一种基于碳氢元素的燃煤热值的计算方法及其用途

技术领域

本发明属于燃煤热值计算技术领域，具体涉及一种基于碳氢元素的燃煤热值的计算方法及其用途，尤其是在检验碳排放计算系统中填报数据以及煤质化验结果是否正确中的用途。

背景技术

对电力行业碳排放量的核定当前需要采用计算方法，计算公式中需要对燃煤热值、碳、氢元素含量等参数逐一确定。这种确定主要通过煤质化验，其是针对0.2mm燃煤样品开展化验分析，检测出的原始数据分别为空气干燥基(ad)高位发热量(在本文中也称为燃煤热值)，空气干燥基碳元素含量与空气干燥基氢元素含量，用于企业填报碳排放计算系统中来计算碳排放量。但是电厂最终碳排放量的计算是以收到基(Ar)状态来计算的，这个过程涉及到两种基准下的转换，因此为了避免企业一线操作人员计算错误等，各大型发电集团的普遍处理方法是让一线人员直接在系统内填报原始数据(空气干燥基)，将两种基准转化公式附在软件后台，由软件自动计算出收到基数据并最终核算出企业碳排放量。

当前针对燃煤热值计算的方法有工业分析经验公式和元素分析经验公式两种，这两种公式的自变量参数均较多，其中工业分析经验公式主要涉及煤的空气干燥基水份、灰分、挥发分等，而元素分析经验公式则涉及到碳、氢、氧、氮、硫等多个指标。由于当前电力行业上报碳排放时需要填报碳、氢元素含量，因此企业对元素分析的测量一般仅测量碳、氢两个元素的含量，这就导致企业主要依靠工业分析经验公式计算燃煤热值。然而，该工业分析经验公式的计算结果准确率相对较低，且难以保证碳排放计算系统中填报的数据准确。

另外，由于在影响燃煤热值的多种元素中，碳元素为影响燃煤热值的最大变量，因此现有技术中还直接给出了以碳元素为单自变量的燃煤热值与碳元素的关系，然而经实际生产验证这种关系式准确度也不高，并且也难以保证碳排放计算系统中填报的数据准确。

发明内容

针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明一个方面提供一种基于碳氢元素的燃煤热值的计算方法，其中所述燃煤热值NCV

上述方法中，所述燃煤热值NCV

上述方法中，所述燃煤热值NCV

NCV

式中：

NCV

C

H

上述方法中，式(1)所示的方程为二元一次方程，不含二次关系。

上述方法中，所述燃煤为烟煤，所述燃煤热值NCV

NCV

其中：

NCV

C

H

上述方法中，所述燃煤为褐煤，所述燃煤热值NCV

NCV

其中：

NCV

C

H

本发明另一方面提供一种检验烟煤碳排放计算系统中填报数据是否正确的方法，该烟煤碳排放计算系统中填报的数据包括作为烟煤空气干燥基高位发热量的燃煤热值Y

Y

其中：

Y

Y

Y

判断标准为：

若烟煤碳排放计算系统中填报的数据Y

本发明另一方面还提供一种检验褐煤碳排放计算系统中填报数据是否正确的方法，该褐煤碳排放计算系统中填报的数据包括作为褐煤空气干燥基高位发热量的燃煤热值H

H

其中：

H

H

H

判断标准为：

若褐煤碳排放计算系统中填报的数据H

本发明又一方面还提供一种检验烟煤的煤质化验结果是否正确的方法，所述烟煤的煤质化验结果包括作为烟煤空气干燥基高位发热量的燃煤热值Y

Y

其中：

Y

Y

Y

判断标准为：

若烟煤的煤质化验结果中的数据Y

本发明再一方面还提供一种检验褐煤的煤质化验结果是否正确的方法，该褐煤的煤质化验结果包括作为褐煤空气干燥基高位发热量的燃煤热值H

H

其中：

H

H

H

判断标准为：

若褐煤的煤质化验结果中的数据H

本发明基于以上技术方案提供的基于碳氢元素的燃煤热值的计算方法中仅涉及燃煤的碳元素含量和氢元素含量，并且该碳元素含量和氢元素含量均为空气干燥基元素含量，因此可以指导企业利用现有的元素含量测定结果(即碳、氢元素含量)方便且准确计算出燃煤热值，计算获得的燃煤热值为空气干燥基高位发热量，可以作为原始数据与碳、氢元素含量直接输入碳排放计算系统中来计算碳排放量，避免不同基准条件下的数据计算错误。并且在碳排放计算系统中填报的碳、氢元素含量还可以基于本发明提供的燃煤热值的计算公式与填报的燃煤热值进行相互验证，保证这三者的数据填报正确，并且可以保证煤质化验结果中这三者的数据正确。

经实际数据验证，本发明提供的燃煤热值的计算方法(基于碳氢元素含量的计算方法)的相对误差不超过±10％，极大的缩减了现有技术中采用工业分析经验公式以及以纯碳元素做自变量的元素分析经验公式所造成的误差(误差最大超过30％)。因此，本发明提供的方法具有重大意义，可以用来计算企业的碳排放量以及对企业填报的碳排放数据进行初审，并起到规范企业煤质化验的作用。

具体实施方式

本发明旨在提供一种基于碳氢元素的燃煤热值的计算方法。

针对现有技术中存在的燃煤热值计算不准确、由于填报数据不规范可能导致的数据填报错误等缺陷，发明人在长期生产实践过程中通过创造性努力，建立一种计算模型，其将燃煤发热量(燃煤热值)与碳元素、氢元素含量的关系以函数形式表示，可以准确计算燃煤发热量，并基于所计算获得的燃煤发热量、碳元素和氢元素的含量数据，可以准确计算碳排放量，并且可以用于指导大型发电集团数据报表的填报和规范煤质检验结果。

发明人建立的模型如下式(1)所示：

NCV

式中：

NCV

C

H

以上式(1)所示的方程为二元一次方程，不含二次关系。考虑到烟煤和褐煤为当前火力发电厂主力燃烧煤种且两者性质有明显差异，因此针对式(1)分别采用烟煤和褐煤开展线性回归，针对燃煤掺烧的情况，在获取煤种比例后进行加权计算即可。

发明人利用2019年国家能源集团的数据(下属160多家电厂上报数据)，通过对2493组烟煤数据(如下表1所示的部分数据)和267组褐煤数据(如下表2所示的部分数据)的回归，获得烟煤与褐煤空气干燥基高位发热量与空气干燥基碳元素和氢元素的关系分别如下所示：

NCV

NCV

其中烟煤拟合优度为0.9493，褐煤拟合优度为0.8943，表示数据拟合效果较好。

表1：2493组烟煤数据(只示例性示出3组数据，还有2490组数据，空气干燥基)

表2：267组褐煤数据(只示例性示出3组数据，还有264组数据，空气干燥基)

试验例：

发明人将上述拟合获得的计算公式(烟煤热值计算公式或褐煤热值计算公式)应用于2020年国家能源集团的实际数据，计算获得的燃煤热值与实际燃煤热值的相对误差不超过±10％，极大的缩减了现有技术中采用工业分析经验公式以及以纯碳元素做自变量的元素分析经验公式所造成的误差所引起的误差(最大超过±30％)。采用本发明拟合的公式后针对极个别超过±10％误差范围的数据，最后经一一核实，全是企业检测不规范或填报错误所致。因此，本发明提供的燃煤热值的计算方法具有重大意义，可以用来计算企业的碳排放量以及对企业填报的碳排放数据进行初审(如果填报数据不准确，就无法满足燃煤热值与碳、氢元素含量之间的关系)，并起到规范企业煤质化验的作用，例如煤质化验数据的监测。

分别以烟煤和褐煤为例，对企业填报的碳排放数据进行初审以检验其中填报的数据是否正确的方法包括以下步骤：

当燃煤为烟煤时，在烟煤碳排放计算系统中填报的数据包括作为烟煤空气干燥基高位发热量的燃煤热值Y

Y

其中：

Y

Y

Y

判断标准为：

若烟煤碳排放计算系统中填报的数据Y

当燃煤为褐煤时，在褐煤碳排放计算系统中填报的数据包括作为褐煤空气干燥基高位发热量的燃煤热值H

H

其中：

H

H

H

判断标准为：

若褐煤碳排放计算系统中填报的数据H

分别以烟煤和褐煤为例，对煤质化验的结果进行检验以判断其结果是否正确的方法包括以下步骤：

当燃煤为烟煤时，其煤质化验结果包括作为烟煤空气干燥基高位发热量的燃煤热值Y

Y

其中：

Y

Y

Y

判断标准为：

若烟煤的煤质化验结果中的数据Y

当燃煤为褐煤时，在褐煤的煤质化验结果包括作为褐煤空气干燥基高位发热量的燃煤热值H

H

其中：

H

H

H

判断标准为：

若褐煤的煤质化验结果中的数据H

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。