[发明专利]基于激光诱导击穿光谱法的燃煤电厂碳排放在线监测方法

说明书

本发明公开了基于激光诱导击穿光谱法的燃煤电厂碳排放在线监测方法，该方法包括以下步骤：S1、获取电厂已知数据，S2、使用LIBS方法连续在线测量燃煤含碳量、飞灰含碳量和炉渣含碳量，S3、计算燃煤碳氧化率，S4、计算电厂碳排放率和碳排放总量。本发明利用LIBS方法在线测量燃煤含碳量、飞灰含碳量和炉渣含碳量来计算燃煤的碳氧化率，根据碳平衡计算式，获得燃煤电厂的碳排放率和碳排放总量。将LIBS检测方法结合碳平衡法，可实现连续在线测量，具有分析速度快、灵敏度高、无需制备样品、可分析不均匀样品、可远程检测等优点，同时可在线获取更加精确可靠的实时碳排放数据，为二氧化碳减排奠定了基础。

技术领域

本发明涉及碳排放监测技术领域，特别是涉及基于激光诱导击穿光谱法的燃煤电厂碳排放在线监测方法。

背景技术

我国是世界最大的二氧化碳排放国。其中，燃煤发电行业二氧化碳排放占全国总排放量的40％，是未来CO₂减排的重点。无论是进行碳交易，还是进行二氧化碳减排，都依赖于准确的碳排放监测体系，以获取精确的碳排放数据。

当前，我国燃煤电厂使用《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》推荐的排放因子法来计算CO₂排放量。由于燃料类型，燃烧方式，机组容量，机组实际负荷，机组使用维护等对实际排放因子影响较大，而排放因子法根据燃煤种类选取的缺省排放因子并不能反映这些因素的影响。因此，排放因子法估算结果的精确度有待提高。

目前，为获得比较精确的二氧化碳排放数据，许多研究机构采用基于碳平衡的精确数学模型来估算，如EU ETS(欧盟碳排放交易体系)就以碳平衡法为标准计算方法。虽然碳平衡法比较精确，但仍存在以下2个问题：1.我国燃煤电厂缺乏燃煤元素分析数据(燃煤含碳量)；2.我国燃煤电厂对飞灰含碳量、炉渣含碳量多采用传统的化学灼烧失重法测量，该方法①理论上还包括S、N等的失重，测得的含碳量比实际值高；②整体取样测量周期长，不能满足连续在线测量的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术上的缺陷，提供一种基于激光诱导击穿光谱法的燃煤电厂碳排放在线监测方法，该方法通过连续在线测量燃煤含碳量、飞灰含碳量和炉渣含碳量，可计算二氧化碳实时排放，是一种适应我国燃煤电厂实际情况、可连续在线的二氧化碳排放监测方法。

本发明的目的至少通过如下技术方案实现。

基于激光诱导击穿光谱法的燃煤电厂碳排放在线监测方法，所述方法包括以下步骤：

S1、从电厂获取已知数据；

所述已知数据包括燃煤质量流量、煤种、锅炉型式和燃煤收到基灰分。燃煤质量流量可以采用电容法测量。

S2、使用LIBS方法连续在线测量燃煤含碳量、飞灰含碳量和炉渣含碳量；

使用LIBS方法测量样品的碳谱线强度I_C、硅谱线强度I_Si、铝谱线强度I_Al、铁谱线强度I_Fe。根据样品种类(分燃煤、飞灰、炉渣三种)将四种元素谱线强度值代入对应的含碳量线性回归方程(分燃煤、飞灰和炉渣)中，计算出样品的含碳量。

S3、计算燃煤碳氧化率；

将燃煤含碳量、飞灰含碳量、炉渣含碳量、燃煤收到基灰分、飞灰和炉渣的分配比代入碳氧化率的计算公式中，获得燃煤的碳氧化率。

S4、计算电厂碳排放率和碳排放总量。

基于碳平衡原理，由碳氧化率、燃煤质量流量和燃煤含碳量，计算得燃煤电厂碳排放率和碳排放总量。进一步地，所述步骤S2中的燃煤含碳量、飞灰含碳量和炉渣含碳量的线性回归方程如下：