一種填埋氣發(fā)電cdm計(jì)量系統(tǒng)及其計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)電行業(yè)溫室氣體減排量計(jì)量與測(cè)試領(lǐng)域，具體是一種填埋氣發(fā)電 CDM計(jì)量系統(tǒng)及其計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 填埋處理后的生活垃圾在厭氧菌群的作用下，產(chǎn)生一種甲焼含量達(dá)到50 %左右的 氣體，稱之為填埋氣。而甲焼氣體是一種典型的溫室氣體，其溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。 通過利用填埋氣發(fā)電可W實(shí)現(xiàn)溫室氣體的減排，減排溫室氣體當(dāng)量（W二氧化碳計(jì)）可W 按照聯(lián)合國清潔發(fā)展機(jī)制進(jìn)行交易。如何測(cè)算出準(zhǔn)確和可W通過聯(lián)合國委巧的第Η方審核 的減排數(shù)據(jù)是填埋氣發(fā)電項(xiàng)目中一項(xiàng)非常重要的工作。
[0003] 聯(lián)合國提供了監(jiān)測(cè)減排量的要求，但在實(shí)際項(xiàng)目計(jì)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)各不相同。在實(shí) 踐過程中，經(jīng)常出現(xiàn)檢測(cè)方法或計(jì)量結(jié)果與監(jiān)測(cè)要求差距較大而導(dǎo)致減排量不能被記入的 情況出現(xiàn)，對(duì)項(xiàng)目造成經(jīng)濟(jì)損失。甚至有的項(xiàng)目花費(fèi)大量成本全套引進(jìn)外方昂貴的計(jì)量系 統(tǒng)，由于設(shè)計(jì)復(fù)雜，在實(shí)際運(yùn)行中效果也并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)減排量的實(shí)時(shí)計(jì)量，使數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，自動(dòng)化程 度高，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，確保了多個(gè)填埋氣發(fā)電項(xiàng)目通過核查，得到減排收益，W解決上述背 景技術(shù)中提出的問題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] -種填埋氣發(fā)電CDM計(jì)量系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)和CDM計(jì)量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)，所述數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)由填埋場(chǎng)的氣體收集系統(tǒng)、填埋氣預(yù)處理模塊、發(fā)電機(jī)組、火炬和送 電系統(tǒng)構(gòu)成；所述氣體收集系統(tǒng)通過管道與預(yù)處理模塊連接，預(yù)處理模塊的輸出端分別連 接發(fā)電機(jī)組和火炬，所述發(fā)電機(jī)組通過送電系統(tǒng)將所發(fā)電力并入電網(wǎng)；所述填埋氣預(yù)處理 模塊、發(fā)電機(jī)組和火炬的輸出管道內(nèi)均安裝有溫度變送器、壓力變送器和氣體潤輪流量計(jì)， 所述預(yù)處理模塊的輸出口還安裝有紅外甲焼濃度傳感器，所述火炬筒的燃燒處設(shè)置熱電偶 一套；所述發(fā)電機(jī)組的輸出端設(shè)有變電系統(tǒng)計(jì)量柜，在變電系統(tǒng)計(jì)量柜上設(shè)置有雙向電表； 所述CDM計(jì)量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由工控機(jī)、通訊模塊和CDM計(jì)量PLC構(gòu)成，所述通訊模塊與 數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)中的發(fā)電機(jī)組和雙向電表通訊連接；所述CDM計(jì)量PLC通過通訊模塊與工控 機(jī)連接。
[0007] -種填埋氣發(fā)電CDM計(jì)量的計(jì)算方法如下：
[0008] 通過溫度變送器、壓力變送器和氣體潤輪流量計(jì)測(cè)量到模塊流量補(bǔ)償?shù)臍怏w溫度 Tt、預(yù)處理模流量補(bǔ)償?shù)臍怏w壓力Pt、預(yù)處理模實(shí)際流量Ft、發(fā)電流量補(bǔ)償?shù)臍怏w溫度Te、 發(fā)電流量補(bǔ)償?shù)臍怏w壓力Pe、預(yù)處理模實(shí)際流量化、火炬流量補(bǔ)償?shù)臍怏w溫度Tf、火炬流 量補(bǔ)償?shù)臍怏w壓力Pf和氣火炬實(shí)際流量Ff的數(shù)據(jù)；紅外甲焼濃度傳感器測(cè)量甲焼體積含 量WcM;通過熱電偶一套測(cè)量火炬的燃燒溫度Tfbf。；通過電表測(cè)量發(fā)電機(jī)組輸出的電量累 計(jì)ELpj和從電網(wǎng)上購電累計(jì)ECpj;通過程序累計(jì)測(cè)量電廠運(yùn)行時(shí)間t、l#機(jī)組運(yùn)行時(shí)間tl和2#機(jī)組運(yùn)行時(shí)間t2 ;同時(shí)測(cè)量火炬運(yùn)行時(shí)間tfbf。；
[0009] 具體的計(jì)算步驟如下：
[0010] (1)標(biāo)準(zhǔn)流量的計(jì)算：
，式中：
[0011] F。一填埋氣標(biāo)準(zhǔn)流量，單位為NmVh;
[0012] P-工作狀態(tài)下的氣體壓力，單位為表壓kPa;
[001引 P。一環(huán)境大氣壓，取lOlkPa;
[0014] P。一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，取lOlkPa;
[0015] Τ〇-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的絕對(duì)溫度，取273. 15k;
[0016] T一工作狀態(tài)下的氣體溫度，單位為°C;
[0017] F-流量計(jì)測(cè)量的實(shí)際流量，單位為m3/h;
[001引取T=Tt、P=Pt和F=Ft,帶入式①得到標(biāo)準(zhǔn)流量Ft。；耳XT=Te、P=化和F=Fe，帶入式①得到發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)流量F。。；取T=Tf、P=Pf和F=阿，帶入式①得到火炬標(biāo) 準(zhǔn)流量Ff。；
[0019] (2)發(fā)電甲焼消耗量計(jì)算：計(jì)算機(jī)程序采用瞬時(shí)流量F。。與在線甲焼濃度值WcM和 甲焼密度常數(shù)相乘后按砂進(jìn)行無窮累計(jì)：
[0020]
[0021]，式中：
[002引 MDeleetriuty-實(shí)際消耗的甲焼量，單位為tCH* ;
[002引
一按砂累計(jì)的甲焼量，單位為tCH4 ;
[0024] F。。一發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)流量，單位為Nm3/h;
[002引 WcH4-填埋氣甲焼濃度；
[0026] Dch4-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下甲焼的密度，單位為0. 〇〇〇7168t/Nm3 ;
[0027] (3)火炬甲焼消耗量計(jì)算：
[002引當(dāng)Tfiare> 50(TC，tfiare> 40 分鐘
[0029]
[0030] MDfiare化=0
[0031] (式⑨），式中：
[0032] 按小時(shí)為計(jì)算周期進(jìn)行火炬減排甲焼量的累計(jì)；在一個(gè)周期中，當(dāng)火炬燃燒溫度 超過50(TC的時(shí)間大于40分鐘，火炬效率取90%，否則取0不計(jì)入減排量；
[00對(duì) MDfiarEd-火炬實(shí)際消耗的甲焼量，單位為tCH4 ;
[0034]
-按小時(shí)累計(jì)火炬消耗甲焼量，單位為tCH4 ;
[00對(duì) MDfiarEdh-小時(shí)累計(jì)周期內(nèi)火炬消耗甲焼量，單位為tCH4;
[0036] Ff。一火炬標(biāo)準(zhǔn)流量，單位為Nm3/h;
[0037] ηflare一火炬效率，取值為90%;
[003引 WcH4-填埋氣甲焼濃度；
[0039] Dch4-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下甲焼的密度，單位為0. 〇〇〇7168t/Nm3 ;
[0040] (4)總甲焼消耗量計(jì)算：
[0041] MDproie" =MDfiared+MDelectriuty(式④），式中：
[004引 MDfiarEd-火炬實(shí)際消耗的甲焼量，單位為tCH4 ;
[004引 MDeWriuty-發(fā)電消耗的甲焼量，單位為tCH4 ;
[0044] MDpwect-項(xiàng)目消耗的甲焼量，單位為tCH4 ;
[0045] (5)基準(zhǔn)線減排量計(jì)算：
[004引邸=MDp" ,6"XGWPch4+EL"XCEFelec,BL(式⑤）
[0047]，式中：
[004引 MDpwect-發(fā)電消耗的甲焼量，單位為tCH4 ;
[0049] BE-基準(zhǔn)線減排量累計(jì)，單位為tC〇2e;
[0050] GWPcm-甲焼全球變暖因子，單位為21tC〇2e/tCH4 ;
[00川 CEFeiecBL-替代電量二氧化碳排放因子，單位為0. 7691tC02e/MWh;
[0052] ELu-填埋氣發(fā)電產(chǎn)生的電量，單位為MWh;
[0053] (6)總減排量計(jì)算：
[0054] ER=邸-PE=邸-ECpjXCEFeiec,BLX(1+0. 2)(式⑧）
[00巧]式中：
[0056] ER一項(xiàng)目減排量累計(jì)，單位為tC〇2e;
[0057] BE-基準(zhǔn)線減排量累計(jì)，單位為tC〇2e;
[005引 ECpj-項(xiàng)目下網(wǎng)電量，單位為MWh;
[00則 CEFeiecBL-替代電量二氧化碳排放因子，單位為0. 7691tC02e/MWh。
[0060] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0061] (1)自動(dòng)化程度高，人員勞動(dòng)強(qiáng)度大幅度降低；
[0062] (2)設(shè)計(jì)的計(jì)算方法與方法學(xué)要求完全吻合，便于核查工作的開展，提高了核查的 效率；
[0063] (3)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度很高，數(shù)據(jù)通過定時(shí)紙質(zhì)報(bào)表和數(shù)據(jù)庫備份，保證了測(cè)試數(shù)據(jù)的安 全。
【附圖說明】
[0064] 圖1為填埋氣發(fā)電CDM計(jì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0065] 圖2為填埋氣發(fā)電CDM計(jì)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0066] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0067] 請(qǐng)參閱圖1~2,本發(fā)明實(shí)施例中，一種填埋氣發(fā)電CDM計(jì)量系統(tǒng)及其計(jì)算方法，包 括數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)和CDM計(jì)量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)由五個(gè)部分組成；填埋 場(chǎng)的氣體收集系統(tǒng)、填埋氣預(yù)處理模塊、發(fā)電機(jī)組、火炬和送電系統(tǒng)；所述填埋氣由氣體收 集系統(tǒng)將采集的填埋氣通過預(yù)處理模塊過濾凈化穩(wěn)壓，將潔凈穩(wěn)定的填埋氣送發(fā)電機(jī)組燃 燒發(fā)電，廢氣通過火炬焚燒，發(fā)電機(jī)組通過送電系統(tǒng)將所發(fā)電力并入電網(wǎng)中。
[0068] 為實(shí)現(xiàn)減排量的計(jì)量，需要在現(xiàn)場(chǎng)布置的測(cè)點(diǎn)位置與對(duì)應(yīng)測(cè)量的參數(shù)獲得方式如 下：
[0069] (1)在預(yù)處理模塊的填埋氣總管出口處安裝有：溫度變送器（預(yù)處理模塊用于流 量補(bǔ)償?shù)臍怏w溫度Tt)、壓力變送器（預(yù)處理模用于流量補(bǔ)償?shù)臍怏w壓力Pt)和氣體潤輪流 量計(jì)（預(yù)處理模實(shí)際流量Ft)，從而通過理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)流量FtO;同時(shí)還 安裝紅外甲焼濃度傳感器（即甲焼體積含量WcM);測(cè)量數(shù)據(jù)通過補(bǔ)償計(jì)算得到收集到未處 理的填埋氣總量；
[0070] 似在發(fā)電機(jī)組填埋氣分支管道上安裝有；溫度變送器（用于發(fā)電流量補(bǔ)償?shù)臍?體溫度Te)、壓力變送器（用于發(fā)電流量補(bǔ)償?shù)臍怏w壓力Pe)和氣體潤輪流量計(jì)（預(yù)處理模 實(shí)際總流量化）；從而通過理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算得到發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)流量化0 ;測(cè)量數(shù)據(jù)通過補(bǔ) 償計(jì)算得到項(xiàng)目發(fā)電利用的填埋氣總量；
[0071] (3)在火炬填埋氣分支管上安裝有；溫度變送器（用于火炬流量補(bǔ)償?shù)臍怏w溫度 Tf)、壓力變送器（用于火炬流量補(bǔ)償?shù)臍怏w壓力Pf)和氣體潤輪流量計(jì)（火炬實(shí)際流量 Ff)，從而通過理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算得到火炬標(biāo)準(zhǔn)流量FfO;且火炬筒的燃燒處設(shè)置熱電 偶一套，用于測(cè)量火炬的燃燒溫度Tflare;測(cè)量數(shù)據(jù)通過補(bǔ)償計(jì)算得到火炬焚燒的填埋氣 總量；
[0072] (4)所述發(fā)電機(jī)組的輸出端設(shè)有變電系統(tǒng)計(jì)量柜，在變電系統(tǒng)計(jì)量柜上設(shè)置有雙 向電表，通過電表測(cè)量出項(xiàng)目?jī)舭l(fā)電量（即發(fā)電機(jī)組輸出的電量累計(jì)ELPJ)和自用電量 (即從電網(wǎng)得到的電量ECPJ);
[0073] (5)工時(shí)計(jì)算；通過程序累計(jì)測(cè)量發(fā)電廠和發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間，即得電廠運(yùn)行時(shí) 間t、l#機(jī)組運(yùn)行時(shí)間tl、2#機(jī)組運(yùn)行時(shí)間t2 ;同時(shí)按程序要求每計(jì)時(shí)單位內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)火 炬溫度條件下的測(cè)量火炬運(yùn)行時(shí)間Tflare。
[0074] 進(jìn)一步，所述CDM計(jì)量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由工控機(jī)、通訊模塊和CDM計(jì)量PLC構(gòu) 成，所述通訊模塊與發(fā)電機(jī)組和雙向電表建立通訊，得到發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間和雙向計(jì)量的 電量累計(jì)值；通過CDM計(jì)量化C采集模擬信號(hào)并進(jìn)行計(jì)算，并將采集數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果W通訊 的方式