燃?xì)怆姀SGHG 計(jì)算方法探討

監(jiān) 勇

（中國(guó)海洋石油總公司節(jié)能減排監(jiān)測(cè)中心 天津 300452）

溫室氣體（GHG）指的是大氣中能吸收地面反射的太陽(yáng)輻射，并重新發(fā)射輻射的一些氣體；全球溫室氣體的增加將導(dǎo)致全球氣溫變暖、生態(tài)系統(tǒng)破壞，引發(fā)冰蓋融化、極端天氣、干旱和海平面上升[1]。

2005年2月16日，《京都議定書》正式生效，首次以法規(guī)的形式限制溫室氣體排放。碳盤查中溫室氣體主要包括二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、全氟碳化物、氫氟碳化物、六氟化硫[2]；碳排放量核算方法主要有在線監(jiān)測(cè)法、移動(dòng)監(jiān)測(cè)法、時(shí)間比法、負(fù)荷法、質(zhì)量比法、質(zhì)量平衡（碳平衡）法、排放因子法。隨著中國(guó)對(duì)碳排放的重視和碳交易的實(shí)施，準(zhǔn)確計(jì)算企業(yè)的碳排放量變得非常重要，我們對(duì)燃?xì)怆姀S溫室氣體排放的多種計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比，為同類企業(yè)和政府進(jìn)行碳排放量計(jì)算提供了依據(jù)。

1 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

1.1 企業(yè)概況

電廠燃料為L(zhǎng)NG，作為調(diào)峰電廠，已建設(shè)4套燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組，機(jī)組設(shè)備采用日本三菱公司生產(chǎn)的M701F燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組，一拖一單軸布置。余熱鍋爐為比利時(shí)CMI公司技術(shù)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的三壓、再熱、立式、無補(bǔ)燃、自然循環(huán)余熱鍋爐。

1.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和設(shè)備

監(jiān)測(cè)位置位于2號(hào)燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的煙道排放監(jiān)測(cè)口,監(jiān)測(cè)設(shè)備為德國(guó)testo350加強(qiáng)型煙氣分析儀和瑞士羅卓尼克公司生產(chǎn)的HyGroPalm22溫濕度儀。

1.3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包括煙氣的溫度、大氣壓力、CO2濃度、CO濃度、O2濃度、CH4濃度、煙氣動(dòng)壓、煙氣靜壓、水蒸氣絕對(duì)濕度和環(huán)境溫度；由于燃?xì)怆姀S為調(diào)峰電廠，負(fù)荷變動(dòng)范圍大，機(jī)組的啟停需要依據(jù)下游用戶的需求而定，為了保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，我們于2013年3月、5月、7月分別對(duì)2號(hào)機(jī)組進(jìn)行3次實(shí)地監(jiān)測(cè)，共監(jiān)測(cè)16次，每次監(jiān)測(cè)時(shí)讀取6組數(shù)據(jù)，計(jì)算時(shí)取6組平均值（為了減少人為誤差）。

1.4 監(jiān)測(cè)方法

本次監(jiān)測(cè)過程對(duì)采樣工況、采樣位置、采樣孔等按照固定源廢氣監(jiān)測(cè)規(guī)范和固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法進(jìn)行了核準(zhǔn)[3-4]，移動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器經(jīng)過校準(zhǔn)后用于本次監(jiān)測(cè)。

按照?qǐng)A形煙道分環(huán)及采樣點(diǎn)數(shù)的確定原則以及采樣點(diǎn)距煙道內(nèi)壁距離要求，在實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中，采樣點(diǎn)距煙道內(nèi)壁距離取5點(diǎn)（采取中心對(duì)稱原則，默認(rèn)兩邊對(duì)稱點(diǎn)數(shù)值相同），因電廠煙道壁厚3cm，監(jiān)測(cè)孔外有法蘭突出外壁15cm，內(nèi)有一段鋼管距外壁20cm，所以采樣點(diǎn)距煙道內(nèi)壁距離理論值和實(shí)際值見表1。

表1 采樣點(diǎn)距煙道內(nèi)壁距離 （單位：厘米）

2 收集數(shù)據(jù)

每次監(jiān)測(cè)完成后，都會(huì)收集在線監(jiān)測(cè)數(shù)值，監(jiān)測(cè)時(shí)間段、監(jiān)測(cè)當(dāng)天的設(shè)備燃料消耗狀況，設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷、時(shí)間以及燃料熱值、組分分析等。

3 數(shù)據(jù)處理

按照在線監(jiān)測(cè)法（CEMS）、移動(dòng)監(jiān)測(cè)法、時(shí)間比法、負(fù)荷法、質(zhì)量比法、質(zhì)量平衡（碳平衡）法、排放因子法對(duì)2號(hào)機(jī)組GHG排放量進(jìn)行計(jì)算[5]；首先根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和收集的監(jiān)測(cè)時(shí)間段相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出監(jiān)測(cè)時(shí)間段GHG排放量，然后依據(jù)收集的當(dāng)天相關(guān)數(shù)據(jù)拓展到監(jiān)測(cè)當(dāng)天GHG排放量，最后計(jì)算出2013年上半年GHG排放量。

監(jiān)測(cè)時(shí)間段移動(dòng)監(jiān)測(cè)、在線監(jiān)測(cè)、質(zhì)量平衡法、IPCC排放因子方法計(jì)算結(jié)果比較見圖1，圖中每條曲線最后一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)為該種核算方法結(jié)果加權(quán)平均值，以監(jiān)測(cè)時(shí)間作為權(quán)重。移動(dòng)監(jiān)測(cè)與在線監(jiān)測(cè)核算結(jié)果比較見表2。

圖1 監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)GHG 排放量

表2 移動(dòng)監(jiān)測(cè)與在線監(jiān)測(cè)核算結(jié)果比較

以監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)資料，采用質(zhì)量比法、時(shí)間比法、負(fù)荷法、質(zhì)量平衡法、CEMS法和排放因子法多種核算方法對(duì)電廠監(jiān)測(cè)當(dāng)天的GHG排放情況見圖2，圖中曲線最后一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)為該種核算方法結(jié)果算術(shù)平均值。最后計(jì)算出2013年上半年GHG排放量，見表3。

圖2 監(jiān)測(cè)當(dāng)天GHG 排放量

表3 2013 年上半年GHG 排放量 （單位：萬(wàn)噸）

通過數(shù)據(jù)可以看出，電廠自身的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)最低，這與監(jiān)測(cè)時(shí)間段內(nèi)在線監(jiān)測(cè)核算結(jié)果較低的趨勢(shì)一致，而其它幾種核算方法結(jié)果較為接近。統(tǒng)計(jì)學(xué)里認(rèn)為平均值相同的情況下還需要關(guān)注數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，體現(xiàn)在其數(shù)據(jù)的方差或標(biāo)準(zhǔn)差上，此數(shù)據(jù)越大，表明數(shù)據(jù)波動(dòng)越大，數(shù)據(jù)穩(wěn)定性越不好。通過表4看出，負(fù)荷法最為穩(wěn)定。

表4 核算方法穩(wěn)定性分析

4 結(jié)論與建議

4.1 在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)最為準(zhǔn)確，移動(dòng)監(jiān)測(cè)次之，排放因子法最不準(zhǔn)確。

4.2 對(duì)質(zhì)量比法、時(shí)間比法和負(fù)荷法進(jìn)行方差分析，可以看出三種核算方法中負(fù)荷法數(shù)據(jù)最為穩(wěn)定，質(zhì)量比法次之，時(shí)間比法最不穩(wěn)定。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與電廠在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)該相符，可本次監(jiān)測(cè)有偏差，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)移動(dòng)監(jiān)測(cè)因?qū)嶋H取樣點(diǎn)和理論值存在偏差，造成監(jiān)測(cè)結(jié)果比在線監(jiān)測(cè)結(jié)果偏高；如移動(dòng)監(jiān)測(cè)時(shí)實(shí)際取樣點(diǎn)和理論值存在偏差，要根據(jù)實(shí)際情況給與修正（因煙道內(nèi)有一段鋼管，造成第1采樣點(diǎn)實(shí)際值多出10cm）。

4.4 經(jīng)過多種方法核算GHG排放量，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量平衡法和排放因子法核算結(jié)果的準(zhǔn)確程度嚴(yán)重依賴質(zhì)量計(jì)量、組分分析以及氧化率的準(zhǔn)確性，為能更準(zhǔn)確地獲得相關(guān)設(shè)備的GHG排放量情況，需要依賴現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)或移動(dòng)監(jiān)測(cè)。

4.5 利用移動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)核算某段時(shí)間內(nèi)的GHG排放量時(shí)，結(jié)果顯示時(shí)間比法誤差較大；負(fù)荷法由于不依賴于質(zhì)量，同時(shí)考慮了負(fù)荷的影響，具有更好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和理論基礎(chǔ)，推薦采用負(fù)荷法計(jì)算GHG排放量。

4.6 對(duì)于實(shí)施監(jiān)測(cè)有困難的企業(yè)，若有良好的計(jì)量數(shù)據(jù)，可優(yōu)先采用質(zhì)量平衡法，其次采用排放因子法。

[1]政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC），國(guó)家溫室氣體清單指南[S].2006.

[2]中國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，省級(jí)溫室氣體清單編制指南[S].2012.

[3]固定源廢氣監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[S]（HJ/T397—2007，2008-03-01實(shí)施）.

[4]固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法[S]（GB/T16157—1996）.

[5]環(huán)境保護(hù)部辦公廳.關(guān)于印發(fā)國(guó)控污染源排放口污染物排放量計(jì)算方法的通知.[EB/OL].(2011-02-11).