CN108593850A - 烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，该方法包括：步骤1、利用烟气组分测量仪，基于离散网格布点方式，测量固定负荷工况下待测烟道截面内烟气组分浓度在整个待测烟道截面内的离散分布特性；步骤2、结合线性插值理论绘制全截面烟气组分浓度分布云图，实现待测烟气组分浓度的伪连续精确测量；步骤3、确定代表测量点的横向布置特征参数，包括代表测量点的布置数目n和相邻代表测量点的横向间隔x；步骤4、确定代表测量点的纵向布置特征参数，即代表测量点i的布置深度hi，其中0≤i≤n。
Description
技术领域
本发明涉及锅炉尾部烟道烟气组份浓度测量技术领域，具体而言，涉及一种烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法。
背景技术
锅炉燃烧产生的烟气中含有众多的气体组分，诸如氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、水(H2O)、氨(NH3)、一氧化碳(CO)、和二氧化碳(CO2)等，实现上述组分浓度的准确测量对于组织燃烧调整反馈、气体污染物脱除等具有重要的知道意义，然而由于锅炉尾部烟道截面积大、上述气体组分浓度分布不均匀等问题的存在，直接导致测量的准确性较差。
以选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术领域涉及的氮氧化物(NOx)浓度测量为例，SCR系统进出口NOx浓度的准确测量对于指导还原剂喷射意义巨大。然而实践表明，SCR系统进出口烟道截面内的NOx浓度分布极不均匀，进口截面在15m×4m左右，出口截面在15m×6m左右(以660MW机组为例)，此时若采取传统的单点抽取/原位测量手段，测点布置位置以及所得测量值可靠性是一直值得商榷的问题。对此，近年来业内出现了多点取样/原位测量的技术手段，纵然其一定程度上缓解了单点测量存在的取样不足，然而本技术手段大多是采用了测点均布的处理措施，布置点数大概在3个左右，未考虑全截面内气体组分的真实分布特性，此类技术测点的布置设计存在较大的优化空间。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，在多点抽取/原位测量技术手段的基础上，对各测点的合理布置设计提供了科学的指导方案，获得了与系统运行工况匹配的代表性测点横纵向布置特征参数，显著提高了以点代面的测量精度，克服了传统单点测量导致的较大测量误差，对于保证安全生产运行具有重要的指导意义。
本发明提供了一种烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、利用烟气组分测量仪，基于离散网格布点方式，测量固定负荷工况下待测烟道截面内烟气组分浓度在整个待测烟道截面内的离散分布特性；
步骤2、根据步骤1中所得的烟气组分浓度在待测烟道截面内的离散分布特性，结合线性插值理论绘制全截面烟气组分浓度分布云图，实现待测烟气组分浓度的伪连续精确测量；
步骤3、根据步骤2中绘制的全截面烟气组分浓度分布云图，确定代表测量点的横向布置特征参数，包括代表测量点的布置数目n和相邻代表测量点的横向间隔x；
步骤4、根据步骤2中绘制的全截面烟气组分浓度分布云图，确定代表测量点的纵向布置特征参数，即代表测量点i的布置深度hi，其中0≤i≤n。
作为本发明的进一步改进，步骤1中所述离散网格布点方式具体为：离散网格的横向和纵向的距离均不超过1200mm。
作为本发明的进一步改进，在步骤1测量过程中，每个网格节点的单次测量时间不低于30s，且每个网格节点的测量次数不低于三次。
作为本发明的进一步改进，步骤2中绘制全截面烟气组分浓度分布云图过程中，定义所测烟道壁面上的烟气组分浓度为同一纵向深度上相邻测点对应组分浓度测量值的1/3～2/3。
作为本发明的进一步改进，步骤3中所述代表测量点的布置数目n为3～5个。
作为本发明的进一步改进，步骤3中所述相邻代表测量点的横向间隔x的取值范围为1000mm≤x≤4000mm。
作为本发明的进一步改进，步骤4中所述代表测量点i的布置深度hi的取值范围为1000mm≤hi≤4000mm。
作为本发明的进一步改进，测得的代表测量点布置位置处的烟气组分浓度平均值与待测烟道截面全截面内对应的烟气组分浓度平均值之间的偏差ε不超过5％。
作为本发明的进一步改进，所述偏差ε的具体计算方法为：
其中，为代表测量点布置位置处待测烟气组分浓度测量值的算数平均值，n为代表测量点的布置数目，为待测烟道截面全截面内烟气组分浓度的理论平均值，εmax为两者偏差的最大值。
作为本发明的进一步改进，所述待测烟气组分为氮氧化物、硫氧化物、水、氨气和一氧化碳中的一种或多种。
本发明的有益效果为：本发明所述的一种烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，在多点抽取/原位测量技术手段的基础上，对各测点的合理布置设计提供了科学的指导方案，获得了与系统运行工况匹配的代表性测点横纵向布置特征参数，显著提高了以点代面的测量精度，克服了传统单点测量导致的较大测量误差，对于保证安全生产运行具有重要的指导意义。
附图说明
图1为本发明实施例所述的一种烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法流程图；
图2为本发明实施例所述的全烟道截面内的烟气组分浓度分布云图；
图3为本发明实施例所述的烟道截面代表测量点总体布置示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，本发明实施例所述的是一种烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，该方法包括以下步骤：
步骤1、利用烟气组分测量仪，基于离散网格布点方式，测量固定负荷工况下待测烟道截面内烟气组分浓度在整个待测烟道截面内的离散分布特性；本实施例中选用现有的烟气组分测量仪对待测烟道截面内的烟气组分浓度进行测量。烟气组分浓度在待测烟道截面内的离散分布特性是指待测烟气组分在不同空间位置上的具体浓度。
步骤2、根据步骤1中所得的烟气组分浓度在待测烟道截面内的离散分布特性，结合线性插值理论绘制全截面烟气组分浓度分布云图，实现待测烟气组分浓度的伪连续精确测量；线性插值理论是指使用连续两个已知量的直线来确定在这两个已知量之间的一个未知量的值的方法。对于本实施例来说即是测出两个代表测量点的烟气组分浓度，再根据测量结果求出在该两个代表测量点的连线上且处于该两个测量点之间的网格节点的烟气组分浓度。从而最终实现待测烟道截面全截面内的烟气组分浓度的伪连续精确测量。
步骤3、根据步骤2中绘制的全截面烟气组分浓度分布云图，确定代表测量点的横向布置特征参数，包括代表测量点的布置数目n和相邻代表测量点的横向间隔x；
步骤4、根据步骤2中绘制的全截面烟气组分浓度分布云图，确定代表测量点的纵向布置特征参数，即代表测量点i的布置深度hi，其中0≤i≤n。
进一步的，步骤1中离散网格布点方式具体为：离散网格的横向和纵向的距离均不超过1200mm。间隔过大会使网格布点稀疏，从而代表测量点则不能反映待测烟道截面内烟气组分的准确分布，间隔过小则会使网格布点过密，从而导致测量工作量较大，但测量效果却收效甚微。在具体测量中应根据待测烟道截面的大小来确定离散网格的横向和纵向距离，以准确测量烟气组分浓度分布为最终目的。
进一步的，在步骤1测量过程中，每个网格节点的单次测量时间不低于30s，且每个网格节点的测量次数不低于三次。限定每个网格节点的单次测量时间以及每个网格节点的测量次数是为了使该节点布置位置处的烟气组分浓度测量结果更为准确，经过多次测量再取平均值即可有效降低测量误差。
进一步的，步骤2中绘制全截面烟气组分浓度分布云图过程中，定义所测烟道壁面上的烟气组分浓度为同一纵向深度上相邻测点对应组分浓度测量值的1/3～2/3。由于烟道壁面上的烟气不在烟道横截面上，很难实现准确测量，因此根据烟道壁面上的烟气特性，先定义烟道壁面上的烟气组分浓度为同一纵向深度上相邻测点对应组分浓度测量值的1/3～2/3。然后结合步骤1中测得的烟道横截面上代表测量点的烟气组分浓度，最后基于线性插值法即可间接获得全截面内对应烟气组分浓度的伪连续精确测量。
进一步的，步骤3中代表测量点的布置数目n为3～5个。
进一步的，步骤3中相邻代表测量点的横向间隔x的取值范围为1000mm≤x≤4000mm。
进一步的，步骤4中代表测量点i的布置深度hi的取值范围为1000mm≤hi≤4000mm。在具体测量过程中可以根据实际工况，对于不同的测点i选用不同的布置深度hi。
进一步的，测得的代表测量点布置位置处的烟气组分浓度平均值与待测烟道截面全截面内对应的烟气组分浓度平均值之间的偏差ε不超过5％。
进一步的，偏差ε的具体计算方法为：
其中，为代表测量点布置位置处待测烟气组分浓度测量值的算数平均值，n为代表测量点的布置数目，为待测烟道截面全截面内烟气组分浓度的理论平均值，εmax为两者偏差的最大值。
进一步的，待测烟气组分为氮氧化物、硫氧化物、水、氨气和一氧化碳中的一种或多种。
本实施案例针对某650MW燃煤机组SCR系统入口截面NOx浓度的多点抽取式取样测量为例。该系统入口截面共有11个临时测量孔可供数据采集使用。具体实施步骤如下：
1)离散网格布点全截面组分浓度分布特性数据采集
采取离散网格布点方式，利用Testo烟气分析仪测量对象机组SCR系统入口截面内的NOx浓度分布特性，获取典型600MW负荷工况下该待测截面内NOx浓度在全截面内的离散分布特性。离散测量网格横向最大间距为1175mm，纵向最大间隔为620mm，每个网格节点的单次测量时间不低于30s，重复测量不低于3次。由此获得共计11×4个离散网格测点上的NOx浓度测量值。
2)烟气组分浓度分布云图绘制
在方法步骤1)的基础上，定义烟气壁面待测气体组分浓度为同一纵向深度上相邻离散测点对应组分浓度测量值的2/3，采用线性差值方法绘制获得SCR系统入口截面全截面内的烟气组分浓度分布云图(如附图2所示)，实现待测烟气组分浓度的伪连续精确测量。
3)代表测量点横向布置特征参数确定
在方法步骤2)所得结果的基础上，确定代表测量点的横向布置特征参数，具体为代表测量点布置数目n为4，且将4个代表测点分别标记为#1、#2、#3、#4，相邻测点的横向间隔x依次为3500mm、3600mm、3300mm。
4)代表测量点纵向布置特性参数确定
在方法步骤2)所得结果的基础上，确定代表测量点的纵向布置特征参数，具体为#1代表测量点的布置深度h1为1400mm，#2代表测量点的布置深度h2为1800mm，#3代表测量点的布置深度h3为1000mm，#4代表测量点的布置深度h4为1800mm。本实施例中针对研究对象所获得代表测量点#1、#2、#3、#4的总体布置示意图如附图3所示。
在本实施例中，代表测量点#1、#2、#3、#4处的NOx浓度实测值依次为166ppm、122ppm、186ppm、161ppm，折算获得约为158.75ppm，而方法步骤2)中所得SCR系统入口全截面内NOx浓度的理论平均值为155.09ppm，两者实际偏差ε为2.36％，符合设计要求。
通过本实施案例可以说明，本发明所公开的一种适用于烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法可有效解决当前锅炉尾部烟道烟气组分浓度全截面测量存在的测量截面大、测点盲目单点/多点均匀布置、测量精度差等问题。本发明在多点抽取/原位测量技术手段的基础上，对各测点的合理布置设计提供了科学的指导方案，获得了与系统运行工况匹配的代表测量点横纵向布置特征参数，显著提高了以点代面的测量精度，克服了传统单点测量导致的较大测量误差，对于保证安全生产运行具有重要的指导意义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、利用烟气组分测量仪，基于离散网格布点方式，测量固定负荷工况下待测烟道截面内烟气组分浓度在整个待测烟道截面内的离散分布特性；
步骤2、根据步骤1中所得的烟气组分浓度在待测烟道截面内的离散分布特性，结合线性插值理论绘制全截面烟气组分浓度分布云图，实现待测烟气组分浓度的伪连续精确测量；
步骤3、根据步骤2中绘制的全截面烟气组分浓度分布云图，确定代表测量点的横向布置特征参数，包括代表测量点的布置数目n和相邻代表测量点的横向间隔x；
步骤4、根据步骤2中绘制的全截面烟气组分浓度分布云图，确定代表测量点的纵向布置特征参数，即代表测量点i的布置深度hi，其中0≤i≤n。
2.根据权利要求1所述的烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，其特征在于，步骤1中所述离散网格布点方式具体为：离散网格的横向和纵向的距离均不超过1200mm。
3.根据权利要求1所述的烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，其特征在于，在步骤1测量过程中，每个网格节点的单次测量时间不低于30s，且每个网格节点的测量次数不低于三次。
4.根据权利要求1所述的烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，其特征在于，步骤2中绘制全截面烟气组分浓度分布云图过程中，定义所测烟道壁面上的烟气组分浓度为同一纵向深度上相邻测点对应组分浓度测量值的1/3～2/3。
5.根据权利要求1所述的烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，其特征在于，步骤3中所述代表测量点的布置数目n为3～5个。
6.根据权利要求1所述的烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，其特征在于，步骤3中所述相邻代表测量点的横向间隔x的取值范围为1000mm≤x≤4000mm。
7.根据权利要求1所述的烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，其特征在于，步骤4中所述代表测量点i的布置深度hi的取值范围为1000mm≤hi≤4000mm。
8.根据权利要求1所述的烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，其特征在于，测得的代表测量点布置位置处的烟气组分浓度平均值与待测烟道截面全截面内对应的烟气组分浓度平均值之间的偏差ε不超过5％。
9.根据权利要求8所述的烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，其特征在于，所述偏差ε的具体计算方法为：
其中，为代表测量点布置位置处待测烟气组分浓度测量值的算数平均值，n为代表测量点的布置数目，为待测烟道截面全截面内烟气组分浓度的理论平均值，εmax为两者偏差的最大值。
10.根据权利要求1所述的烟气组分浓度全截面测量的代表测量点特征参数确定方法，其特征在于，所述待测烟气组分为氮氧化物、硫氧化物、水、氨气和一氧化碳中的一种或多种。
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