技术领域
[0001] 本实用新型涉及温室气体在线监测技术领域，具体涉及一种水泥厂温室气体排放监测系统。
相关背景技术
[0002] 当前，国家针对温室气体排放有越来越多的政策规定，未来相信国家也会出台针对化工、钢铁、水泥等其他高耗能企业的二氧化碳排放指标要求，未来火电机组或高耗能企业如果想保持生产规模，就需要通过购买非水可再生能源“绿证”或碳排放交易权的碳排放指标来完成发电或生产配额考核指标，最终共同实现2020年我国非化石能源占一次能源消费比重达到15％的宏观目标。
[0003] 在这样的背景下，每个化石能源火电厂或其他高耗能大型化石能源锅炉或窑炉烟气中的温室气体排放量及折算CO2排放量的在线监测就变的越来越重要，大部分火电厂及高耗能锅炉或窑炉的CO2排放量目前是没有在线监测手段的，很多火电厂、燃煤锅炉或窑炉都是通过煤耗量间接利用碳平衡法或排放因子法计算得出的CO2排放量，这样是无法作为核准化石能源大型锅炉或窑炉实际碳排放量的。只有建立像现有的Nox和SO2的排放量在线监测平台，才能够真正建立类似现有排污权交易一样的CO2排放权或绿色证书交易体系。
[0004] 联合国规定了七种人为温室气体:二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、氢氟碳化物、全氟碳化物、六氟化碳、三氟化氮。其中六氟化硫(SF6) 的效应最大,是CO2的23900倍,甲烷是CO2的25倍(根据IPCC公布的2007年的GWP数值)。根据下图的分析，在化石能源锅炉或窑炉燃烧过程和脱硫脱硝过程中，会大量产生烟气中主要的三种温室气体为 CO2、CH4和N2O，另外产生微量的氟化物等温室气体，因为其影响因子是CO2最高上万倍，因此，对他们在烟气中的含量检测也十分重要。
[0005] 区块链作为加密货币比特币的底层技术，是一个伟大的创新，区块链技术与碳排放量监测及碳交易市场和绿色证书的结合，可以极大提高目前碳交易市场和绿色证书的两大交易体系的可信度和交易效率。实用新型内容
[0006] 针对现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种水泥厂温室气体排放监测系统，为高耗能企业的碳排放量监控和未来碳排放权交易打下基础，也为未来国内环保部门监测水泥厂的碳排放量提供监测手段。
[0007] 为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
[0008] 一种水泥厂温室气体排放监测系统，包括CO2实时在线监测模块、温室气体监测模块、能耗换算CO2排放量计算模块和综合CO2排放量监测平台；
[0009] CO2实时在线监测模块用于实时监测水泥厂内烟囱排放烟气中的 CO2浓度并据此换算得到CO2实时排放量，然后传输至综合CO2排放量监测平台；
[0010] 温室气体监测模块用于实时监测水泥厂内烟囱排放烟气中除CO2以外的温室气体浓度并传输至综合CO2排放量监测平台；
[0011] 能耗换算CO2排放量计算模块用于根据水泥厂净购入使用的电力和热力所对应的能耗计算出CO2排放量，并传输至综合CO2排放量监测平台；
[0012] 综合CO2排放量监测平台用于接收所述CO2实时在线监测模块、温室气体监测模块和能耗换算CO2排放量计算模块传输的数据并据此计算出水泥厂实时综合CO2排放量。
[0013] 进一步地，所述系统还包括有化石能源折算CO2排放量模块，所述化石能源折算CO2排放量模块用于根据水泥厂利用的化石能源燃料消耗量折算得到CO2排放量并传输至综合CO2排放量监测平台，综合 CO2排放量监测平台将根据化石能源燃料消耗量折算得到CO2排放量，与CO2实时在线监测模块及温室气体监测模块监测得到的数据之和进行校核对比。
[0014] 进一步地，系统还包括有烟气在线取样设备，所述CO2实时在线监测模块连接于所述烟气在线取样设备；所述CO2实时在线监测模块通过非色散红外分析法NDIR、可调谐二极管激光吸收光谱法TDLAS、红外光谱法、气敏电极法、气相色谱法、气体滤波监测法、波长扫描－光腔衰荡法WS‑CRDS中的至少一种方法，实时在线监测水泥厂内烟囱排放烟气中的CO2浓度。
[0015] 更进一步地，所述温室气体监测模块连接于所述烟气在线取样设备，所述温室气体监测模块通过非色散红外分析法NDIR、可调谐二极管激光吸收光谱法TDLAS、红外光谱法、气敏电极法、气相色谱法、气体滤波监测法、波长扫描－光腔衰荡法WS‑CRDS中的至少一种方法，实时在线监测水泥厂内烟囱排放烟气中除CO2以外的温室气体浓度。
[0016] 更进一步地，所述温室气体监测模块包括有CH4监测组件、N2O监测组件和氟化物监测组件中的一种或多种。
[0017] 更进一步地，温室气体监测模块用于实时监测水泥厂内烟囱排放烟气中除CO2以外的温室气体浓度，并采用全球增温潜势折算法GWP、全球温变潜势折算法GTP或综合折算法三种计算方法中的至少一种将温室气体浓度折算成CO2浓度并传输至综合CO2排放量监测平台；所述综合CO2排放量监测平台通过加总CO2实时在线监测模块监测到的CO2浓度、温室气体监测模块折算得到的CO2浓度和能耗换算CO2排放量计算模块换算得到的CO2浓度计算得到水泥厂实时综合CO2排放量。
[0018] 再进一步地，所述综合折算法基于下式计算：
[0019] GWP修＝A*GWP+B*GTP
[0020] 其中，GWP修是综合折算法计算的CO2浓度，GWP是将温室气体浓度利用全球增温潜势折算法计算得到的CO2浓度，GTP是将温室气体浓度利用全球温变潜势折算法计算得到的CO2浓度，A和B是预先确定的修正系数。
[0021] 进一步地，水泥厂利用的化石能源燃料包括煤、天然气、煤气、油、焦炭、煤矸石、水煤浆、兰碳中的至少一种。
[0022] 进一步地，还包括有区域内搭建的区块链网络，以及利用区块链网络实现的碳交易点对点区块链代币结算交易系统；每个水泥厂的综合CO2排放量监测平台将水泥厂实时综合CO2排放量数据上传至区块链网络，实现每个水泥厂作为一个区块链网络节点，对区块链网络内的碳交易、碳排放量、碳减排量数据进行核查、记录、验证，利用所述区块链网络能够不可篡改地监测和核查区域内水泥厂的碳排放量统计及碳交易结算；所述碳交易点对点区块链代币结算交易系统用于供区域内的减排方和排放方进行碳交易点对点区块链代币结算交易。
[0023] 本实用新型的有益效果在于：
[0024] 1、利用本实用新型可以实现对水泥厂烟气中主要的温室气体CO2、 CH4和N2O等气体进行在线监测，并可以实现对微量的氢氟碳化物、全氟碳化物、六氟化碳、三氟化氮等另外四种含氟化物的温室气体也进行在线监测，同时利用监测的水泥厂的电力和热力等能耗然后再通过折算计算出一个综合CO2排放量，从而最终实现实时精确在线监测水泥厂烟气的综合CO2排放量，从而为高耗能企业的碳排放量监控和未来碳排放权交易打下基础，也为未来国内环保部门监测水泥厂的碳排放量提供监测手段；
[0025] 2、为了防止烟气在线监测系统误差或错误，利用监测的水泥厂窑炉消耗的化石能源量数据，对烟气的排放数据进行校核，从而提高整个监测系统的准确度、可靠性。
[0026] 3、利用区块链技术和网络，实现未来点对点的碳交易、碳核查、碳排放量和减排量的在线监测。
具体实施方式
[0030] 以下将结合附图对本实用新型作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围并不限于本实施例。
[0031] 实施例1
[0032] 一种水泥厂温室气体排放监测系统，如图1所示，包括CO2实时在线监测模块10、温室气体监测模块20、CO2排放量计算模块30和综合CO2排放量监测平台40；
[0033] CO2实时在线监测模块10用于实时监测水泥厂内烟囱100排放烟气中的CO2浓度并据此换算得到CO2实时排放量，然后传输至综合CO2排放量监测平台40；
[0034] 温室气体监测模块20用于实时监测水泥厂内烟囱100排放烟气中除CO2以外的温室气体浓度并传输至综合CO2排放量监测平台40；
[0035] 能耗换算CO2排放量计算模块30用于根据水泥厂净购入使用的电力和热力所对应的能耗计算出CO2排放量，并传输至综合CO2排放量监测平台40；
[0036] 综合CO2排放量监测平台40用于接收所述CO2实时在线监测模块 10、温室气体监测模块20和能耗换算CO2排放量计算模块30传输的数据并据此计算出水泥厂实时综合CO2排放量。
[0037] 进一步地，如图1所示，所述系统还包括有化石能源折算CO2排放量模块50，所述化石能源折算CO2排放量模块50用于根据水泥厂利用的化石能源燃料消耗量折算得到CO2排放量并传输至综合CO2排放量监测平台40，综合CO2排放量监测平台40将根据化石能源燃料消耗量折算得到CO2排放量，与CO2实时在线监测模块10及温室气体监测模块20监测得到的数据之和进行校核对比。
[0038] 进一步地，如图1所示，系统还包括有烟气在线取样设备60，所述CO2实时在线监测模块10连接于所述烟气在线取样设备60；所述 CO2实时在线监测模块10通过非色散红外分析法NDIR、可调谐二极管激光吸收光谱法TDLAS、红外光谱法、气敏电极法、气相色谱法、气体滤波监测法、波长扫描－光腔衰荡法WS‑CRDS中的至少一种方法，实时在线监测水泥厂内烟囱排放烟气中的CO2的浓度。
[0039] 更进一步地，所述温室气体监测模块20连接于所述烟气在线取样设备60，所述温室气体监测模块20通过非色散红外分析法NDIR、可调谐二极管激光吸收光谱法TDLAS、红外光谱法、气敏电极法、气相色谱法、气体滤波监测法、波长扫描－光腔衰荡法WS‑CRDS中的至少一种方法，实时在线监测水泥厂内烟囱排放烟气中除CO2以外的温室气体的浓度。
[0040] 在本实施例中，水泥厂内的锅炉101连通于脱硫脱硝除尘设备 102，锅炉101的烟气经过脱硫脱硝除尘设备102进行脱硫脱硝除尘处理后通过管道103从烟囱100排出。而烟气在线取样设备则通过所述管道103中收集即将要从烟囱排出的烟气样本进行监测。
[0041] 更进一步地，如图2所示，所述温室气体监测模块20包括有CH4监测组件201、N2O监测组件202和氟化物监测组件203中的一种或多种。
[0042] 更进一步地，如图3所示，温室气体监测模块20用于实时监测水泥厂内烟囱排放烟气中除CO2以外的温室气体浓度，并采用全球增温潜势折算法GWP、全球温变潜势折算法GTP或综合折算法三种计算方法中的至少一种将温室气体浓度折算成CO2浓度并传输至综合CO2排放量监测平台；所述综合CO2排放量监测平台通过加总CO2实时在线监测模块监测到的CO2浓度、温室气体监测模块折算得到的CO2浓度和能耗换算CO2排放量计算模块换算得到的CO2浓度计算得到水泥厂实时综合CO2排放量。
[0043] 再进一步地，所述综合折算法基于下式计算：
[0044] GWP修＝A*GWP+B*GTP
[0045] 其中，GWP修是综合折算法计算的CO2浓度，GWP是将温室气体浓度利用全球增温潜势折算法计算得到的CO2浓度，GTP是将温室气体浓度利用全球温变潜势折算法计算得到的CO2浓度，A和B是预先确定的修正系数。
[0046] 进一步地，水泥厂利用的化石能源燃料包括煤、天然气、煤气、油、焦炭、煤矸石、水煤浆、兰碳中的至少一种。
[0047] 进一步地，还包括有区域内搭建的区块链网络70，以及利用区块链网络70实现的碳交易点对点区块链代币结算交易系统80；每个水泥厂的综合CO2排放量监测平台40将水泥厂实时综合CO2排放量数据上传至区块链网络70，实现每个水泥厂作为一个区块链网络节点，对区块链网络内的碳交易、碳排放量、碳减排量数据进行核查、记录、验证，利用所述区块链网络70能够不可篡改地监测和核查区域内水泥厂的碳排放量统计及碳交易结算；所述碳交易点对点区块链代币结算交易系统80用于供区域内的减排方和排放方进行碳交易点对点区块链代币结算交易。
[0048] 实施例2
[0049] 本实施例提供一种利用上述水泥厂温室气体排放监测系统的方法，具体过程为：
[0050] CO2实时在线监测模块实时监测水泥厂内烟囱排放烟气中的CO2浓度并据此换算得到CO2实时排放量，然后传输至综合CO2排放量监测平台；
[0051] 温室气体监测模块实时监测水泥厂内烟囱排放烟气中除CO2以外的温室气体浓度并传输至综合CO2排放量监测平台；
[0052] CO2排放量计算模块根据水泥厂净购入使用的电力和热力所对应的能耗计算出CO2排放量；
[0053] 综合CO2排放量监测平台接收所述CO2实时在线监测模块、温室气体监测模块和能耗换算CO2排放量计算模块传输的数据并据此计算出水泥厂实时综合CO2排放量；
[0054] 搭建区域内的碳排放及碳减排量监测和核查区块链网络；
[0055] 利用区块链网络实现区域内的减排方和排放方的碳交易点对点区块链代币结算交易系统；
[0056] 各个水泥厂的综合CO2排放量监测平台将水泥厂实时综合CO2排放量数据上传至区块链网络；
[0057] 每个水泥厂作为一个区块链网络节点，对网络内的碳交易、碳排放量、碳减排量数据进行核查、记录、验证；
[0058] 利用区块链网络不可篡改地监测和核查区域内水泥厂的碳排放量统计及碳交易结算。
[0059] 对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应该包括在本实用新型权利要求的保护范围之内。
