CN107643229A - 一种烟气水份测试方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种烟气水份测试方法和装置,利用抽气装置抽取被测烟气,并将被测烟气通过管道分为旁通气路和测试气路两部分,控制旁通气路和测试气路的烟气流量,将测试气路中的被测烟气通向装有氯化钙的容器进行水份固定,并测量装有氯化钙的容器固定的水分重量、抽取的测试气路的烟气体积和测试气路中的被测烟气温度、被测烟气流量、被测烟气相对大气压差,最后利用公式算出被测烟气水份含湿量的百分比。利用对进气采取大比例旁路分流技术,大大降低消除烟气进入采样管后在管壁冷凝。
Description
技术领域
本发明涉及烟气组分测试技术领域,特别涉及一种烟气水份测试方法和装置。
背景技术
进行锅炉烟气水份测试,均采用《固定污染物排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》(GB/T16157)的标准方法进行测试,该标准中有关烟气水份的测试,有三种方法:a.干湿球法;b.冷凝法;c.氯化钙重量吸收法。
目前锅炉烟气水份现场测试中,普遍采用的是干湿球法。干湿球法被广为采用,是因为该方法在现场测试时方便快捷,但准确性、可靠性过低。
三种方法中氯化钙重量吸收法最为准确,但氯化钙重量吸收法,因操作过于繁琐(需配备玻璃U型管、压力表、流量计、真空泵、气路联接系统、天平及适当的现场操作台面等等),现场测试难度大,使大多数测试者,望而却步,不愿采用此法进行现场测试。除此之外,该方法本身也只适用于低烟气温度条件。现场烟气测试,工况复杂,这又在很大程度上限制了该方法在测试中的应用。
发明内容
鉴以此,本发明提出一种烟气水份测试方法和装置,提供便捷的、高精度的测试方法和装置。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种烟气水份测试方法,包括以下步骤:
S1:利用抽气装置抽取被测烟气,并将被测烟气通过管道分为旁通气路和测试气路两部分;
S2:控制旁通气路和测试气路的烟气流量;
S3:将测试气路中的被测烟气通向装有氯化钙的容器进行水份固定,并测量装有氯化钙的容器固定的水分重量、抽取的测试气路的烟气体积和测试气路中的被测烟气温度、被测烟气流量、被测烟气相对大气压差;
S4:利用公式:
Xsw=(1.24×Gw)/(Vd×(273/(273+tr)×(Ba+Pr)/101300)+1.24×Gw)
算出被测烟气水份含湿量的百分比,公式中:Xsw为烟气水份含湿量百分比;Gw为装有氯化钙的容器吸收的水份重量,单位为g;Vd抽取的测试气路的烟气体积,单位为L;tr为被测烟气温度,单位为℃;Ba为大气压力,单位为Pa;Pr为被测烟气相对大气压差,单位为Pa,1.24为标准状态下1g水蒸气占有的体积,即1.24L/g,101300为一个标准大气压,即101300Pa。
进一步的,S2中旁通气路流量与测试气路之比设置为5:1至50:1。
一种烟气水份测试装置,包括抽气装置、采样管、处理器、输入装置和显示装置,所述采样管经三通将气路分为测试气路和旁通气路两条,所述测试气路和旁通气路出气端口经三通与所述抽气装置进气端口连接,所述测试气路上沿烟气流动方向依次设有U型管、压力传感器、温度传感器、流量调节阀和流量传感器,所述U型管装有用于固定水份的氯化钙,所述旁通气路上沿烟气流动方向依次设有过滤器、干燥器、流量调节阀、压力传感器和单向阀,所述压力传感器、温度传感器、流量传感器、输入装置和显示装置分别与所述处理器连接。
进一步的,所述采样管采用软性材质制成。
进一步的,所述采样管包括采样内管和采样套管,所述采样内管设于所述采样套管内,所述采样内管与采样套管之间设有加热丝,所述加热丝与所述处理器连接。
进一步的,当被测烟气温度高于环境温度10℃时开通旁通气路,当被测烟气温度高于环境温度100℃时电热丝通电。
进一步的,所述U型管上方设有开口,两侧设有与测试旁通连接的接口,所述开口设密封用的磨口塞,所述磨口塞设有连通所述接口和U型管的内腔的L型通道。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:利用对进气采取大比例旁路分流技术,大大降低消除烟气进入采样管后在管壁冷凝。
附图说明
图1为本发明实施例的一种烟气水份测试装置原理示意图;
图2为本发明实施例的采样管结构示意图;
图3为本发明实施例的U型管开启时结构示意图;
图4为本发明实施例的U型管关闭时结构示意图;
图中,1抽气装置,2采样管,3三通,4测试气路,5旁通气路,6U型管,7压力传感器,8温度传感器,9流量调节阀,10流量传感器,11过滤器,12干燥器,13单向阀,14采样内管,15采样套管,16加热丝,17磨口塞,18L型通道,19开口,20接口,21金属滤网。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容,下面提供具体实施例,并结合附图对本发明做进一步的说明。
本发明提供的一种烟气水份测试方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:利用抽气装置抽取被测烟气,并将被测烟气通过管道分为旁通气路和测试气路两部分;
S2:控制旁通气路和测试气路的烟气流量;
S3:将测试气路中的被测烟气通向装有氯化钙的容器进行水份固定,并测量装有氯化钙的容器固定的水分重量、抽取的测试气路的烟气体积和测试气路中的被测烟气温度、被测烟气流量、被测烟气相对大气压差;
S4:利用公式:
Xsw=(1.24×Gw)/(Vd×(273/(273+tr)×(Ba+Pr)/101300)+1.24×Gw)
算出被测烟气水份含湿量的百分比,公式中:Xsw为烟气水份含湿量百分比;Gw为装有氯化钙的容器吸收的水份重量,单位为g;Vd抽取的测试气路的烟气体积,单位为L;tr为被测烟气温度,单位为℃;Ba为大气压力,单位为Pa;Pr为被测烟气相对大气压差,单位为Pa,1.24为标准状态下1g水蒸气占有的体积,即1.24L/g,101300为一个标准大气压,即101300Pa。
具体的,S2中旁通气路流量与测试气路之比设置为5:1至50:1。
通过分流的方法能够有效的降低由于样时烟气在管壁的冷凝和被测烟气温度过高所产生的的系统误差。采用分流方法可降低烟气水份在采样管管壁冷凝,当旁通气路与测试气路之比设置在10:1时,由烟气水份在采样管管壁冷凝引起的系统误差也必将按同样比例减少1/10,同理比值设置在于20:1时,系统误差减少1/20。当测试中被测烟气温度高于环境温度10℃以上时,采用分流所测得的数据精度明显提高,极大程度降低由于被测烟气温度过高引起的系统误差,当被测烟气温度高于环境温度100℃以上时可进一步采用降温的方法(如加长采样管长度),同时提高分流比,人工降温和分流同时进行大大提高装置的适用范围,提高测试精度。
测试原始数据
误差统计:
考虑到烟气水份受机组负荷、燃烧工况(烟气温度)、环境温度的直接影响,本次误差计算数据,二种方法分别选取负荷、烟温、环温相近的一组数据进行平均偏差的计算(测试序不加*,不参与统计),统计结果:
直接测试:平均偏差=6.89;极差=21.9
大比例分流技术:平均偏差=0.22;极差=0.5
参见图1至4,一种烟气水份测试装置,包括抽气装置1、采样管2、处理器、输入装置和显示装置,所述采样管2经三通3将气路分为测试气路4和旁通气路5两条,所述测试气路4和旁通气路5出气端口经三通3与所述抽气装置1进气端口连接,所述测试气路4上沿烟气流动方向依次设有U型管6、压力传感器7、温度传感器8、流量调节阀9和流量传感器10,所述U型管6装有用于固定水份的氯化钙,所述旁通气路5上沿烟气流动方向依次设有过滤器11、干燥器12、流量调节阀9、压力传感器7和单向阀13,所述压力传感器7、温度传感器8、流量传感器10、输入装置和显示装置分别与所述处理器连接。
开启抽气装置1,被测烟气通过采样管2,后经三通3分二路,一路进入测试气路4,另一路进入旁通气路5。由于被测烟气一部分由旁通气路5经过,因此减少了测试中的系统误差。旁通气路5中的过滤器11对烟气中的杂质进行过滤,干燥器12将被测烟气进行干燥,有效保护抽气装置1,以防止杂质和湿烟气对泵体的腐蚀损伤,旁通气路5中的流量调节阀9可对旁通气路5的流量进行调整,旁通气路5中的流量传感器10将测试得到的流量以电信号的形式传给处理器。在常温测试时,不需要开通旁通气路5,旁通气路5中设置单向阀13可以防止气路外的空气进入U型管6,提高测试精度。测试气路4中的被测烟气经过U型管6时含有的水份时被氯化钙吸收,U型管6的重量会增加,取出U型管6,经称重和计算得出固定的水份重量值,将固定的水份重量值通过输入装置输入。从U型管6出来的被测烟气经过压力传感器7、温度传感器8、流量调节阀9和流量传感器10,并在经过上诉的传感器时被测试出被测烟气的相对压差、温度及流量信息,传感器将测得的信息以电信号形式发送至处理器,最后被测烟气经抽气装置1排向大气。处理器将获得的水份重量、烟气体积、测烟气温度和被测烟气相对大气压差进行计算得出被测烟气水份含湿量的百分比,最后将水份重量、烟气体积、测烟气温度、被测烟气相对大气压差和被测烟气水份含湿量的百分比显示在显示装置上。
进一步的,在采样管2进气端口处设有金属滤网21,过滤杂质,防止杂质影响测试效果,提高测试精度。
具体的,抽气装置1为真空泵,可利用三通3与测试气路4和旁通气路5连接,实现单泵的双抽功能,通过调节阀对测试气路4和旁通气路5的烟气流量进行调节,测试流量可调整范围在0-5L/min,测试中泵在旁路中可抽取的流量为20-40L/min。
具体的,所述采样管2采用软性材质制成。
具体的,所述采样管2包括采样内管14和采样套管15,所述采样内管14设于所述采样套管15内,所述采样内管14与采样套管15之间设有加热丝16,所述加热丝16与所述处理器连接。降低烟气中的水份在采样管2中的冷凝,提高装置测试精度。
具体的,当被测烟气温度高于环境温度10℃时开通旁通气路5,当被测烟气温度高于环境温度100℃时电热丝通电。
具体的,所述U型管6上方设有开口19,两侧设有与测试旁通连接的接口20,所述开口19设密封用的磨口塞17,所述磨口塞17设有连通所述接口20和U型管6的内腔的L型通道18。测试时磨口塞17接通接口20和U型管6的内腔,测试结束将二个磨口塞17旋转90度即可封住U型管6接口20,防止取样前后吸收空气中水份,提高测试精度,便于称量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种烟气水份测试方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:利用抽气装置抽取被测烟气,并将被测烟气通过管道分为旁通气路和测试气路两部分;
S2:控制旁通气路和测试气路的烟气流量;
S3:将测试气路中的被测烟气通向装有氯化钙的容器进行水份固定,并测量装有氯化钙的容器固定的水分重量、抽取的测试气路的烟气体积和测试气路中的被测烟气温度、被测烟气流量、被测烟气相对大气压差;
S4:利用公式:
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</mrow>
</mfrac>
</mrow>
算出被测烟气水份含湿量的百分比,公式中:Xsw为烟气水份含湿量百分比;Gw为装有氯化钙的容器吸收的水份重量,单位为g;Vd抽取的测试气路的烟气体积,单位为L;tr为被测烟气温度,单位为℃;Ba为大气压力,单位为Pa;Pr为被测烟气相对大气压差,单位为Pa,1.24为标准状态下1g水蒸气占有的体积,即1.24L/g,101300为一个标准大气压,即101300Pa。
2.如权利要求1所述的一种烟气水份测试方法,其特征在于:S2中旁通气路流量与测试气路之比设置为5:1至50:1。
3.一种烟气水份测试装置,其特征在于:包括抽气装置、采样管、处理器、输入装置和显示装置,所述采样管经三通将气路分为测试气路和旁通气路两条,所述测试气路和旁通气路出气端口经三通与所述抽气装置进气端口连接,所述测试气路上沿烟气流动方向依次设有U型管、压力传感器、温度传感器、流量调节阀和流量传感器,所述U型管装有用于固定水份的氯化钙,所述旁通气路上沿烟气流动方向依次设有过滤器、干燥器、流量调节阀、压力传感器和单向阀,所述压力传感器、温度传感器、流量传感器、输入装置和显示装置分别与所述处理器连接。
4.如权利要求3所述的一种烟气水份测试装置,其特征在于:所述采样管采用软性材质制成。
5.如权利要3所述的一种烟气水份测试装置,其特征在于:所述采样管包括采样内管和采样套管,所述采样内管设于所述采样套管内,所述采样内管与采样套管之间设有加热丝,所述加热丝与所述处理器连接。
6.如权利要求5所述的一种烟气水份测试装置,其特征在于:当被测烟气温度高于环境温度10℃时开通旁通气路,当被测烟气温度高于环境温度100℃时电热丝通电。
7.如权利要求3所述的一种烟气水份测试装置,其特征在于:所述U型管上方设有开口,两侧设有与测试旁通连接的接口,所述开口设密封用的磨口塞,所述磨口塞设有连通所述接口和U型管的内腔的L型通道。
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