Page 110 - 电力与能源2024年第一期
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104 王妍艳,等:燃煤电厂二氧化碳排放的核算与管理分析
步 完 善 了 发 电 行 业 碳 排 放 监 测 核 算 技 术 体 系 。 学者通过采用多点式测量、基于数值模拟的测点
2021 年 9 月,生态环境部印发了《碳监测评估试点 布置等方式来提高流量测量的准确度,另外超声
工作方案》,在火电、钢铁、石油天然气开采、煤炭开 波流量计也被认为是提高烟气流量测量准确度的
采、废弃物处理等 5 个行业开展碳排放监测评估试 有效方法 [5-6] 。
点工作,推动了在线监测方法和核算方法的数据可
2 二氧化碳排放核算实例
比性研究和监管办法的制定。随着双碳工作的推
进,对在线监测法的需求日益凸显,进一步扩大在 2.1 研究对象及方法
线监测试点范围、深化技术体系构建、推动流量监 以某 320 MW 燃煤机组为研究对象,该机组
测等关键技术的突破是当前的重要任务。 为亚临界控制循环汽包锅炉,采用选择性催化还
在线监测法利用 CEMS 监测机组尾部烟气 原(SCR)脱硝、高效布袋除尘和石灰石-石膏湿法
的 CO 2 浓度(体积分数,下同)、烟气流速、温度、压 脱硫装置进行烟气污染物排放控制,烟囱已安装
力和湿度等参数来计算碳排放总量: 气排放 CEMS,具备 SO 2、NO x、烟尘等污染物浓度
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Q S = V S × A (3) 监测和烟气温度、压力、流速、湿度等参数分析功
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式中 Q S——烟气流量,m³·s ;V S——烟气平均 能。为实现 CO 2 在线监测,增加了 CO 2 采样和分
-1
流速,m·s ;A——烟道截面积,㎡。 析模块,采用稀释法进行烟气取样,并采用非分散
-1
273 B a × P s 红 外 光 谱 法 进 行 CO 2 分 析 ,测 量 范 围 为 20%。
Q Sn = Q S × × ×(1 - X SW ) (4)
101325
273 + t s CEMS 已按照 HJ 75—2017《固定污染源烟气排放
式中 Q Sn——标准状态下的干烟气流量,Nm³·
连续监测技术规范》要求进行了校准和比对,其中
t
s -1A ; s——烟气温度,℃;B a——大气压,Pa;P S——
CO 2 浓度的相对误差小于±5%,烟气流速相对误
烟气压力,Pa;X SW——烟气湿度,%。
差≤±10%。
C SN × Q SN × 44
P S = (5) 对机组 4 个月内的碳排放相关参数进行收集
22. 4
统计,并以月为核算周期,采用《指南》方法进行碳
式中 P S——烟气 CO 2 排放速率,kg·s ;C Sn——
-1
排 放 核 算 ,同 时 利 用 CEMS 对 烟 气 参 数 进 行 测
烟气中 CO 2 浓度,%。
t 试,计算获得碳排放量。数据来源及分析方法如
G m = ∑ P si × 10 -3 (6) 表 1 所示。因在线监测法只能监测到从烟囱排口
i = 0
式中 G m——核算周期内的 CO 2 排放量,t;t—— 排出的 CO 2 量,为保持数据可比性,仅核算燃烧产
核算周期,;P si——烟气 CO 2 排放速率,%。 生 的 CO 2,不 考 虑 企 业 净 购 入 使 用 电 力 产 生 的
s
在线监测方法的主要参数为 CO 2 浓度和烟气 CO 2 和脱硫过程的 CO 2。
流量。CO 2 浓度测量方法主要有非分散红外光谱 2.2 计算与分析
法(NDIR)、傅里叶变换红外光谱法(FTIR)和差 分别采用《指南》方法和在线监测法计算 4个核
分吸收光谱法(DOAS)等。其中,非分散红外光 算周期内的 CO 2 排放量,同时统计各核算周期内的
谱法系统简单、价格较低、灵敏度高,相对误差也 机组发电量,结果如图 1所示。各核算周期内 CO 2 排
较为可控,是当前国内 CO 2 浓度在线监测试点单 放量与发电量呈正比关系,根据计算公式,CO 2 排放
位主要采用的方法。烟气流量则主要采用皮托管 量随燃煤消耗量的增大而增大。两种方法计算的碳
进行流速测定而后计算得到,由于电厂烟道内流 排放量相对偏差为 2.8%~5.1%,在线监测法所得
[7]
动情况复杂,受气流分布不均匀、存在湍流现象、 结果相对较低,与裴冰等 的测试结果一致。《指南》
测量布点代表性不足等问题的影响,烟气流速的 方法的误差主要来自于燃料量的统计偏差、煤质分
准确测量难度较高,流量测量的不确定度是在线 析的结果偏差和实际的碳氧化率偏差。在线监测法
监测法计算碳排放总量不确定度的主要来源。有 的误差主要来自于 CO 2 浓度、烟气流速和烟气温度