[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

权利要求书

1.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，其特征在于，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；

S2、使用激光诱导击穿光谱法(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。

2.如权利要求1所述的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，其特征在于，所述的步骤S2中的燃煤收到基含碳量、飞灰含碳量和炉渣含碳量的线性回归方程均如下：

C＝a_C/Si+b_C/SiI_C/Si+b_Al/SiI_Al/Si+b_Fe/SiI_Fe/Si

式中，C为样品含碳量且可以由飞灰含碳量C_fh、炉渣含碳量C_lz和燃煤收到基含碳量C_c代替；a_C/Si、b_C/Si、b_Al/Si、b_Fe/Si为四个回归系数；I_C/Si为碳硅强度比，即碳谱线强度与硅谱线强度之比；I_Al/Si为铝硅强度比，即铝谱线强度与硅谱线强度之比；I_Fe/Si为铁硅强度比，即铁谱线强度与硅谱线强度之比。

3.根据权利要求1所述的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，其特征在于，所述的步骤S3的碳氧化率计算公式如下：

式中，OF为碳氧化率，C_fh为飞灰含碳量，A_ar为燃煤收到基灰分，δ_fh为飞灰中的灰量占入炉燃料总灰分的质量份额，C_lz为炉渣含碳量，δ_lz为炉渣中的灰量占入炉燃料总灰分的质量份额，C_c为燃煤收到基含碳量，为机组除尘效率。

4.根据权利要求1所述的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，其特征在于，所述的步骤S4的碳排放率和碳排放总量计算公式如下：

式中，为二氧化碳排放率(kgCO₂/s)，m为燃煤质量流量(kg/s)，44/12为C与CO₂的换算系数；

式中，为二氧化碳排放总量(kg)，为i时刻的二氧化碳排放率(kgCO₂/s)。

5.根据权利要求2所述的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，其特征在于，所述的步骤S2的燃煤、飞灰和炉渣含碳量线性回归方程是通过以下步骤获得的：

S21、使用传统的化学灼烧失重法测量燃煤、飞灰和炉渣定标样品集的含碳量，燃煤、飞灰和炉渣定标样品集各包含n个子样；使用LIBS方法获得所有定标样品的碳、硅、铝、铁元素谱线强度，这四种元素谱线是通过相关性分析，选取的同类型谱线中与含碳量相关性最高的谱线；计算定标样品的I_C/Si、I_Al/Si和I_Fe/Si；

S22、将S21中获得的I_C/Si、I_Al/Si和I_Fe/Si作为定标数据，按样品类型(燃煤、飞灰或炉渣)依据前述线性回归方程形式进行线性回归，X表示自变量数据，Y表示因变量数据；X和Y分别为：

S23、分别对燃煤含碳量、飞灰含碳量和炉渣含碳量定标样本数据进行逐步回归分析，确定各个方程的全部回归系数，获得燃煤含碳量、飞灰含碳量和炉渣含碳量的线性回归方程。