TCAS 454-2020 火力发电企业二氧化碳排放在线监测技术要求

emittedfromthermal2020-11-30发布2020-11-30实施IⅡ 1 13术语和定义 14系统的组成 24.1概述 24.2参数测量系统 2 3 35.1外观要求 35.2工作条件要求 3 45.4数据采集与处理系统要求 46系统安装要求 4 57.1数据采集 57.2数据输出 58质量保证 5 58.2检测质量保证 68.3运行质量保证 6附录A(规范性附录)数据计算及处理 7 7 7 9 II火力发电企业二氧化碳排放在线监测技术要求本标准规定了火力发电企业烟气二氧化碳排放在线监测系统(简称CDEMS)中的主要监测项目、性能指标、安装要求、数据采集处理方式、数据记录格式以及质量保证。本标准适用于火力发电企业产生的二氧化碳排放量的在线监测。采用化石燃料(煤、天然气、石油等)为能源的工业锅炉、工业炉窑的二氧化碳排放量在线监测可参照执行。下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T10180工业锅炉热工性能试验规程GB/T16157固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法HJ75固定污染源烟气(SO₂、NOx、颗粒物)排放连续监测技术规范HJ76固定污染源烟气(SO₂、NOx、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法HJ212污染源在线自动监控(监测)系统传输标准下列术语和定义适用于本文件。对火力发电企业固定源烟气排放的二氧化碳进行连续地、实时地自动监测，简称CDEM。连续监测火力发电企业固定源烟气二氧化碳排放量所需要的全部设备，简称CDEMS。在温度273K,压力为101325Pa条件下不含水汽的烟气。在特定时间段内向大气排放的二氧化碳总质量。2烟道或管道断面的几何中心区域，区域面积不超过烟道或管道断面面积的1%。参比方法referencemethod用于与CDEMS测量结果相比较的国家或行业发布的标准方法。定期切换regularswitching为延长设备运行时数，为设备定期检修创造良好的检修时间，为减少CDEMS由于检测模块或其他设备故障导致的非计划停运而产生监测数据不全的情况，而对设备定期进行轮换运行。系统响应时间systemresponsetime二氧化碳排放在线监测系统中的参数测量系统自通入标准气体的时刻起，到分析仪示值达到标准气体标称值90%的时刻止，中间的时间间隔。从数据采集与控制系统在获得分析仪示值的时刻起，将该数据通过有线或无线传输到数据处理系统的时刻止，中间的时间间隔。4系统的组成4.1概述CDEMS由参数测量系统和数据采集与处理系统组成，见示意图1。4.2参数测量系统参数测量系统包括：大气压力测量模块、流速测量模块、压力测量模块、温度测量模块、湿度测量模块、O₂含量测量模块、CO₂及CO含量测量模块、外购电量测量模块。分别测量大气压力、3烟气流速、烟气表压、烟气温度、烟气湿度、烟气中氧含量、烟气中CO₂及CO含量、外购电量。4.3数据采集与处理系统数据采集与处理系统包括：数据采集与控制系统、数据处理系统、远程通讯系统。数据采集与控制系统控制采样与测量的频率并存储数据。数据处理系统计算烟气中二氧化碳排放浓度和累计排放量。远程通讯系统将数据和图文传输至数据监控中心。远程通讯系统显数据采集与控制系统数据处理系统数据监控中心示图1二氧化碳排放在线监测系统组成示意图5系统技术要求5.1外观要求5.1.1CDEMS应具有产品铭牌，铭牌上应标有仪器名称、型号、生产单位、出厂编号、制造日期等信息。5.1.2CDEMS仪器表面应完好无损，无明显缺陷，各零、部件连接可靠，各操作键、按钮使用灵活，定位准确。5.1.3CDEMS主机面板显示清晰，涂色牢固，字符、标识易于识别，不应有影响读数的缺陷。5.1.4CDEMS外壳或外罩应耐腐蚀、密封性能良好、防尘、防雨。5.2工作条件要求a)室内环境温度：(15～35)℃;室外环境温度(-20～50)℃;b)相对湿度：≤85%c)大气压：(80～106)kPa;45.3测量模块性能指标要求5.3.1大气压力和压力测量模块压力精度满足GB/T10180规定的压力测量采用的压力表使用精度等级的要求。5.3.2流速测量速度相对误差满足HJ76规定的速度测量相对误差范围的要求。5.3.3湿度测量湿度测量精度满足GB/T10180规定湿度显示仪表精度的要求。温度测量精度满足GB/T10180规定的温度显示仪表精度的要求。5.3.5O₂含量测量模块或CO₂含量测量模块氧气和二氧化碳测量模块线性误差满足HJ76规定的氧气和二氧化碳测量仪器的线性误差的要求。氧气和二氧化碳测量模块相对准确度满足GB/T10180规定的CO₂、O₂的测量相对准确度的要5.4数据采集与处理系统要求5.4.1数据存储数据处理系统应能保证存储原始数据，能够自动或根据指令将所采集的各种信息发送回控制中5.4.2数据查询和检索数据处理系统应能显示仪器现场工作状态，可设置条件查询和显示历史数据，打印各种图表，实时显示二氧化碳排放数据和相关烟气参数。能够每分钟获得一个累积排放量，能显示和打印测试数据，由用户自定义时间段，生成小时、日、月、季报表，报表中给出累计排放量、单位发电排放、CDEMS应具有数据通讯功能，周期地采集各个现场数据采集器发来的各种信息，进行处理、存储、显示相应数据。提供网络接入功能，向数据监控中心定时传输数据和图表，并随时接受数据查传输协议应采用标准化传输协议，满足HJ212规定的传输协议要求。6系统安装要求CDEMS应按照HJ75规定安装位置，安装在能准确可靠地连续监测烟气中二氧化碳排放状况的位置上。具体安装要求如下：5a)应位于除尘、脱硫脱硝设备下游；b)应优先选择在垂直管段和烟道负压；c)测定位置尽可能选择在气流稳定的断面，避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。具体测定位置要求可按照GB/T16157规定的测定位置要求；d)测量点应位于或接近烟道断面的矩心区；e)在每个烟道上或总排气管上安装监测性能相同的二氧化碳排放在线监测设备。7系统数据采集和输出7.1数据采集7.1.1按用户定义的数据频率进行数据收集，并对缺失数据段进行记录，如果出现10s以上(含10s)数据缺失，则自动切换备用设备并通知运行人员进行检查。7.1.2数据计算及处理按照附录A给出的方法进行。7.2数据输出参照表B.1、表B.2、表B.3的形式记录监测结果并将系统监测数据上报数据监测中心。报表中应给出累计排放量、单位发电排放、单位供热排放等指标。8质量保证8.1.1安装要求安装位置和现场配套环境条件应符合HJ75的相关要求。原则上要求一个固定二氧化碳排放源安装一套二氧化碳排放在线监测系统。若一个固定二氧化碳排放源先通过多个烟道或管道后进入该固定污染源的总排气管时，应尽可能将二氧化碳排放在线监测系统安装在总排气管上，但要便于用参比方法校准烟气流速连续监测系统；不应只在其中一个烟道或管道上安装二氧化碳排放在线监测设备，并将测定值作为该固定源的排放监测结果；但允许在每个烟道或管道上安装相同的监测设备。8.1.2二氧化碳排放烟囱或烟道设置的采样平台和爬梯二氧化碳排放烟囱或烟道设置的采样平台和爬梯应符合HJ75的相关要求，采样平台应易于达到，有足够的工作空间，安全且便于操作；应牢固并有符合要求的安全措施。采样平台设置在高空时，应有通往平台的折梯、旋梯或升降梯。68.1.3系统校准二氧化碳排放监测系统准确度达不到要求时，应按照第6章系统安装要求对系统进行全面检查，必要时，可按公式(1)和公式(2)对二氧化碳排放在线监测系统监测数据进行调节；经调节仍不能准确测量时，应另选择有代表性的位置安装二氧化碳排放在线监测系统，重新进行检测。8.2检测质量保证8.2.1二氧化碳排放在线监测系统应在固定源正常排放二氧化碳的条件下进行。初检和复检时，应有专人负责监督工况，排放单位应根据相关标准工作的要求调整工况或净化设备的运行参数，在测试期间保持相对稳定。8.2.2应尽可能使用同一台采样器和同一根采样枪进行二氧化碳排放在线监测系统的相关校准和准确度测试。在测量前进行流量和气密性等运行检查，保证采样器功能正常。8.2.3参比测量法应采用国家或行业发布的标准分析方法，可参照《中国发电企业温室气体排放核算方法与报告指南(试行)》、《中国电网企业温室气体核算方法与报告指南(试行)》、《广东省火力发电企业二氧化碳排放信息报告指南(试行)》等。8.2.4二氧化碳排放在线监测系统进行零点和量程校准时，原则上要求零气和标准气体与样品气体通过的路径(如：采样探头、采样管、过滤器、调节器)相同。8.2.5监测期间除进行系统零点和量程校准外，不应对系统进行计划外的维护、检修和调节。8.3运行质量保证8.3.1二氧化碳排放在线监测系统需要保证运行可靠，且维护简单快捷，运行期间对系统质量保证a)用零气和高浓度标准气体或校准装置校准一次系统的零点和量程，此期间的零点和量程漂移符合HJ75的相关要求；b)不超过3个月维护一次采样探头滤料，不超过3个月维护一次净化稀释空气的除湿、滤尘c)应使用在有效期内的标准物质。8.3.2当出现10s及以上的数据缺失后，判断二氧化碳排放检测系统发生系统性缺陷，并切换备用设备继续数据采集，并通过报警装置通知运行人员。企业需按照企业运行设备定期试验和切换管理标准对设备进行定期切换运行。7(规范性附录)数据计算及处理A.1烟气流量的计算A.1.1实际工况湿烟气流量计算实际工况下的湿烟气流量Vs按式(A.1)计算：vs——测定断面的湿排气平均流速，单位为米每秒(m/s)A.1.2标准状态下干烟气流量计算标准状态下干烟气流量Vsn按式(A.2)计算：Tct——烟气温度，单位为摄氏度(℃);Pt——烟气压力，单位为帕(Pa);ψ——烟气中含湿量，用百分数表示(%)。A.2二氧化碳排放速率和排放量计算二氧化碳排放在线监测系统主要通过检测烟气的流量(单位时间内流过的体积)和CO₂的体积浓度来得到CO₂排放率和排放量。烟气温度、烟气压力、烟气含湿量用来进行标准量之间的折算。A.2.2二氧化碳排放速率计算按式(A.3)计算烟气压力：P₀——环境压力，单位为帕(Pa);按式(A.4)计算数据缺失段二氧化碳排放量：8L——数据缺失段二氧化碳排放量，单位为千克(为方便计算，可选取120s(如能提供准确可信数据则以实际时间为准),单位为秒(s);ψ——烟气湿度，用百分数表示(%);T——烟气温度，单位为摄氏度(℃);0co——烟道中一氧化碳体积分数，用百分数表示(%);0co₂——烟道中二氧化碳的体积分数，用百分数表示(%);k——系数，若无缺失数据，则为0,若有缺失数据，则为1。按式(A.5)计算二氧化碳排放速率：Mco₂——二氧化碳排放速率，单位为千克每小时(kg/h)。A.2.3外购电力二氧化碳排放量计算E——外购电力产生的二氧化碳排放量，单位为吨(t);AD——发电企业外购入电量，单位为兆瓦时(MWh);A.2.4火力发电企业二氧化碳排放总量计算发电企业可按式(A.7)、(A.8)、(A.9)、(A.10)计算每天、每月、每季、每年的总二氧化碳排Ga——二氧化碳日排放量，单位为吨(t);Mco₂h₁——该天中第i小时二氧化碳排放量，单位为千克(kg);E₁——该天中第i小时外购电力二氧化碳排放量，单位为吨(t);Gm——二氧化碳月排放量，单位为吨(t);Mco₂d₁——该月中第i天的二氧化碳排放量，单位为吨(t);G₄-—二氧化碳季排放量，单位为吨(t);Mco₂d{——该季中第i天的二氧化碳排放量，单位为吨(t);Gy-—二氧化碳年排放量，单位为吨(t);9…