“碳”秘无踪——基于HSR化工制氢流程实时碳排放监测系统

设计目的和基本思路：      石化制氢是石油炼制行业中高排放的工业过程，对该过程进行碳排放计量尤为重要，现有碳计量方法精准度低、时效性差，且石化领域缺少碳计量在线分析平台，亟需一款能够精准、实时计量制氢过程碳排放的软件。       本项目基于烃类水蒸气转化法（Hydrocarbon Steam Reforming，HSR）制氢实时碳计量模型，开发了一个石化制氢过程碳计量软件，能够对HSR制氢过程进行精准碳排放计量，对碳排放量数据进行可视化展示。 创新点： （1）基于生命周期法，建立了HSR制氢实时精准碳计量模型； （2）基于全连接神经网络的碳排放预测方法； （3）基于Vue+Flask的实时碳计量软件平台。 技术关键：       技术首先建立HSR制氢实时碳排放核算模型，通过敏感性分析，确定主要影响因素，并使用全连接神经网络算法实现了变压吸附法（Pressure Swing Adsorption，PSA）尾气浓度预测技术。进一步开发了Vue+Flask软件系统，包括前端数据可视化和后台管理系统，实现碳计量模型算法并通过前端呈现计量结果。 主要技术指标：       经过企业进行实验验证，验证的技术指标如下： （1）验证软件核算碳排放量较现有方法精确度提高了26.1%。 （2）预测PSA尾气浓度数据准确度>97%。 科学性先进性分析：       石化制氢是石化行业中高排放的化工过程。现有企业碳计量主要有硬件实测，排放因子，质量平衡三种方法，存在成本大、精确性低和时效性差的问题，难以满足炼油行业精准碳计量和精细碳管控的迫切需求。因此，针对制氢过程，研究精准碳计量方法并开发与之匹配的计量软件是工业现场亟待解决的难题。       为解决现有碳计量技术成本大、精确性低和时效性差等问题，开发了一款适用于企业石化制氢过程的精准实时碳计量软件，构建石化制氢过程碳排放全流程模型，研发高精度碳排放测量技术，集成互联网交互软件系统，实现对石化制氢过程精准碳计量，有效指导精细碳管控，实现了数字化技术赋能炼化行业碳减排能力的目标。 经济性分析：       本软件可以免去价格昂贵的烟气自动监测系统（Continuous Emission Monitoring System，CEMS）的使用需求，以年加工2700万原油的制氢企业为例，若采用硬件实测法，每套硬件设备CEMS约60万，此规模企业总成本约600万元，若应用本软件企业可产生经济效益500万元，若在全行业等规模的企业应用，累计可产生经济效益约20亿元。       本软件可使精准碳交易成为现实，有巨大市场经济效益，政府可通过碳交易市场宏观调控企业减排，此外，若软件以10万元出售，在全行业应用预期创收2000万元，在碳计量软件行业居领头地位。 （1）本软件采用互联网平台交互方式，实现石化制氢过程碳排放可视化分析显示，方案操作比现有的排放因子，质量平衡法更便捷，与动辄数万元的CEMS系统相比，本软件成本低廉； （2）本软件通过采集PSA数据进行碳排放量核算，适用于多种制氢工况，也可推广到化工、钢铁等工业领域，具有百亿级的市场潜力； （3）该技术可形成国家标准和成套技术，助力石化生产低碳高质量发展，形成石化生产过程精准碳计量与精细碳管控。