[发明专利]一种高炉CO2排放量的实时监测系统和方法

权利要求书

1.一种高炉二氧化碳排放量的实时监测系统，包括监测显示设备、数据服务中心、成分分析检验机构终端、数据收集装置以及现场数据采集仪表；其特征在于：现场数据采集仪表（5）通过模拟信号线或数字信号线同现场的数据收集装置（4）相连；数据收集装置（4）和分析检测检验机构终端(3)通过以太网与数据服务中心(2)相连接；同时，数据服务中心(2)也通过以太网与监测显示设备(1)相连接；通过现场数据采集装置(4)实时获取现场所检测物流的信息，成分分析检验机构终端(3)及时提供采样分析物质的检测数据，数据服务中心（2）及时获取所有监测数据，监控显示设备（1）计算并输出显示高炉系统二氧化碳实时排放量。 

2.根据权利要求1所述的实时监测系统，其特征在于，所述的实时监测系统是以系统设定的单位时间为时间周期运行，通过实时监测和计算单位时间内系统二氧化碳排放量来实现系统实时二氧化碳排放数据的监测，这要求系统检测和采样分析数据在单位时间内同步传输到数据服务中心。

3.根据权利要求1所述的实时监测系统，其特征在于，所述的高炉二氧化碳排放量实时监测系统通过对高炉现场多种同二氧化碳排放相关的物质流进行实时数据采集，对单位时间内的系统二氧化碳排放量计算初值和系统二氧化碳监测排放量进行加权和计算，得到更为准确的单位时间系统二氧化碳排放量计算终值。

4.一种采用权利要求1所述系统高炉二氧化碳排放量的实时监测方法，其特征在于，具体步骤为：  

a、通过相应的检测仪表检测的物质流量计算出所有含碳输入物质流的单位周期Time内的含碳物质输入量，结合相应的二氧化碳排放系数利用公式（1）计算出系统整体的二氧化碳输入量M_co2，系统中涉及的物质流的二氧化碳排放系数根据各企业生产物质实测值确定；高炉生产的含碳输入物质及二氧化碳排放系数参考值如下：焦炭，二氧化碳排放系数参考值为3.17533~3.07267，熔剂，二氧化碳排放系数参考值为0.0007+0.4763/(K_石/白+1)，其中K_石/白是石灰石与白云石的质量比；富氧，二氧化碳排放系数参考值为0.00058*(1+u/(0.21-w))，其中u是富氧率，w是氧气纯度；煤粉，二氧化碳排放系数参考值为3.0635；焦炉煤气，二氧化碳排放系数参考值为0.776；

M_co2=Flow_coke*Time*T_coke+Flow_oeygen-rich*Time*T_oxygen-rich+Flow_coal*Time*T_coa+Flow_coke-gas*Time*T_coke-gas    (1)

公式中：

M_co2——系统二氧化碳单位时间输入量；  Time——系统设定时间周期；

Flow_coke——焦炭单位时间输入质量；     T_coke——焦炭的二氧化碳排放系数；

Flow_oeygen-rich——富氧单位时间输入流量； T_oxygen-rich——富氧的二氧化碳排放系数；

Flow_coal——煤粉单位时间输入流量；      T_coal——煤粉的二氧化碳排放系数；

Flow_coke-gas——焦炉煤气单位时间输入流量；  T_coke-gas——焦炉煤气的二氧化碳排放系数；

b、通过相应的检测仪表检测的物质流量计算出所有含碳转移物质流的单位时间转移量，结合相应的二氧化碳排放系数利用公式（2）计算出系统整体的二氧化碳转移量Pco2；高炉生产的含碳转移物质及二氧化碳排放系数参考值如下：高炉煤气，二氧化碳排放系数参考值为0.48846~0.60308；铁水，二氧化碳排放系数参考值为0.09167~0.165；炉渣，现场实际测量值；炉尘，现场实际测量值；无组织排放的根据现场设备状况估计参数。

P_co2=Flow_gas*Time*T_gas+M_iron-water*T_iron-water+M_slag*T_slag+M_dust*T_dust+M_{fugitive-emissions}*T_{fugitive-emissions}     (2)

公式中：

P_co2——系统二氧化碳单位时间转移量；

Flow_gas——高炉煤气单位时间转移流量；  T_gas——高炉煤气的二氧化碳排放系数；

M_iron-water——铁水单位时间转移质量；     T_iron-water——铁水的二氧化碳排放系数；

M_slag——炉渣单位时间转移质量；        T_slag——炉渣的二氧化碳排放系数；

M_dust——炉尘单位时间转移质量；        M_dust*T_dust——炉尘的二氧化碳排放系数；

M_{fugitive-emissions}——系统无组织排放单位时间转移质量； 

T_{fugitive-emissions}——系统无组织排放的二氧化碳排放系数；

c、最后根据系统二氧化碳输入量和系统二氧化碳转移量利用公式（3）计算得到系统二氧化碳排放量计算初值ECco2。

EC_co2=M_co2-P_co2                                     (3)

公式中：

EC_co2——单位时间二氧化碳排放量计算初值；

d、通过相应的检测仪表检测含碳排放物质流的单位时间排放量，得到系统二氧化碳实时监测排放原始量Fco2，将Fco2和热风炉单位时间输入的二氧化碳量利用公式（4）获得系统二氧化碳排放量监测值EDco2。其中热风炉热空气的二氧化碳排放系数参考值为0.00058，热风炉废气中二氧化碳气体的二氧化碳排放系数参考值为1。

ED_co2=F_co2-Flow_hot-air*Time*T_hot-air                            (4)

公式中：

ED_co2——单位时间二氧化碳排放量监测值； 

Flow_hot-air——热空气单位时间输入流量； T_hot-air——热空气的二氧化碳排放系数；

e、最后，对系统二氧化碳排放量计算初值与系统二氧化碳单位时间监测排放量分别配以权重因子进行计算。利用公式（5）得到更为准确的系统二氧化碳排放量计算终值Eco2。 

E_co2=EC_co2*P_C-ED_co2*P_D                              (5)

对于权重因子参数的取值范围定义为：

0<P_C<=1，0<P_D<=1 ，P_D+ P_C=1；

当P_C =1，P_D =0时，只取计算值作为最终输出值；

当P_C =0，P_D =1时，只取监测值作为最终输出值；

而且，参数满足计算条件：ED_co2<=E_co2<=EC_co2 ；  

公式中：

EC_co2——单位时间二氧化碳排放量计算初值；  P_C——二氧化碳排放量计算初值权值因子；

ED_co2——单位时间二氧化碳排放量监测值；    P_D—二氧化碳排放量计算监测权值因子；

E_co2——单位时间二氧化碳排放量计算终值。