【摘要】：隨著溫室效應(yīng)的日益嚴重,溫室氣體減排也逐漸成為全國關(guān)注的焦點,目前發(fā)電及熱力供應(yīng)行業(yè)排放的CO_2約占全國CO_2排放總量的50%,因此對于燃煤電廠CO_2氣體排放的實時監(jiān)測是非常重要的。與此同時,全國碳排放權(quán)交易市場于2017年在電力行業(yè)率先啟動運行。在這樣的背景下,碳排放監(jiān)測技術(shù)也受到了前所未有矚目。目前燃煤電廠碳排放監(jiān)測方法包括排放因子法、碳平衡法和在線監(jiān)測法,其中在線監(jiān)測法能夠直接獲取直觀的碳排放數(shù)據(jù),是重要的評估和驗證手段。與傳統(tǒng)在線監(jiān)測技術(shù)相比,可調(diào)諧二極管激光吸收光譜(Tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)技術(shù)具有精度高、響應(yīng)快、非侵入、實時同步在線檢測多個參數(shù)等特點,在各領(lǐng)域CO_2監(jiān)測均有很好的應(yīng)用,發(fā)展勢頭十分迅猛。本文首先介紹了TDLAS技術(shù)的基本原理,包括直接吸收法和波長調(diào)制技術(shù)的測量機制,搭建了可調(diào)諧二極管激光吸收光譜測量實驗臺,并對實驗設(shè)備及實驗操作步驟進行了闡述。本文主要通過模擬實際燃煤電廠尾部煙道的檢測環(huán)境,來實現(xiàn)CO_2濃度的測量,同時對影響濃度檢測精度的主要因素進行了深入研究。基于避開其他氣體譜線干擾的原則,選擇1.58μm附近波段的CO_2吸收峰,利用HITRAN(High-resolution Transmission Molecular Absorption Database)數(shù)據(jù)庫建立掃描點和譜線波數(shù)之間的關(guān)系,對譜線進行洛倫茲函數(shù)擬合并計算光強比值,用直接吸收法測出濃度對比純氮線法與去峰擬合法兩種方法的效果,探討了適用于工業(yè)現(xiàn)場的吸收光譜基線擬合方法;模擬燃煤電廠尾部煙道的溫度變化和濃度條件,對氣體池中10%到20%(間隔2%)六組不同濃度的CO_2和N_2混合氣體進行直接吸收信號和二次諧波峰值測量,并進行數(shù)據(jù)處理,通過研究溫度對譜線線寬和線強的影響,基于濃度測量公式與最小二乘法,建立了溫度變化修正模型,從而提高了TDLAS技術(shù)測量燃煤電廠碳排放的可靠性與穩(wěn)定性。
【圖文】：

圖 2-1 吸收光譜原理圖線強度譜線強度 S(T)表征所選譜線對光強吸收的強弱，是分子能級躍遷時單收與輻射的綜合能量。與此同時，分子能級躍遷時的分子數(shù)目及躍遷的影響因素。對于特定的吸收譜線，S(T)是溫度的單值函數(shù)。在實際以引用相關(guān)光譜數(shù)據(jù)庫的參考值，也可以所示，先在 HITRAN 數(shù)據(jù)庫T0下的譜線強度 S(T0)，再利用式（2-2）計算溫度為 T 時的譜線強度值0''00000 001 exp( / )( ) 1 1( ) ( ) exp( ) 1 exp( / )i iTihc v kTQ T hcE T S TQ T k T T hc v kT Q(T)是總的分子內(nèi)部分割函數(shù)，Ei”是低躍遷態(tài)的能量，h 是普朗克常數(shù)，c 是光速，νo為躍遷頻率。式中最后一項為激勵輻射，在實驗K，，所選吸收線波長小于 2.5μm 的情況下可以忽略不計，其中分配函

19圖 2-2 HITRAN online 網(wǎng)頁界面注冊后點擊圖 2-2 中“DataAccess”選項卡中的 Line-by-line 進入氣體分子選擇界面選擇要查詢的氣體分子，如圖 2-3 所示，點擊“Select Isotopologues”進入選擇同位素選擇界面，選擇需要查詢的氣體同位素如圖 2-4 所示，點擊“Select Wavenumber/WavelengthRange”進入波數(shù)范圍選擇界面設(shè)定需要查詢的波數(shù)范圍，然后點擊“Select outputoptions”進入輸出格式選擇及創(chuàng)界界面，可以依據(jù)需要選擇需要查詢的光譜參數(shù)并設(shè)定排列順序，如圖 2-5 所示
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM621;X831

【參考文獻】

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5 李健;周慧;;中國碳排放強度與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)分析[J];中國人口.資源與環(huán)境;2012年01期

6 汪孝宗;胡雪琴;王紅茹;宋雪蓮;;如何實現(xiàn)減排40%～45%——中國的減排路徑[J];中國經(jīng)濟周刊;2009年49期

7 劉斐;高慧燕;;中國溫室氣體排放的歷史積累和現(xiàn)狀分析[J];節(jié)能與環(huán)保;2009年04期

8 李利鋒;楊青;朱林泉;;TDLAS技術(shù)在環(huán)境大氣檢測中的應(yīng)用[J];機械管理開發(fā);2009年02期

9 張琳;邵晟宇;楊柳;董曉強;丁學全;;紅外光譜法氣體定量分析研究進展[J];分析儀器;2009年02期

10 陶小紅;胡以華;蔡曉春;;差分吸收激光雷達探測大氣CO_2精度分析[J];大氣與環(huán)境光學學報;2008年02期

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1 鄒得寶;基于可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)測量逃逸氨的關(guān)鍵問題研究[D];天津大學;2012年

2 王可;基于衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的中國區(qū)域2003-2005年間CO時空動態(tài)分析[D];南京大學;2011年

3 魏周君;基于傅里葉變換紅外光譜分析的火災(zāi)氣態(tài)產(chǎn)物定量監(jiān)測技術(shù)研究[D];中國科學技術(shù)大學;2009年

4 竇賀鑫;基于TDLAS的氣體在線檢測系統(tǒng)研究[D];天津大學;2007年

本文編號：2587877