CN114577984A - 一种火电厂气态污染物总量监测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火电厂气态污染物总量监测方法及装置，其方法包括：通过校正后的烟气分析系统连续抽取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气，并分析出口烟囱中烟气中的气体组分及气体组分浓度；通过校正后的烟气质量流量计获取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气的烟气质量流量；通过气体组分浓度与烟气质量流量相乘，获取气体组分的排放量；其中：烟气分析系统的校正过程包括：获取烟气分析系统的预处理装置的状态信息，并基于状态信息对烟气分析系统进行校正；烟气流量测量仪的校正过程包括：获取火电厂DCS系统数据和基础物性参数计算烟气质量流量，并基于计算结果对烟气质量流量计进行校正；本发明能够提升气态污染物总量监测的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种火电厂气态污染物总量监测方法及装置，属于智能监测技术领域。
背景技术
火电厂烟气排放中的NO、SO2等气态污染物和温室气体CO2是环保监控数据，也是排放收费以及排污权交易的依据。现有烟气气体分析系统能获得这些数据，但由于系统运行中仪表的漂移、设备故障以及工作状态的变化都会影响气体组分浓度测量的准确性；另外现有流量测量一般采用毕托管式测量装置，在烟道测量面安装测量点过少，不具有较好的代表性，使得烟气流量测量值不准确，另外变送器漂移等设备故障也会引起烟气中气态污染物浓度测量结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种火电厂气态污染物总量监测方法及装置，能够在线进行气体组分浓度和流量的在线监测结果判断和校正，从而提升监测的准确性。
为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
第一方面，本发明提供了一种火电厂气态污染物总量监测方法，包括：
通过校正后的烟气分析系统连续抽取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气，并分析出口烟囱中烟气中的气体组分及气体组分浓度；
通过校正后的烟气质量流量计获取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气的烟气质量流量；
通过气体组分浓度与烟气质量流量相乘，获取气体组分的排放量；
其中：
所述烟气分析系统包括相互连接的预处理装置和分析仪表；
所述烟气分析系统的校正过程包括：获取预处理装置的状态信息，并基于状态信息对烟气分析系统进行校正；
所述烟气流量测量仪的校正过程包括：获取火电厂DCS系统数据和基础物性参数计算烟气质量流量，并基于计算结果对烟气质量流量计进行校正。
可选的，所述气体组分包括CO2气体、NO气体、SO2气体和O2气体。
可选的，所述预处理装置包括依次连接的采样器、伴热线、冷凝器以及采样泵；所述采样泵与分析仪表连接；所述预处理装置的状态信息包括伴热线、冷凝器、采样泵以及分析仪表的进口烟气压力和温度。
可选的，所述基于状态信息对烟气分析系统进行校正包括：
获取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气压力和温度；
判断伴热线的进口烟气和出口烟囱中烟气的压力或温度偏差是否小于等于预设偏差值，若否，则烟气分析系统停机报警并进行反吹校正；
判断伴热线、冷凝器、采样泵以及分析仪表的进口烟气压力是否依次减小且相邻的进口烟气压力差值处于预设压力差值范围内，若否，则烟气分析系统停机报警并进行反吹校正；
判断伴热线、冷凝器、采样泵以及分析仪表的进口烟气温度是否均大于预设温度，若否，则烟气分析系统停机报警；
可选的，所述反吹校正包括通过压缩空气导入伴热线和采样器的进行反向吹扫，将其中灰尘及杂质吹扫至烟囱中。
可选的，所述分析仪表还包括自动校正系统，所述自动校正系统工作时，将标准气体组分输入分析仪表进行浓度分析，并判断浓度分析结果与相应标准气体组分浓度是否处于预设浓度偏差范围内，若否，则分析仪表根据标准气体组分浓度进行自动校正。
可选的，所述计算烟气质量流量my包括：
B×Qnet×η＝G×(h1-hgs)+mzr×G×(hrz-hlz)+∑Dzq，i×(h1-hjw,i)+∑Dzr,j×(hrz-hjw,j)
其中，B为燃料量，Qnet为燃料低位发热量，η锅炉燃烧效率，G为主蒸汽流量，h1、hgs、hrz、hlz、hjw,i、hjw,j分别为主蒸汽焓、给水焓、再热器出口蒸汽焓、再热器入口蒸汽焓、第i级主蒸汽减温水焓以及第j级再热蒸汽减温水焓；mzr为再热蒸汽流量比例；Dzq,i、Dzr,j分别为第i级主蒸汽减温水流量以及第j级再热蒸汽减温水流量；my为烟气质量流量，
分别为烟气中CO2和H2O浓度，Qc、QH分别为碳和氢的发热量，Mt为燃料中水分，W为空气中水分，qp为烟气定压比热，θpy为排烟温度，t0为环境温度。
可选的，所述基于计算结果对烟气质量流量计进行校正包括：
判断计算结果与烟气质量流量计测量结果的偏差是否小于等于预设偏差结果，若否，则烟气质量流量计停机报警并进行人工校正。
可选的，所述烟气质量流量计还包括前置校正模块，所述前置校正模块用于预设质量流量范围，并判断烟气质量流量计的测量结果是否处于预设质量流量范围，若否，则烟气质量流量计停机报警并进行人工校正。
第二方面，本发明提供了一种火电厂气态污染物总量监测装置，包括：
浓度获取模块，用于通过校正后的烟气分析系统连续抽取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气，并分析出口烟囱中烟气中的气体组分及气体组分浓度；
质量流量获取模块，用于通过校正后的烟气质量流量计获取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气的烟气质量流量；
排放量获取模块，用于通过气体组分浓度与烟气质量流量相乘，获取气体组分的排放量；
其中：
所述烟气分析系统包括相互连接的预处理装置和分析仪表；
所述烟气分析系统的校正过程包括：获取预处理装置的状态信息，并基于状态信息对烟气分析系统进行校正；
所述烟气流量测量仪的校正过程包括：获取火电厂DCS系统数据和基础物性参数计算烟气质量流量，并基于计算结果对烟气质量流量计进行校正。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
本发明提供的一种火电厂气态污染物总量监测方法及装置，能够在监测的同时对烟气分析系统和烟气质量流量计进行检测校正；能够确保各个气体组分排放量监测的准确性，为双碳目标下碳排放交易以及气态污染物收费提供参考依据，具有显著的社会效益。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种火电厂气态污染物总量监测方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1所示，本发明实施例提供了一种火电厂气态污染物总量监测方法，包括以下步骤：
(1)通过校正后的烟气分析系统连续抽取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气，并分析出口烟囱中烟气中的气体组分及气体组分浓度。
在实际生产过程中，气体组分主要包括CO2气体、NO气体、SO2气体和O2气体。
烟气分析系统包括相互连接的预处理装置和分析仪表；
烟气分析系统的校正过程包括：获取烟气分析系统的预处理装置的状态信息，并基于状态信息对烟气分析系统进行校正；
(2)通过校正后的烟气质量流量计获取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气的烟气质量流量。
烟气流量测量仪的校正过程包括：获取火电厂DCS系统数据和基础物性参数计算烟气质量流量，并基于计算结果对烟气质量流量计进行校正。
(3)通过气体组分浓度与烟气质量流量相乘，获取气体组分的排放量；
具体的：
(1)烟气分析系统的预处理装置包括依次连接的采样器、伴热线、冷凝器以及采样泵，采样泵与分析仪表连接；预处理装置的状态信息包括伴热线、冷凝器、采样泵以及分析仪表的进口烟气压力和温度。
(2)基于状态信息对烟气分析系统进行校正包括：
获取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气压力和温度；
判断伴热线的进口烟气和出口烟囱中烟气的压力或温度偏差是否小于等于预设偏差值(一般设置为10％)，若否，则分析仪表停机报警并进行反吹校正；
判断伴热线、冷凝器、采样泵以及分析仪表的进口烟气压力是否依次减小且相邻的进口烟气压力差值处于预设压力差值范围(一般为正常压力的5％)内，若否，则分析仪表停机报警并进行反吹校正；
判断伴热线、冷凝器、采样泵以及分析仪表的进口烟气温度是否均大于预设温度(一般为120℃)，若否，则分析仪表停机报警；
其中，反吹校正包括通过压缩空气导入伴热线和采样器的进行反向吹扫，将其中灰尘及杂质吹扫至烟囱中。
(3)分析仪表还包括自动校正系统，自动校正系统工作时停止烟气采样，并将标准气体组分输入分析仪表进行浓度分析，并判断浓度分析结果与相应的标准气体组分浓度是否处于预设浓度偏差范围内，若否，则分析仪表根据标准气体组分浓度自动校正。
(4)计算烟气质量流量my包括：
B×Qnet×η＝G×(h1-hgs)+mzr×G×(hrz-hlz)+∑Dzq,i×(h1-hjw,i)+∑Dzr,j×(hrz-hjw,j)
其中，B为燃料量，Qnet为燃料低位发热量，η锅炉燃烧效率，G为主蒸汽流量，h1、hgs、hrz、hlz、hjw,i、hjw,j分别为主蒸汽焓、给水焓、再热器出口蒸汽焓、再热器入口蒸汽焓、第i级主蒸汽减温水焓以及第j级再热蒸汽减温水焓；mzr为再热蒸汽流量比例；Dzq,i、Dzr,j分别为第i级主蒸汽减温水流量以及第j级再热蒸汽减温水流量；my为烟气质量流量，
分别为烟气中CO2和H2O浓度，Qc、QH分别为碳和氢的发热量，Mt为燃料中水分，W为空气中水分，qp为烟气定压比热，θpy为排烟温度，t0为环境温度。
(5)基于计算结果对烟气质量流量计进行校正包括：
判断计算结果与烟气质量流量计测量结果的偏差是否小于等于预设偏差结果(一般设置为10％)，若否，则烟气质量流量计停机报警并进行人工校正。
(6)烟气质量流量计还包括前置校正模块，前置校正模块用于预设质量流量范围，并判断烟气质量流量计的测量结果是否处于预设质量流量范围，若否，则烟气质量流量计停机报警并进行人工校正。
实施例二：
本发明实施例提供了一种火电厂气态污染物总量监测装置，包括：
浓度获取模块，用于通过校正后的烟气分析系统连续抽取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气，并分析出口烟囱中烟气中的气体组分及气体组分浓度；
质量流量获取模块，用于通过校正后的烟气质量流量计获取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气的烟气质量流量；
排放量获取模块，用于通过气体组分浓度与烟气质量流量相乘，获取气体组分的排放量；
其中：
烟气分析系统包括相互连接的预处理装置和分析仪表；
烟气分析系统的校正过程包括：获取烟气分析系统的预处理装置的状态信息，并基于状态信息对烟气分析系统进行校正；
烟气流量测量仪的校正过程包括：获取火电厂DCS系统数据和基础物性参数计算烟气质量流量，并基于计算结果对烟气质量流量计进行校正。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种火电厂气态污染物总量监测方法，其特征在于，包括：
通过校正后的烟气分析系统连续抽取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气，并分析出口烟囱中烟气中的气体组分及气体组分浓度；
通过校正后的烟气质量流量计获取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气的烟气质量流量；
通过气体组分浓度与烟气质量流量相乘，获取气体组分的排放量；
其中：
所述烟气分析系统包括相互连接的预处理装置和分析仪表；
所述烟气分析系统的校正过程包括：获取预处理装置的状态信息，并基于状态信息对烟气分析系统进行校正；
所述烟气流量测量仪的校正过程包括：获取火电厂DCS系统数据和基础物性参数计算烟气质量流量，并基于计算结果对烟气质量流量计进行校正。
2.根据权利要求1所述的一种火电厂气态污染物总量监测方法，其特征在于，所述气体组分包括CO2气体、NO气体、SO2气体和O2气体。
3.根据权利要求1所述的一种火电厂气态污染物总量监测方法，其特征在于，所述预处理装置包括依次连接的采样器、伴热线、冷凝器以及采样泵；所述采样泵与分析仪表连接；所述预处理装置的状态信息包括伴热线、冷凝器、采样泵以及分析仪表的进口烟气压力和温度。
4.根据权利要求3所述的一种火电厂气态污染物总量监测方法，其特征在于，所述基于状态信息对烟气分析系统进行校正包括：
获取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气压力和温度；
判断伴热线的进口烟气和出口烟囱中烟气的压力或温度偏差是否小于等于预设偏差值，若否，则烟气分析系统停机报警并进行反吹校正；
判断伴热线、冷凝器、采样泵以及分析仪表的进口烟气压力是否依次减小且相邻的进口烟气压力差值处于预设压力差值范围内，若否，则烟气分析系统停机报警并进行反吹校正；
判断伴热线、冷凝器、采样泵以及分析仪表的进口烟气温度是否均大于预设温度，若否，则烟气分析系统停机报警。
5.根据权利要求4所述的一种火电厂气态污染物总量监测方法，其特征在于，所述反吹校正包括通过压缩空气导入伴热线和采样器的进行反向吹扫，将其中灰尘及杂质吹扫至烟囱中。
6.根据权利要求1所述的一种火电厂气态污染物总量监测方法，其特征在于，所述分析仪表还包括自动校正系统，所述自动校正系统工作时，将标准气体组分输入分析仪表进行浓度分析，并判断浓度分析结果与相应标准气体组分浓度是否处于预设浓度偏差范围内，若否，则分析仪表根据标准气体组分浓度进行自动校正。
7.根据权利要求1所述的一种火电厂气态污染物总量监测方法，其特征在于，所述计算烟气质量流量my包括：
B×Qnet×η＝G×(h1-hgs)+mzr×G×(hrz-hlz)+∑Dzq,i×(h1-hjw,i)+∑Dzr,j×(hrz-hjw,j)
其中，B为燃料量，Qnet为燃料低位发热量，η锅炉燃烧效率，G为主蒸汽流量，h1、hgs、hrz、hlz、hjw,i、hjw,j分别为主蒸汽焓、给水焓、再热器出口蒸汽焓、再热器入口蒸汽焓、第i级主蒸汽减温水焓以及第j级再热蒸汽减温水焓；mzr为再热蒸汽流量比例；Dzq,i、Dzr,j分别为第i级主蒸汽减温水流量以及第j级再热蒸汽减温水流量；my为烟气质量流量，
分别为烟气中CO2和H2O浓度，Qc、QH分别为碳和氢的发热量，Mt为燃料中水分，W为空气中水分，qp为烟气定压比热，θpy为排烟温度，t0为环境温度。
8.根据权利要求1所述的一种火电厂气态污染物总量监测方法，其特征在于，所述基于计算结果对烟气质量流量计进行校正包括：
判断计算结果与烟气质量流量计测量结果的偏差是否小于等于预设偏差结果，若否，则烟气质量流量计停机报警并进行人工校正。
9.根据权利要求1所述的一种火电厂气态污染物总量监测方法，其特征在于，所述烟气质量流量计还包括前置校正模块，所述前置校正模块用于预设质量流量范围，并判断烟气质量流量计的测量结果是否处于预设质量流量范围，若否，则烟气质量流量计停机报警并进行人工校正。
10.一种火电厂气态污染物总量监测装置，其特征在于，包括：
浓度获取模块，用于通过校正后的烟气分析系统连续抽取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气，并分析出口烟囱中烟气中的气体组分及气体组分浓度；
质量流量获取模块，用于通过校正后的烟气质量流量计获取火电厂锅炉的出口烟囱中烟气的烟气质量流量；
排放量获取模块，用于通过气体组分浓度与烟气质量流量相乘，获取气体组分的排放量；
其中：
所述烟气分析系统包括相互连接的预处理装置和分析仪表；
所述烟气分析系统的校正过程包括：获取预处理装置的状态信息，并基于状态信息对烟气分析系统进行校正；
所述烟气流量测量仪的校正过程包括：获取火电厂DCS系统数据和基础物性参数计算烟气质量流量，并基于计算结果对烟气质量流量计进行校正。
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