所述采样装置3连接。
可选的，所述烟气收集装置1设置有安装孔；所述安装孔用于领用紧固件将所述烟气收集装置1固定在烟道的侧壁。
可选的，所述烟气收集装置1呈筒状；筒状的烟气收集装置1侧面设置有多组烟气进气孔。
可选的，所述烟气流量计量装置2为皮托管流量计。
可选的，所述皮托管流量计内嵌设置于所述烟气收集装置1内部。
可选的，所述质谱分析装置为高分辨质谱仪。
可选的，还包括：数据分析装置6；所述数据分析装置6用于根据碳14含量、生物质燃料燃烧前的质量、烟气中水蒸气含量、生物质燃料热值化验表、生物质燃料工业分析表和生物质燃料元素分析表计算生物质燃料在检测周期内的发电量。
可选的，所述检测周期为14天。
在本公开实施例的另一方面，提供一种生物质燃料炉，该燃烧炉设置有上述实施例任一项生物质燃料发电量计量系统。安装件将烟气收集装置1安装在烟道侧壁上，皮托流量计放置在烟气收集装置1内部，采样筒通过安装件与烟气收集装置1连接到一起，采样筒设计为可拆卸。烟气收集装置1为圆柱形结构，烟气收集装置1有5组进气孔，进气孔为圆形孔状结构。皮托流量计为皮托管设计形式，圆柱形结构尾部有折弯，内嵌在烟气收集装置1中。采样筒通过安装件与烟气收集装置1连接到一起，采样筒内有吸收剂，用于吸收二氧化碳和水蒸气，经过一个周期如：14天后，将采样筒拆下并送至具备高分辨质谱法的实验室进行分析。实验室分析得出的数据通过计算机使用modbus RTU协议传输到数据分析机柜中，经过PLC602使用内置算法根据前端测量仪表测得的生物质燃料水份、生物质燃料重量、生物质燃料热值化验表、生物质燃料工业分析表和生物质燃料元素分析表等数据，结合实验室数据进行处理，计算出生物质燃料在检测周期内的发电量。
如图1所示，在本申请一可选实施例中，公开了一种碳-14生物质发电量在线计量系统，该系统的采样部分包括烟气收集装置1、皮托流量计、采样筒及紧固件，烟气收集装置1通过紧固件安装在烟道的侧壁上，烟气收集装置1伸入烟道，皮托流量计内嵌于烟气收集装置1中，采样筒内填充有吸收剂，吸收剂以定量方式对二氧化碳和水蒸气进行采样，采样周期一般为14-30天，采样筒通过紧固件与烟气收集装置1连接在一起。烟气通过五组进气孔经烟气收集装置11进入采样筒，被吸收剂吸收，采样期满后将采样筒取出送至实验室分析。
如图2所示，在本申请一可选实施例中，公开了一种碳-14生物质发电量在线计量系统，该监测系统的数据分析部分包括数据分析装置6。将带有分析结果的计算机使用modbus RTU协议传输到数据分析机柜，电源模块601对PLC602供电，由PLC602使用内置算法对数据进行处理计算监测锅炉机组在计量周期内的生物质燃料发电量。
显然，本领域的技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样，倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内，则本公开也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种生物质燃料发电量计量系统，其特征在于，包括：
生物质燃料称重装置，用于称量生物质燃料燃烧前的质量；
烟气收集装置(1)，用于收集所述物质燃料燃烧时释放的烟气；
烟气流量计量装置(2)，其设置在所述烟气收集装置(1)内部，用于计量所述烟气流量；
采样装置(3)，其与所述烟气收集装置(1)连通，用于吸收所述烟气中二氧化碳和水蒸气；
质谱分析装置，用于分析所述二氧化碳中碳14含量。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述烟气收集装置(1)通过紧固件与所述采样装置(3)连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述烟气收集装置(1)设置有安装孔；
所述安装孔用于领用紧固件将所述烟气收集装置(1)固定在烟道的侧壁。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述烟气收集装置(1)呈筒状；
筒状的烟气收集装置(1)侧面设置有多组烟气进气孔。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述烟气流量计量装置(2)为皮托管流量计。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述皮托管流量计内嵌设置于所述烟气收集装置(1)内部。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述质谱分析装置为高分辨质谱仪。
8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，还包括：数据分析装置(6)；
所述数据分析装置(6)用于根据碳14含量、生物质燃料燃烧前的质量、烟气中水蒸气含量、生物质燃料热值化验表、生物质燃料工业分析表和生物质燃料元素分析表计算生物质燃料在检测周期内的发电量。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述检测周期为14天。
10.一种生物质燃料炉，其特征在于，该燃烧炉设置有权利要求1-9任一项所述生物质燃料发电量计量系统。
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