[发明专利]一种填埋气发电CDM计量系统及其计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电行业温室气体减排量计量与测试领域，具体是一种填埋气发电CDM计量系统及其计算方法。

背景技术

填埋处理后的生活垃圾在厌氧菌群的作用下，产生一种甲烷含量达到50％左右的气体，称之为填埋气。而甲烷气体是一种典型的温室气体，其温室效应是二氧化碳的21倍。通过利用填埋气发电可以实现温室气体的减排，减排温室气体当量(以二氧化碳计)可以按照联合国清洁发展机制进行交易。如何测算出准确和可以通过联合国委托的第三方审核的减排数据是填埋气发电项目中一项非常重要的工作。

联合国提供了监测减排量的要求，但在实际项目计量系统的设计各不相同。在实践过程中，经常出现检测方法或计量结果与监测要求差距较大而导致减排量不能被记入的情况出现，对项目造成经济损失。甚至有的项目花费大量成本全套引进外方昂贵的计量系统，由于设计复杂，在实际运行中效果也并不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现减排量的实时计量，使数据准确可靠，自动化程度高，操作维护简单，确保了多个填埋气发电项目通过核查，得到减排收益，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种填埋气发电CDM计量系统，包括数据采集机构和CDM计量系统网络拓扑结构，所述数据采集机构由填埋场的气体收集系统、填埋气预处理模块、发电机组、火炬和送电系统构成；所述气体收集系统通过管道与预处理模块连接，预处理模块的输出端分别连接发电机组和火炬，所述发电机组通过送电系统将所发电力并入电网；所述填埋气预处理模块、发电机组和火炬的输出管道内均安装有温度变送器、压力变送器和气体涡轮流量计，所述预处理模块的输出口还安装有红外甲烷浓度传感器，所述火炬筒的燃烧处设置热电偶一套；所述发电机组的输出端设有变电系统计量柜，在变电系统计量柜上设置有双向电表；所述CDM计量系统网络拓扑结构由工控机、通讯模块和CDM计量PLC构成，所述通讯模块与数据采集机构中的发电机组和双向电表通讯连接；所述CDM计量PLC通过通讯模块与工控机连接。

一种填埋气发电CDM计量的计算方法如下：

通过温度变送器、压力变送器和气体涡轮流量计测量到模块流量补偿的气体温度Tt、预处理模流量补偿的气体压力Pt、预处理模实际流量Ft、发电流量补偿的气体温度Te、发电流量补偿的气体压力Pe、预处理模实际流量Fe、火炬流量补偿的气体温度Tf、火炬流量补偿的气体压力Pf和气火炬实际流量Ff的数据；红外甲烷浓度传感器测量甲烷体积含量w_CH4；通过热电偶一套测量火炬的燃烧温度T_flare；通过电表测量发电机组输出的电量累计EL_PJ和从电网上购电累计EC_PJ；通过程序累计测量电厂运行时间t、1#机组运行时间t1和2#机组运行时间t2；同时测量火炬运行时间t_flare；

具体的计算步骤如下：

(1)标准流量的计算：(式①)，式中：

F₀—填埋气标准流量，单位为Nm³/h；

P—工作状态下的气体压力，单位为表压kPa；

P_a—环境大气压，取101kPa；

P₀—标准大气压，取101kPa；

T₀—标准状态下的绝对温度，取273.15k；

T—工作状态下的气体温度，单位为℃；

F—流量计测量的实际流量，单位为m³/h；

取T＝Tt、P＝Pt和F＝Ft,带入式①得到标准流量F_t0；取T＝Te、P＝Pe和F＝Fe，带入式①得到发电标准流量F_e0；取T＝Tf、P＝Pf和F＝Ff，带入式①得到火炬标准流量F_f0；

(2)发电甲烷消耗量计算：计算机程序采用瞬时流量F_e0与在线甲烷浓度值W_CH4和甲烷密度常数相乘后按秒进行无穷累计：