烟气参数的测定方法介绍
一、烟气温度测定
由烟气CEMS配置的热电偶或热电阻温度传感器连续测定,温度的示值偏差不大于±3℃。
二、烟气含湿量测定
1、连续测定法
由非分散红外测定仪、湿度传感器连续测定烟气含湿量或由烟气CEMS配置的氧传感器连续测定烟气除湿前和除湿后氧的含量,计算烟气含湿量。
2、手工测定方法
选用重量法、冷凝法或干湿球法中的任一种方法测定,取平均值输入 CEMS。
三、烟气成分测定
氧和二氧化碳测定
①氧:由氧分析仪连续测定烟气中的O2,仪器测定范0%～≤25%,分辨率0.01%;
②二氧化碳:非分散红外分析仪连续测定烟气中的CO2,仪器测定范围5%～20%,分辨率0.01%。
四、烟气压力测定
由CEMS配置的皮托管和微压差传感器及压差传感器连续测定烟气动压和静压动压微压差传感器测定范围0～1000Pa或0～2000Pa,分辨率应不大于2Pa,精密度应不低于2%;静压压差传感器测量范围0～±10kPa,分辨率应不大于10Pa,精密度应不低于4%。
五、烟气流速和流量的测定
1、皮托管法
1)仪器
①烟气CEMS配置的皮托管流速测量系统。
②由皮托管和微压差计组成的流速测定仪或自动跟踪烟尘采样器。
2)测定方法
①按规定选定测量点位,将烟气CEMS配置的流速测量系统的皮托管固定在烟道(或管道)壁的一侧并连接好测量系统。连续测量断面上一点的烟气流速。
②按采样位置和采样点的规定,在选定的测量位置和各测点上,用流速测定仪或自动跟踪烟尘采样器测定各点的动压,计算各测点的平均流速和测定横断面烟气的平均流速。
3)计算
式中:Kv——速度场系数;
Vp平均值——测定断面某一固定点(或测量线)上的湿排气平均流速,m/s;
Vs平均值——测定断面的湿排气平均流速,m/s;
Fp——流速连续测量系统测定的固定点(或测量线)所在断面的面积,m2;
Fs——流速测定仪所测量断面的面积,m2。
4)说明
①速度场系数是指通过烟道(或管道)断面烟气的平均流速与相同时间区间通过同一断面(或非同一断面)中某一固定点(或测量线的烟气平均流速的比值。
②测定烟道(或管道)截面一点(或测量线上)烟气流速测量系统,需要用手方法(皮托管法或其他方法)进行校准,建立烟道(或管道)截面一点的流速与烟道(或管道)截面流速的关系,即利用速度场系数将测量点(或测量线)上的平均流速转换为测量断面烟气的平均流速。
③皮托管通常是测定烟道或管道截面点的流速,它的改进型为均匀探头皮托管,亦称阿牛巴皮托管,皮托管上开有4个或4个以上的孔,管上开孔位置与烟道横截面上一系列等面积测区的中心相对应,使管上的开孔面对气流,测出烟道截面直径线的平均全压。由位于全压孔后面,孔位与烟道截面中心位置对应的测孔测烟气静压。因为安装在不同的烟道(烟道尺寸不同)管上开孔的位置是不同的,所以在设计探头前必须准确确定烟道的直径。如果要安装两个探头,必须互相垂直,测出的流速更准确。S型皮托管测定低的烟气流速比较困难,通常用于测定5m/s以上的气流。
④为防止易结块的颗粒物、酸气及水滴可能使系统发生故障,需要采用高压反吹技术定期反吹皮托管。气源为压缩空气,压力为4～7kg/cm2,反吹时间周期视烟气中颗粒物的特性和浓度而定,般为15min～8h,反吹持续时间为5～10s。反吹时,必须注意防止反吹气体冷却探头,造成酸和其他气体冷凝。
2、热传感法(热导法)
1)原理
基于热从一个加热体传输到流动的气体。主要由两个热传感器组成,一个加热,另一个不加热,即速度传感器加热,温度传感器不加热。当流动的烟气使加热传感器变冷时,增加通过传感器的电流,使保持恒温,增加的电流相当于传感器热损失,未加热的传感器用于补偿烟气温度的变化。增加的电流越多,烟气流速越高,增加的电流越少,烟气流速越低。
2)仪器
①烟气CEMS配置的热传感流速测量系统。
②由皮托管和微压差计组成的流速测定仪或自动跟踪烟尘采样器。
3)测定方法
①将烟气CEMS配置的热传感流速测量系统安装在烟道或管道壁一侧并连接好测量系统。连续测量断面上一点的烟气流速。测量点位同皮托管法。
②同皮托管法(3)测定方法②。
4)计算
同皮托管法(4)。
5)说明
①热传感器探头置于烟道中,较易受到污染因此要及时清除沉积在热传感器上的烟尘。
②热传感流速测量系统直接测定烟气的质量流量(kg/h)而不是体积流量(m3/h),但可用烟气的密度换算成体积流量。烟气的密度与烟气的组成有关,烟气的含湿量、CO2等的变化对仪器的校正会产生一定的影响。
③热传感流速测量系统测定烟气流速(流量)时,不需要知道烟气的压力和温度。可以使用多组热传感探头测定烟道或管道截面的平均流量当用一个传感器时,仍需要用手工方法(皮托管法或其它方法)进行校准,利用速度场系数确定烟气流速。
3、超声波法
1)原理
通过测量超声波顺气流方向和逆气流方向传播的时间,计算气流的流速。
2)仪器
①烟气CEMS配置的超声波流速测量系统。
②由皮托管和微压差计组成的流速测定仪或自动跟踪烟尘采样器。
3)测定方法
①将烟气CEMS配置的超声波流速测量系统安装在烟肉(烟道或管道)壁两侧并连接好测量系统。连续测量断面测量线上的烟气线速度。
②同皮托管法(3)测定方法②。
4)计算
按下式计算烟气流速:
式中:Vs平均值——烟气流速;
l——A与B的距离;
θ——烟道与AB间距离l的夹角;
tA——声脉冲从A传到B的时间(顺气流方向);
tB——声脉冲从B传到A的时间(逆气流方向)。
5)说明
①超声波法测定元件不直接与烟气接触,但安装精度要求高,价格较贵。
②仪器产生的超声脉冲频率为50kHz,在烟道两侧各安装一台接收/发射器,典型的夹角为45°。
③超声波测量烟气流速不受密度、温度、压力的影响。
④由于仪器为跨烟囱系统,不易受到腐蚀和颗粒物堆积的影响。但颗粒物仍会弄脏发射/接收器,因此直接用清洁空气进行吹扫。
⑤当超声波流速测量系统安装在矩形烟道上时,需将所测断面的线平均流速用速度场系数转换为测量断面烟气的平均流速。
4、靶式流量计法
1)原理
在烟道(或管道)中垂直于烟气方向上安装圆型的靶,气流经过时由于受阻而冲击靶,靶上所受的作用力与烟气流速之间存在着一定关系。因此通过力矩转换的方式测出靶上所受的动压,计算气流的流速。
2)仪器
①烟气CEMS配置的靶式流量计流速测量系统。
②由皮托管和微压差计组成的流速测定仪或自动跟踪烟尘采样器。
3)测定方法
①将烟气CEMS配置的靶式流量计流速测量系统安装在水平烟道(或管道)壁一侧并连接好测量系统。连续测量断面上一点的烟气流速。测量点位同皮托管法。
②同皮托管法(3)测定方法②。
4)计算
同皮托管法(4)。
5)说明
①靶式流量计流速测量系统适合测量水平烟道(或管道)内烟气的流速。
②要防止圆型靶的外沿沉积烟尘而改变靶的面积和重量,要及时清除外沿积。
5、光闪烁法
1)原理
基于烟道(或管道)中烟气的素流常以涡流形式存在。在不同的涡流中,气体的温度不一样,某些较热、某些较冷,此种温度即可表示出气流的强度。
当气流的温度改变时,它的密度也改变,同时也改变了对光的折射率。当光穿过冷热不同的涡流时,由于折射率不同,光波相位起了不规则的改变,就像隔着火炉看对面的景物,会发生扭曲的现象一样。不同相位光波涉的结果,也引起光强度的闪烁。像星光的闪烁,其实也就是受到大气紊流的干扰所至。当束圆形的光,经过紊流的干扰后,即形成不规则的明暗区,并随时闪动。可用光学仪测量这种闪动,从而推算出光源发射器与接收器之间气流的平均流速。
2)仪器
①烟气CEMS配置的光闪烁流速测量系统。
②由皮托管和微压差计组成的流速测定仪或自动跟踪烟尘采样器。
3)测定方法
①将烟气CEMS配置的光闪烁流速测量系统安装在烟囱(或烟道,或管道)壁两侧并连接好测量系统。连续测量断面测量线上的烟气线速度。
②同皮托管法(3)测定方法②。
4)计算
同皮托管法(4)。
5)说明
①为防止烟尘污染与烟气接触的光学窗,要在光学窗处形成空气幕,并定期进行预防性维护,清洗光学器件。
②引起光信号强度减低的因素有,光源(发光二极管)老化、接收单元灵敏度下降,光学件内部的灰尘和(或)介于发射装置和接收单元之间光径内的大颗粒物等。由于仪器安装在烟道上,安装位置的振动造成仪器光路准直的变化是必须注意的问题。通过提供自动增益补偿外界因素引起的损失,由仪器的自检功能检测性能下降并以标识予以显示。
