【摘要】：隨著溫室效應(yīng)的日益嚴(yán)重,溫室氣體減排也逐漸成為全國關(guān)注的焦點(diǎn),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(duì)于燃煤電廠CO_2氣體排放的實(shí)時(shí)監(jiān)測是非常重要的。與此同時(shí),全國碳排放權(quán)交易市場于2017年在電力行業(yè)率先啟動(dòng)運(yùn)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(píng)估和驗(yàn)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(shí)時(shí)同步在線檢測多個(gè)參數(shù)等特點(diǎn),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(jī)制,搭建了可調(diào)諧二極管激光吸收光譜測量實(shí)驗(yàn)臺(tái),并對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)操作步驟進(jìn)行了闡述。本文主要通過模擬實(shí)際燃煤電廠尾部煙道的檢測環(huán)境,來實(shí)現(xiàn)CO_2濃度的測量,同時(shí)對(duì)影響濃度檢測精度的主要因素進(jìn)行了深入研究�；诒荛_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(diǎn)和譜線波數(shù)之間的關(guān)系,對(duì)譜線進(jìn)行洛倫茲函數(shù)擬合并計(jì)算光強(qiáng)比值,用直接吸收法測出濃度對(duì)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(duì)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(jìn)行直接吸收信號(hào)和二次諧波峰值測量,并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,通過研究溫度對(duì)譜線線寬和線強(qiáng)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(qiáng)度譜線強(qiáng)度 S(T)表征所選譜線對(duì)光強(qiáng)吸收的強(qiáng)弱，是分子能級(jí)躍遷時(shí)單收與輻射的綜合能量。與此同時(shí)，分子能級(jí)躍遷時(shí)的分子數(shù)目及躍遷的影響因素。對(duì)于特定的吸收譜線，S(T)是溫度的單值函數(shù)。在實(shí)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(qiáng)度 S(T0)，再利用式（2-2）計(jì)算溫度為 T 時(shí)的譜線強(qiáng)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(xiàng)為激勵(lì)輻射，在實(shí)驗(yàn)K，，所選吸收線波長小于 2.5μm 的情況下可以忽略不計(jì)，其中分配函

19圖 2-2 HITRAN online 網(wǎng)頁界面注冊(cè)后點(diǎn)擊圖 2-2 中“DataAccess”選項(xiàng)卡中的 Line-by-line 進(jìn)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(diǎn)擊“Select Isotopologues”進(jìn)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(diǎn)擊“Select Wavenumber/WavelengthRange”進(jìn)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(diǎn)擊“Select outputoptions”進(jìn)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(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM621;X831

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 饒雨舟;李越勝;姚順春;盧偉業(yè);徐嘉隆;盧志民;;碳排放在線檢測技術(shù)的研究進(jìn)展[J];廣東電力;2015年08期

2 張立芳;王飛;俞李斌;嚴(yán)建華;岑可法;;基于可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)的脫硝過程中微量逃逸氨氣檢測實(shí)驗(yàn)研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;2015年06期

3 段志潔;張麗欣;李文波;陳琳;王振陽;;燃煤電力企業(yè)溫室氣體排放量化方法對(duì)比分析[J];中國電力;2014年02期

4 姜肇雨;劉濤;崔志建;于鵬展;;激光測量型鍋爐在線燃燒優(yōu)化系統(tǒng)及應(yīng)用[J];山東電力技術(shù);2013年04期

5 李健;周慧;;中國碳排放強(qiáng)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(shí)現(xiàn)減排40%～45%——中國的減排路徑[J];中國經(jīng)濟(jì)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(jī)械管理開發(fā);2009年02期

9 張琳;邵晟宇;楊柳;董曉強(qiáng);丁學(xué)全;;紅外光譜法氣體定量分析研究進(jìn)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(dá)探測大氣CO_2精度分析[J];大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報(bào);2008年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 史亞東;全球碳減排責(zé)任分擔(dān)機(jī)制與氣候政策研究[D];南開大學(xué);2012年

2 李寧;基于可調(diào)諧激光吸收光譜技術(shù)的氣體在線檢測及二維分布重建研究[D];浙江大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

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(xué);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(shí)空動(dòng)態(tài)分析[D];南京大學(xué);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(xué)技術(shù)大學(xué);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(xué);2007年

本文編號(hào)：2587877