CN116068128A - 一种生物质气化耦合机组co2在线监测计量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及碳排放计量领域，公开了一种生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统及方法，包括：烟气CO₂监测模块，用于监测烟气CO₂浓度和烟气流量；生物质气化燃气监测模块，用于监测生物质气化燃气组分和生物质气化燃气流量；数据采集传输模块，用于采集监测数据，并将监测数据和生产运行数据传输至计算机处理及统计模块；计算机处理及统计模块，用于将接收到的数据进行处理运算，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，并以报表的形式展示。这样通过对各环节碳排放关键参数的连续在线监测，实现碳排放的自动计量，日常管理工作量较少，监测过程受机组燃料复杂性的影响小，且极大地提高了碳排放核算数据的及时性和准确性。

Description

一种生物质气化耦合机组CO2在线监测计量系统及方法

技术领域

本发明涉及碳排放计量领域，特别是涉及一种生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统及方法。

背景技术

发电行业作为全国碳市场首批纳入管控的重点行业，确保碳排放数据的准确可靠是全国碳市场有效规范运行的基础保障。我国的碳排放量计算一般采用核算法，核算法是通过化石燃料消耗量按照一定排放因子系数计算确定碳排放量。对于我国煤质复杂、燃煤发电负荷变化大的情况而言，存在科学性不足、管理成本高、人为干扰因素大等缺陷。

对于火电企业来说，核算边界包括企业边界和履约边界两种，企业边界就是以企业法人为边界，是指识别、核算和报告企业边界内所有生产系统设施产生的温室气体排放，包括化石燃料燃烧、脱硫过程、外购电力的二氧化碳排放。履约边界是以机组设施为界，识别、核算和报告设施边界内所有机组设施产生的温室气体排放，包括化石燃料燃烧、外购电力排放，不包括脱硫排放。但是，不管是企业边界还是履约边界，生物质混合燃料燃烧发电和垃圾焚烧发电，目前的计量方法仅统计了发电中使用化石燃料(如燃煤)的二氧化碳排放。

因此，对于生物质气化耦合机组，如何实时掌握面向企业边界和履约边界的二氧化碳在线计量方法，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统及方法，可以实现碳排放的自动计量，提高碳排放核算数据的及时性和准确性。其具体方案如下：

一种生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统，包括：烟气CO₂监测模块、生物质气化燃气监测模块、与所述烟气CO₂监测模块和所述生物质气化燃气监测模块分别连接的数据采集传输模块，以及与所述数据采集传输模块连接的计算机处理及统计模块；其中，

所述烟气CO₂监测模块，用于监测烟气CO₂浓度和烟气流量；

所述生物质气化燃气监测模块，用于监测生物质气化燃气组分和生物质气化燃气流量；

所述数据采集传输模块，用于采集所述烟气CO₂监测模块和所述生物质气化燃气监测模块的监测数据，并将监测数据和生产运行数据传输至所述计算机处理及统计模块；

所述计算机处理及统计模块，用于将接收到的数据进行处理运算，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，并以报表的形式展示。

优选地，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，所述烟气CO₂监测模块包括烟气CO₂浓度监测仪表和烟气流量监测仪表；所述烟气CO₂浓度监测仪表和所述烟气流量监测仪表均安装在火电机组烟囱排口处；

所述生物质气化燃气监测模块包括生物质气化燃气组分监测仪表和生物质气化燃气流量监测仪表。

优选地，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，所述数据采集传输模块包括数据采集单元和数据传输单元；

所述数据采集单元包括与所述烟气CO₂监测模块连接的第一数据采集子单元，以及与所述生物质气化燃气监测模块连接的第二数据采集子单元；

所述数据传输单元包括与所述第一数据采集子单元连接的工控机传输子单元，以及与所述第二数据采集子单元连接的DCS传输子单元；其中，

所述工控机传输子单元，用于通过部署在净烟气环保小屋工控机上的数据终端将所述第一数据采集子单元采集的烟气CO₂监测数据传输至所述计算机处理及统计模块；

所述DCS传输子单元，用于将所述第二数据采集子单元采集的生物质气化监测数据通过数据传输电缆传输至脱硫DCS，并通过所述净烟气环保小屋与所述脱硫DCS之间的备用电缆将所述生物质气化监测数据、生产运行数据传输至所述计算机处理及统计模块。

优选地，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，所述计算机处理及统计模块包括在线计算处理单元和统计报表单元；

所述在线计算处理单元，用于计算烟气中的CO₂的排放总量、生物质气化部分的CO₂排放量、石灰石-石膏法脱硫环节产生的CO₂排放量、购入使用电力产生的排放量；利用所述烟气中的CO₂的排放总量减去所述生物质气化部分的CO₂排放量，并加上所述购入使用电力产生的排放量，获得面向企业边界的CO₂排放量；利用所述烟气中的CO₂的排放总量依次减去所述生物质气化部分的CO₂排放量、所述石灰石-石膏法脱硫环节的CO₂排放量，并加上所述购入使用电力产生的排放量，获得面向履约边界的CO₂排放量；

所述统计报表单元，用于将所述在线计算处理单元的数据以日报表、月报表、年报表的形式进行统计及展示。

优选地，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，所述在线计算处理单元，具体用于采用第一公式计算烟气中的CO₂的排放总量；所述第一公式为：

其中，E_CO2，烟气为所述烟气中的CO₂的排放总量；

为实际工况下干烟气流量；C_CO2为烟气中CO₂的干基体积浓度。

优选地，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，所述在线计算处理单元，具体用于采用第二公式计算生物质气化部分的CO₂排放量；所述第二公式为：

其中，E_{CO2,生物质}为所述生物质气化部分的CO₂排放量；

为生物质气化燃气标干流量；X_j为气化干燃气中组分j的体积浓度；j为CO、CO₂、CH₄、C₂H_y、C₃H₈其中之一，C₂Hy为C₂H₂、C₂H₄与C₂H₆的加和。

优选地，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，所述在线计算处理单元，具体用于采用第三公式计算石灰石-石膏法脱硫环节产生的CO₂排放量；所述第三公式为：

其中，E_CO2，脱硫为所述石灰石-石膏法脱硫环节产生的CO₂排放量；

为脱硫塔入口SO₂质量浓度；

为脱硫塔出口SO₂质量浓度。

优选地，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，所述在线计算处理单元，具体用于采用第四公式计算购入使用电力产生的排放量；所述第四公式为：

E_{CO2，外购电}＝P_电×EF_电

其中，E_{CO2，外购电}为所述购入使用电力产生的排放量；P_电为购入使用电量的功率；EF_电为电网排放因子。

本发明实施例还提供了一种本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统的计量方法，包括：

烟气CO₂监测模块监测烟气CO₂浓度和烟气流量；

生物质气化燃气监测模块监测生物质气化燃气组分和生物质气化燃气流量；

数据采集传输模块采集所述烟气CO₂监测模块和所述生物质气化燃气监测模块的监测数据，并将监测数据和生产运行数据传输至计算机处理及统计模块；

计算机处理及统计模块将接收到的数据进行处理运算，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，并以报表的形式展示。

优选地，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统的计量方法中，所述计算机处理及统计模块将接收到的数据进行处理运算，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，并以报表的形式展示，包括：

在线计算处理单元计算烟气中的CO₂的排放总量、生物质气化部分的CO₂排放量、石灰石-石膏法脱硫环节产生的CO₂排放量、购入使用电力产生的排放量；利用所述烟气中的CO₂的排放总量减去所述生物质气化部分的CO₂排放量，并加上所述购入使用电力产生的排放量，获得面向企业边界的CO₂排放量；利用所述烟气中的CO₂的排放总量依次减去所述生物质气化部分的CO₂排放量、所述石灰石-石膏法脱硫环节的CO₂排放量，并加上所述购入使用电力产生的排放量，获得面向履约边界的CO₂排放量；

统计报表单元将所述在线计算处理单元的数据以日报表、月报表、年报表的形式进行统计及展示。

从上述技术方案可以看出，本发明所提供的一种生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统，包括：烟气CO₂监测模块、生物质气化燃气监测模块、与烟气CO₂监测模块和生物质气化燃气监测模块分别连接的数据采集传输模块，以及与数据采集传输模块连接的计算机处理及统计模块；其中，烟气CO₂监测模块，用于监测烟气CO₂浓度和烟气流量；生物质气化燃气监测模块，用于监测生物质气化燃气组分和生物质气化燃气流量；数据采集传输模块，用于采集烟气CO₂监测模块和生物质气化燃气监测模块的监测数据，并将监测数据和生产运行数据传输至计算机处理及统计模块；计算机处理及统计模块，用于将接收到的数据进行处理运算，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，并以报表的形式展示。

本发明提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统，通过对各环节碳排放关键参数的连续在线监测，包含监测烟气CO₂浓度、烟气流量、生物质气化燃气组分和生物质气化燃气流量，实现碳排放的自动计量，日常管理工作量较少，监测过程受机组燃料复杂性的影响小并能够较大程度减少人为参与和操作的可能性，且能够实时得到生物质气化耦合机组企业边界和履约边界的CO₂排放量，极大地提高了碳排放核算数据的及时性和准确性，为面向碳交易的决策提供数据参考和决策依据。

此外，本发明还针对生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统提供了相应的计量方法，进一步使得上述系统更具有实用性，该计量方法具有相应的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统的具体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统的计量方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统，如图1所示，包括：烟气CO₂监测模块1、生物质气化燃气监测模块2、与烟气CO₂监测模块1和生物质气化燃气监测模块2分别连接的数据采集传输模块3，以及与数据采集传输模块3连接的计算机处理及统计模块4；其中，

烟气CO₂监测模块1，用于监测烟气CO₂浓度和烟气流量；

生物质气化燃气监测模块2，用于监测生物质气化燃气组分和生物质气化燃气流量；

数据采集传输模块3，用于采集烟气CO₂监测模块1和生物质气化燃气监测模块2的监测数据，并将监测数据和生产运行数据传输至计算机处理及统计模块4；

计算机处理及统计模块4，用于将接收到的数据进行处理运算，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，并以报表的形式展示。

在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，通过上述四个模块的相互作用，对各环节碳排放关键参数的连续在线监测，包含监测烟气CO₂浓度、烟气流量、生物质气化燃气组分和生物质气化燃气流量，实现碳排放的自动计量，日常管理工作量较少，监测过程受机组燃料复杂性的影响小并能够较大程度减少人为参与和操作的可能性，且能够实时得到生物质气化耦合机组企业边界和履约边界的CO₂排放量，极大地提高了碳排放核算数据的及时性和准确性，为面向碳交易的决策提供数据参考和决策依据。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，如图2所示，烟气CO₂监测模块1可以包括烟气CO₂浓度监测仪表11和烟气流量监测仪表12两部分；烟气CO₂浓度监测仪表11和烟气流量监测仪表12均安装在火电机组烟囱排口处。其中，烟气CO₂浓度监测仪表11可以采用完全抽取法、稀释抽取法以及直接测量等方式进行烟气CO₂浓度的监测；烟气流量监测仪表12可以用于监测包括烟气流速、温度、压力和湿度等参数。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，如图2所示，生物质气化燃气监测模块2可以包括生物质气化燃气组分监测仪表21和生物质气化燃气流量监测仪表22两部分。其中，生物质气化燃气组分监测仪表21可以用于监测包括CO、CO₂、CH₄、C₂H₂、C₂H₄、C₂H₆和C₃H₈等气体；生物质气化燃气流量监测仪表22可以用于监测包括气化燃气流速、温度、压力和湿度等参数。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，如图2所示，数据采集传输模块3可以包括数据采集单元31和数据传输单元32；其中，

数据采集单元31可以包括与烟气CO₂监测模块1连接的第一数据采集子单元311，以及与生物质气化燃气监测模块2连接的第二数据采集子单元312；

数据传输单元32可以包括与第一数据采集子单元311连接的工控机传输子单元321，以及与第二数据采集子单元312连接的DCS传输子单元322；其中，工控机传输子单元321，可以用于通过部署在净烟气环保小屋工控机上的数据终端将第一数据采集子单元采集的烟气CO₂监测数据传输至计算机处理及统计模块；DCS传输子单元322，可以用于将第二数据采集子单元采集的生物质气化监测数据通过数据传输电缆传输至脱硫DCS，并通过净烟气环保小屋与脱硫DCS之间的备用电缆将生物质气化监测数据、生产运行数据传输至计算机处理及统计模块。

需要说明的是，数据采集单元31主要采集火电机组现场监测数据，包括烟气CO₂浓度监测参数、烟气CO₂流量监测参数、生物质气化燃气组分监测参数、生物质气化燃气流量监测参数等。采集的参数若为模拟量信号，数据采集单元31还可以将模拟量信号转换为数字量信号，并进行存储，以便向外传输。数据传输单元32传输的生产运行数据可以包括月度发电量数据、供电量数据、机组购入电力数据、脱硫吸收塔入口SO₂浓度、净烟气SO₂浓度等。计算机处理及统计模块4可以部署在净烟气环保小屋中。

在具体实施时，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，如图2所示，计算机处理及统计模块4可以包括在线计算处理单元41和统计报表单元42；其中，

在线计算处理单元41，用于计算烟气中的CO₂的排放总量、生物质气化部分的CO₂排放量、石灰石-石膏法脱硫环节产生的CO₂排放量、购入使用电力产生的排放量；利用烟气中的CO₂的排放总量减去生物质气化部分的CO₂排放量，并加上购入使用电力产生的排放量，获得面向企业边界的CO₂排放量；利用烟气中的CO₂的排放总量依次减去生物质气化部分的CO₂排放量、石灰石-石膏法脱硫环节的CO₂排放量，并加上购入使用电力产生的排放量，获得面向履约边界的CO₂排放量；

统计报表单元42，用于将在线计算处理单元的数据以日报表、月报表、年报表的形式进行统计及展示。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，在线计算处理单元41，具体可以用于采用公式(1)计算烟气中的CO₂的排放总量：

其中，E_CO2，烟气为烟气中的CO₂的排放总量，t/h；

为实际工况下干烟气流量，m³/h；C_CO2为烟气中CO₂的干基体积浓度，％，小时均值。

采用公式(2)计算实际工况下湿烟气流量

其中，t_s为烟气温度，℃，小时均值；B_a为大气压力，Pa,小时均值；P_s为烟气静压(表压)，Pa,小时均值；X_sw为烟气湿度，％，小时均值；F为测定断面的面积，m²；

为测定断面的湿烟气平均流速，m/s。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，在线计算处理单元41，具体可以用于根据生物质气化燃气的含碳组分以及气化燃气的流量的监测数据，采用公式(3)计算生物质气化部分的CO₂排放量：

其中，E_{CO2,生物质}为生物质气化部分的CO₂排放量，t/h；

为生物质气化燃气标干流量，Nm³/h；X_j为气化干燃气中组分j的体积浓度，％，小时均值；j为CO、CO₂、CH₄、C₂H_y、C₃H₈其中之一，C₂Hy为C₂H₂、C₂H₄与C₂H₆的加和。22.4为千摩尔体积，Nm³/kmol；44为CO₂千摩尔质量，kg/kmol。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，在线计算处理单元41，具体可以用于根据脱硫塔入口以及出口的SO₂浓度以及烟气流量对石灰石脱硫环节的CO₂排放量，采用公式(4)计算石灰石-石膏法脱硫环节产生的CO₂排放量：

其中，E_CO2，脱硫为石灰石-石膏法脱硫环节产生的CO₂排放量，t/h；

为脱硫塔入口SO₂质量浓度，mg/m³，小时均值；

为脱硫塔出口SO₂质量浓度，mg/m³，小时均值。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，在线计算处理单元41，具体可以用于采用公式(5)计算购入使用电力产生的排放量：

E_{CO2，外购电}＝P_电×EF_电  (5)

其中，E_{CO2，外购电}为购入使用电力产生的排放量，t/h；P_电为购入使用电量的功率，MW；EF_电为电网排放因子，单位为吨CO₂/兆瓦时，可以根据生态环境部发布的最新数值适时更新。

接下来，根据发电企业发电设施温室气体排放的不同核算需求，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，计算公式如下：

面向企业边界的CO₂排放量：

E_{CO2，法人边界}＝E_CO2，烟气-E_{CO2，生物质}+E_{CO2，外购电}  (6)

面向履约边界的CO₂排放量为：

E_{CO2，履约边界}＝E_CO2，烟气-E_CO2，脱硫-E_{CO2，生物质}+E_{CO2,外购电}  (7)

需要指出的是，本发明是在测量烟气中CO₂浓度及烟气流量获得烟气中总的CO₂排放量的技术上，提出生物质燃料CO₂实时计量方法，并在烟气中的排放量基础上对其进行自动扣除，同时提出石灰石脱硫环节的CO₂实时自动计量方法，以获得发电企业面向企业边界和履约边界的CO₂在线计量方法。

具体地，本发明针对生物质气化耦合机组，通过计算得到的烟气中总的CO₂排放量，扣除计算得到的生物质燃烧产生的CO₂排放，再加上外购电力的CO₂排放量，即可实时得到企业边界内总的CO₂排放量；在上述企业边界的基础上，减去通过脱硫前后SO₂浓度的变化以及烟气流量根据化学反应式计算出脱硫过程CO₂的排放量，即可实时得到火电机组发电设施履约边界内的CO₂排放量，其边界范围与碳市场的CO₂排放边界相一致，因此通过实时掌握有关数据，可以为面向碳交易的决策提供数据参考和决策依据。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统中，统计报表单元42，具体可以用于采用公式(8)至(10)统计得到相应的CO₂的累积排放量：

其中，E_d为CO₂天排放量，单位为吨每天(t/d)；E_hi为该天中第i小时CO₂排放量，单位为吨每小时(t/h)；E_m为CO₂月排放量，单位为吨每月(t/m)；E_di为该月中第i天CO₂排放量，单位为吨每天(t/d)；E_y为CO₂年排放量，单位为吨每年(t/a)；E′_di为该年中第i天CO₂排放量，单位为吨每天(t/d)；D_m为该月天数；D_y为该年天数。

在实际应用中，本发明可以依托现有环保监管体系可有效保障数据监测质量，并有效开展CO₂排放连续监测与污染物排放的协同管控，提升监管的系统性、协调性和有效性。

下面对一个实例测试机组进行CO₂在线监测计量，该实例测试机组信息如下表一所示：

表一测试机组信息

测试机组2021年12月12日生物质气化部分的CO₂排放量的日报表见下表二所示(其中C₂H_y＝C₂H₂+C₂H₄+C₂H₆)，当日生物质气化最终经燃烧排放的CO₂排放量为323.606t。

表二实例生物质气化部分CO₂排放量的小时均值日报表

烟气中CO₂排放量日报表如下表三所示，当日烟气中总的CO₂排放量为5178.53t。

表三实例烟气CO₂排放量的小时均值日报表

测试机组12月各CO₂排放量日平均值月报表见下表四所示，因测试机组12月份未停机，因此外购电CO₂排放量为0，通过本发明中的计算方法，可获得测试机组12月份面向企业边界的CO₂排放量为321206.18t，面向履约边界的CO₂排放量为316237.27t。

表四实例各CO₂排放量日平均值月报表

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统的计量方法，由于该方法解决问题的原理与前述一种生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统相似，因此该方法的实施可以参见生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统的实施，重复之处不再赘述。

在具体实施时，本发明实施例提供的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统的计量方法，如图3所示，具体包括以下步骤：

S301、烟气CO₂监测模块监测烟气CO₂浓度和烟气流量；

S302、生物质气化燃气监测模块监测生物质气化燃气组分和生物质气化燃气流量；

S303、数据采集传输模块采集烟气CO₂监测模块和生物质气化燃气监测模块的监测数据，并将监测数据和生产运行数据传输至计算机处理及统计模块；

S304、计算机处理及统计模块将接收到的数据进行处理运算，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，并以报表的形式展示。

在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统的计量方法中，可以通过对烟气CO₂浓度、烟气流量、生物质气化燃气组分和生物质气化燃气流量的连续在线监测，实现碳排放的自动计量，日常管理工作量较少，监测过程受机组燃料复杂性的影响小并能够较大程度减少人为参与和操作的可能性，且能够实时得到生物质气化耦合机组企业边界和履约边界的CO₂排放量，极大地提高了碳排放核算数据的及时性和准确性，为面向碳交易的决策提供数据参考和决策依据。

进一步地，在具体实施时，在本发明实施例提供的上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统的计量方法中，步骤S304计算机处理及统计模块将接收到的数据进行处理运算，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，并以报表的形式展示，具体可以包括以下步骤：

在线计算处理单元计算烟气中的CO₂的排放总量、生物质气化部分的CO₂排放量、石灰石-石膏法脱硫环节产生的CO₂排放量、购入使用电力产生的排放量；利用烟气中的CO₂的排放总量减去生物质气化部分的CO₂排放量，并加上购入使用电力产生的排放量，获得面向企业边界的CO₂排放量；利用烟气中的CO₂的排放总量依次减去生物质气化部分的CO₂排放量、石灰石-石膏法脱硫环节的CO₂排放量，并加上购入使用电力产生的排放量，获得面向履约边界的CO₂排放量；

统计报表单元将在线计算处理单元的数据以日报表、月报表、年报表的形式进行统计及展示。

关于上述各步骤更加具体的工作过程可以参考前述实施例公开的相应内容，在此不再进行赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的系统相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见系统部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

综上，本发明实施例提供的一种生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统及方法，包括：烟气CO₂监测模块、生物质气化燃气监测模块、与烟气CO₂监测模块和生物质气化燃气监测模块分别连接的数据采集传输模块，以及与数据采集传输模块连接的计算机处理及统计模块；其中，烟气CO₂监测模块，用于监测烟气CO₂浓度和烟气流量；生物质气化燃气监测模块，用于监测生物质气化燃气组分和生物质气化燃气流量；数据采集传输模块，用于采集烟气CO₂监测模块和生物质气化燃气监测模块的监测数据，并将监测数据和生产运行数据传输至计算机处理及统计模块；计算机处理及统计模块，用于将接收到的数据进行处理运算，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，并以报表的形式展示。上述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统通过对各环节碳排放关键参数的连续在线监测，实现碳排放的自动计量，日常管理工作量较少，监测过程受机组燃料复杂性的影响小并能够较大程度减少人为参与和操作的可能性，且能够实时得到生物质气化耦合机组企业边界和履约边界的CO₂排放量，极大地提高了碳排放核算数据的及时性和准确性，为面向碳交易的决策提供数据参考和决策依据。此外，本发明还针对生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统提供了相应的计量方法，进一步使得上述系统更具有实用性，该计量方法具有相应的优点。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统及方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统，其特征在于，包括：烟气CO₂监测模块、生物质气化燃气监测模块、与所述烟气CO₂监测模块和所述生物质气化燃气监测模块分别连接的数据采集传输模块，以及与所述数据采集传输模块连接的计算机处理及统计模块；其中，

所述烟气CO₂监测模块，用于监测烟气CO₂浓度和烟气流量；

所述生物质气化燃气监测模块，用于监测生物质气化燃气组分和生物质气化燃气流量；

所述数据采集传输模块，用于采集所述烟气CO₂监测模块和所述生物质气化燃气监测模块的监测数据，并将监测数据和生产运行数据传输至所述计算机处理及统计模块；

所述计算机处理及统计模块，用于将接收到的数据进行处理运算，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，并以报表的形式展示。

2.根据权利要求1所述的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统，其特征在于，所述烟气CO₂监测模块包括烟气CO₂浓度监测仪表和烟气流量监测仪表；所述烟气CO₂浓度监测仪表和所述烟气流量监测仪表均安装在火电机组烟囱排口处；

所述生物质气化燃气监测模块包括生物质气化燃气组分监测仪表和生物质气化燃气流量监测仪表。

3.根据权利要求1所述的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统，其特征在于，所述数据采集传输模块包括数据采集单元和数据传输单元；

所述数据采集单元包括与所述烟气CO₂监测模块连接的第一数据采集子单元，以及与所述生物质气化燃气监测模块连接的第二数据采集子单元；

所述数据传输单元包括与所述第一数据采集子单元连接的工控机传输子单元，以及与所述第二数据采集子单元连接的DCS传输子单元；其中，

所述工控机传输子单元，用于通过部署在净烟气环保小屋工控机上的数据终端将所述第一数据采集子单元采集的烟气CO₂监测数据传输至所述计算机处理及统计模块；

所述DCS传输子单元，用于将所述第二数据采集子单元采集的生物质气化监测数据通过数据传输电缆传输至脱硫DCS，并通过所述净烟气环保小屋与所述脱硫DCS之间的备用电缆将所述生物质气化监测数据、生产运行数据传输至所述计算机处理及统计模块。

4.根据权利要求3所述的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统，其特征在于，所述计算机处理及统计模块包括在线计算处理单元和统计报表单元；

所述在线计算处理单元，用于计算烟气中的CO₂的排放总量、生物质气化部分的CO₂排放量、石灰石-石膏法脱硫环节产生的CO₂排放量、购入使用电力产生的排放量；利用所述烟气中的CO₂的排放总量减去所述生物质气化部分的CO₂排放量，并加上所述购入使用电力产生的排放量，获得面向企业边界的CO₂排放量；利用所述烟气中的CO₂的排放总量依次减去所述生物质气化部分的CO₂排放量、所述石灰石-石膏法脱硫环节的CO₂排放量，并加上所述购入使用电力产生的排放量，获得面向履约边界的CO₂排放量；

所述统计报表单元，用于将所述在线计算处理单元的数据以日报表、月报表、年报表的形式进行统计及展示。

5.根据权利要求4所述的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统，其特征在于，所述在线计算处理单元，具体用于采用第一公式计算烟气中的CO₂的排放总量；所述第一公式为：

其中，E_CO2，烟气为所述烟气中的CO₂的排放总量；

为实际工况下干烟气流量；C_CO2为烟气中CO₂的干基体积浓度。

6.根据权利要求5所述的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统，其特征在于，所述在线计算处理单元，具体用于采用第二公式计算生物质气化部分的CO₂排放量；所述第二公式为：

其中，E_{CO2,生物质}为所述生物质气化部分的CO₂排放量；

为生物质气化燃气标干流量；X_j为气化干燃气中组分j的体积浓度；j为CO、CO₂、CH₄、C₂H_y、C₃H₈其中之一，C₂Hy为C₂H₂、C₂H₄与C₂H₆的加和。

7.根据权利要求6所述的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统，其特征在于，所述在线计算处理单元，具体用于采用第三公式计算石灰石-石膏法脱硫环节产生的CO₂排放量；所述第三公式为：

其中，E_CO2，脱硫为所述石灰石-石膏法脱硫环节产生的CO₂排放量；

为脱硫塔入口SO₂质量浓度；

为脱硫塔出口SO₂质量浓度。

8.根据权利要求7所述的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统，其特征在于，所述在线计算处理单元，具体用于采用第四公式计算购入使用电力产生的排放量；所述第四公式为：

E_{CO2，外购电}＝P_电×EF_电

其中，E_{CO2，外购电}为所述购入使用电力产生的排放量；P_电为购入使用电量的功率；EF_电为电网排放因子。

9.一种如权利要求1至8任一项所述生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统的计量方法，其特征在于，包括：

烟气CO₂监测模块监测烟气CO₂浓度和烟气流量；

生物质气化燃气监测模块监测生物质气化燃气组分和生物质气化燃气流量；

数据采集传输模块采集所述烟气CO₂监测模块和所述生物质气化燃气监测模块的监测数据，并将监测数据和生产运行数据传输至计算机处理及统计模块；

计算机处理及统计模块将接收到的数据进行处理运算，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，并以报表的形式展示。

10.根据权利要求9所述的生物质气化耦合机组CO₂在线监测计量系统的计量方法，其特征在于，所述计算机处理及统计模块将接收到的数据进行处理运算，分别获得面向企业边界和履约边界的CO₂排放量，并以报表的形式展示，包括：

在线计算处理单元计算烟气中的CO₂的排放总量、生物质气化部分的CO₂排放量、石灰石-石膏法脱硫环节产生的CO₂排放量、购入使用电力产生的排放量；利用所述烟气中的CO₂的排放总量减去所述生物质气化部分的CO₂排放量，并加上所述购入使用电力产生的排放量，获得面向企业边界的CO₂排放量；利用所述烟气中的CO₂的排放总量依次减去所述生物质气化部分的CO₂排放量、所述石灰石-石膏法脱硫环节的CO₂排放量，并加上所述购入使用电力产生的排放量，获得面向履约边界的CO₂排放量；

统计报表单元将所述在线计算处理单元的数据以日报表、月报表、年报表的形式进行统计及展示。

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