一种通用的温室气体排放在线监测系统及方法技术方案

一种通用的温室气体排放在线监测系统及方法，包括取样装置、烟气监测装置、上位机、电表、热量表、独立计算模块和外部设备；取样装置分为多组取样管，并按网格取样法布置在烟道的同一垂直截面上；烟气监测装置包括温度测量仪、压力测量仪、湿度测量仪和差压计。本发明专利技术通过测量烟气流量、温室气体浓度、外购电量、外购热量，可实时在线监测烟气、外购电力热力的温室气体排放，便于研究运行情况与温室气体排放的关联性；独立计算模块用于计算不便于直接监测的温室气体排放，温室气体\O2测量仪按需配置具体测量仪，可适应不同行业；以直接监测为主，间接监测为补充的监测方法可提高监测的自动化程度。

【技术实现步骤摘要】
一种通用的温室气体排放在线监测系统及方法
本专利技术涉及温室气体排放监测领域，尤其涉及一种通用的温室气体排放在线监测系统及方法。
技术介绍
气候变化及其导致的全球温度升高、海平面上升、极端事件频发，不仅造成了大量的经济损失，还严重影响着人类的可持续发展。温室气体的持续排放将造成气候系统的继续变暖和组成成分的变化。抑制气候变化需要大幅地、持续地减排温室气体。我国是世界最大的温室气体排放国，也因此在温室气体减排上受到巨大的国际政治、经济压力。温室气体减排有赖于准确的监测体系，以量化减排指标，确定企业排放配额，获取企业实际排放量，检验企业减排成果。目前我国已分三批先后印发了共24个具有温室气体排放的相关行业企业的温室气体核算方法和报告指南，涵盖发电企业、水泥生产企业、钢铁生产企业等排放大户。目前国际上认可的温室气体排放监测方法有两类：一类是以质量平衡来间接计算温室气体排放；另一类是直接测量烟气流量和温室气体浓度等参数来获得温室气体排放。质量平衡法在拥有完整且准确的数据时，可以获得较精确的温室气体排放量，但在实际中，获取诸如灰渣含碳量、灰渣质量很困难。直接监测法精确度最高，其主要监测烟气流量和温室气体浓度。但仅仅针对某个位置进行监测，不具有代表性，影响监测结果的准确性；且部分温室气体排放由于排放形式特殊，进行直接监测很困难。当前，我国具有温室气体排放的相关行业的温室气体核算指南均采用间接法(质量平衡法)进行计算，虽然可以降低成本，但存在准确性不高、监测人力物力成本高、延时长、数据消息有限、自动化程度不高等问题。而温室气体排放的相关行业的排放源不同，排放的温室气体种类不同，市面上监测仪器多样且功能单一，妨碍了监测体系的标准化。因此，需要归纳各个行业温室气体排放的共同点，形成一种以直接监测为主，间接监测为补充的温室气体监测方法。该方法既可以保证了监测结果的准确度，又兼顾了实际过程的可操作性，可适用于全部温室气体排放的相关行业不同温室气体的在线监测。
技术实现思路
针对目前温室气体排放监测结果不准确、监测成本高、自动化程度低、通用性较低等问题，本专利技术提供一种通用的温室气体排放在线监测系统。本专利技术通过测量烟气流量、温室气体浓度、外购电量、外购热量，可实时在线监测烟气、外购电力热力的温室气体排放，便于研究运行情况与温室气体排放的关联性；使用网格取样法布置多组取样装置，保证流量和浓度测量的准确性；独立计算模块用于计算不便于直接监测的温室气体排放，以适应不同行业；系统以直接监测为主，间接监测为补充的监测方法提高了监测的自动化程度，兼顾了准确性与可操作性。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术的目的之一是公开了一种通用的温室气体排放在线监测系统，包括取样装置、烟气监测装置、上位机和外部设备，其特征在于：还包括外购能源监测设备、独立计算模块，所述独立计算模块用于计算间接监测的温室气体排放，以适应不同行业。当有生物质燃料燃烧时，由于指南中不计算生物质的排放，而在对烟气的监测却包含了生物质燃烧的排放，因此，在独立计算模块中要减去这个部分，需要计算生物质燃烧排放并取负值。所述取样装置固定在烟道壁面上并伸入烟道，所述取样装置包含至少两组取样管，所述取样管按网格取样法布置在所述烟道的垂直截面上；所述烟气预处理组件连接所述取样装置，所述温室气体\O2测量仪连接所述烟气预处理组件，所述烟气测量组件连接所述上位机，所述取样装置中的烟气经过所述烟气预处理组件进入所述温室气体\O2测量仪中，所述烟气测量组件测量烟道中心处的烟气数据；所述上位机连接所述烟气预处理组件、所述外购能源监测设备、所述独立计算模块和所述外部设备。优选的，所述取样装置按网格取样法布置在所述烟道的垂直截面右半部分或左半部分。烟气通道内在稳定的对称横截面上，其速度场、浓度场同样也对称。优选的，所述取样装置包含三组取样管，取样管尾部连通，烟气在取样装置尾部混合，再进入烟气预处理组件；所述三组取样管按网格取样法布置在烟道垂直截面。网格取样法是指将烟道截面分成若干等面积区域，如圆形烟道截面就分成等面积同心圆环，矩形烟道截面就分成形状一致的等面积小矩形，取圆环的环中点或小矩形的中心作为取样点。三组取样管设置在同一垂直截面上，不同取样管伸入烟气管道的长度不一致，用于收集不同位置的烟气。优选的，所述烟气测量组件包括温度测量仪、压力测量仪、湿度测量仪和差压计，所述差压计连接至少两根靠背管，所述靠背管按网格法布置在烟道的垂直截面上，且尾部连通通向差压计，所述温度测量仪、压力测量仪和湿度测量仪测量烟道中心处的烟气温度、压力、湿度。优选的，所述烟气测量组件包括温度测量仪、压力测量仪和湿度测量仪，所述温度测量仪、压力测量仪和湿度测量仪测量烟道中心处的烟气温度、压力、湿度。烟气的温度、压力、湿度场在烟气通道内的横截面分布比较均匀，可以取中心点进行单点测量。所述烟气监测装置是在线监测系统的主要组成部分，是研究实时运行工况与温室气体排放关联性的硬件基础。优选的，所述差压计连接三根靠背管，所述靠背管按网格法布置在烟道的垂直截面上，且尾部连通通向差压计。优选的，所述取样管和所述靠背管上均设有电磁阀，所述上位机通过控制所述电磁阀来实现不同取样装置的自动切换。优选的，所述外购能源监测设备包括电表和热量表，所述电表和所述热量表监测外购电力和外购热力的温室气体排放数据。所述烟气监测装置测量烟气的温度、压力、湿度、流量和温室气体\O2浓度，所述上位机收集烟气监测装置获取的数据、电表读数、热量表读数及独立计算模块结果并进行数据处理，最后通过外部设备将数据显示并存储。优选的，所述外部设备包括存储器、显示屏和打印机。优选的，所述温室气体\O2测量仪为模块化设计，包括温室气体测量仪和O2测量仪。优选的，所述温室气体测量仪包括二氧化碳、甲烷、氧化亚氮测量仪。本专利技术的另一目的是公开了一种应用上述温室气体排放在线监测系统的在线监测方法，所述上位机收集数据并进行数据处理，所述上位机收集数据并进行数据处理，数据处理过程计算式如下：Emission温室气体＝Emission烟道温室气体+Emission外购电力二氧化碳+Emission外购热力二氧化碳+Emission独立计算的其它温室气体式中，Emission温室气体为企业温室气体排放总量，t-CO2；Emission烟道温室气体为烟道中温室气体排放总量，t-CO2；Emission外购电力二氧化碳为外购电力排放的二氧化碳量，t-CO2；Emission外购热力二氧化碳为外购热力排放的二氧化碳量，t-CO2；Emission独立计算的其它温室气体为企业中不便于直接监测的独立计算出的温室气体排放，t-CO2；式中，Emission烟道温室气体i为烟道中温室气体i排放总量，t；i为温室气体类型；GWPi为温室气体i的全球变暖潜能值；式中，Rate烟道温室气体i为烟道温室气体i的排放速率，t/h；n表示时间，h；式中，P为烟气总压，Pa；T为烟气温度，℃；V总为实际工况下湿烟气流量，m3/h；R为标准摩尔气体常数，8.314J/(mol*K)；ψ为烟气中水蒸气体积分数，％；D为烟气湿度，g/m3；为水蒸气摩尔质量，18.02g/mol；为干烟气中温室气体i的体积分数；M温室气体i为温室气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通用的温室气体排放在线监测系统，包括取样装置、烟气监测装置、上位机和外部设备，其特征在于：还包括外购能源监测设备、独立计算模块，所述独立计算模块用于计算间接监测的温室气体排放；所述取样装置固定在烟道壁面上并伸入烟道，所述取样装置包含至少两组取样管，所述取样管按网格取样法布置在所述烟道的垂直截面上；所述烟气监测装置包括烟气预处理组件、温室气体\O2测量仪、烟气测量组件，所述烟气预处理组件连接所述取样装置，所述温室气体\O2测量仪连接所述烟气预处理组件，所述烟气测量组件连接所述上位机，所述取样装置中的烟气经过所述烟气预处理组件进入所述温室气体\O2测量仪中，所述烟气测量组件测量烟道中心处的烟气数据；所述上位机连接所述烟气预处理组件、所述外购能源监测设备、所述独立计算模块和所述外部设备。

【技术特征摘要】
1.一种通用的温室气体排放在线监测系统，包括取样装置、烟气监测装置、上位机和外部设备，其特征在于：还包括外购能源监测设备、独立计算模块，所述独立计算模块用于计算间接监测的温室气体排放；所述取样装置固定在烟道壁面上并伸入烟道，所述取样装置包含至少两组取样管，所述取样管按网格取样法布置在所述烟道的垂直截面上；所述烟气监测装置包括烟气预处理组件、温室气体\O2测量仪、烟气测量组件，所述烟气预处理组件连接所述取样装置，所述温室气体\O2测量仪连接所述烟气预处理组件，所述烟气测量组件连接所述上位机，所述取样装置中的烟气经过所述烟气预处理组件进入所述温室气体\O2测量仪中，所述烟气测量组件测量烟道中心处的烟气数据；所述上位机连接所述烟气预处理组件、所述外购能源监测设备、所述独立计算模块和所述外部设备。2.根据权利要求1所述的一种通用的温室气体排放在线监测系统，其特征在于，所述烟气预处理组件包括除湿器、除尘器和泵，所述取样枪中的烟气依次经除湿器、除尘器、泵进入温室气体\O2测量仪中。3.根据权利要求1所述的一种通用的温室气体排放在线监测系统，其特征在于，所述烟气测量组件包括温度测量仪、压力测量仪、湿度测量仪和差压计，所述差压计连接至少两根靠背管，所述靠背管按网格法布置在烟道的垂直截面上，且尾部连通通向差压计，所述温度测量仪、压力测量仪和湿度测量仪测量烟道中心处的烟气温度、压力、湿度。4.根据权利要求3所述的一种通用的温室气体排放在线监测系统，其特征在于，所述取样管和所述靠背管上均设有电磁阀，所述上位机通过控制所述电磁阀来实现不同取样装置的自动切换。5.根据权利要求1所述的一种通用的温室气体排放在线监测系统，其特征在于，所述外购能源监测设备包括电表和热量表，所述电表和所述热量表监测外购电力和外购热力的温室气体排放数据。6.根据权利要求1所述的一种通用的温室气体排放在线监测系统，其特征在于，所述外部设备包括存储器、显示屏和打印机。7.根据权利要求1所述的一种通用的温室气体排放在线监测系统，其特征在于：所述温室气体\O2测量仪为模块化设计，包括温室气体测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李越胜，姚顺春，卢伟业，卢志民，
申请(专利权)人：广东省特种设备检测研究院顺德检测院，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44