CN111521732A - 一种火电机组烟气二氧化碳浓度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种火电机组烟气二氧化碳浓度的测量方法，在等速采样的前提下，使烟气样品依次经过采样管、恒温过滤装置以及吸收瓶组，计量烟气样品在标准状态下的体积，测量烟气中二氧化碳的质量并把二氧化碳的质量数据转化为标准状态下的体积值，通过在标准状态下烟气的体积值和二氧化碳体积值计算得到烟气中二氧化碳的体积分数；本发明基于质量守恒，利用对二氧化碳具有吸收作用的化学试剂吸收火电机组烟气二氧化碳，并将化学试剂吸收的烟气二氧化碳转化为标准状态下的体积，通过计量采集烟气样气的体积来计算烟气二氧化碳的浓度。本发明测量成本低、稳定性高、准确度高。
Description
技术领域
本发明涉及火电机组烟气二氧化碳浓度的测量方法。
背景技术
目前，二氧化碳浓度测量方法主要有化学法、电化学法、气相色谱法等，此类方法存在测量代价高、稳定性差、测量不确定度难以溯源等缺陷。所以探索测量成本低、稳定性高、准确度高、抗干扰能力强的火电机组烟气中二氧化碳浓度检测方法具有重要的实际应用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种火电机组烟气二氧化碳浓度的测量方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种火电机组烟气二氧化碳浓度的测量方法，其特征是，在等速采样的前提下，使烟气样品依次经过采样管、恒温过滤装置以及吸收瓶组，计量烟气样品在标准状态下的体积，测量烟气中二氧化碳的质量并把二氧化碳的质量数据转化为标准状态下的体积值，通过在标准状态下烟气的体积值和二氧化碳体积值计算得到烟气中二氧化碳的体积分数；
所述采样管能够测定烟气的静压、流速和温度等相关参数；所述恒温过滤装置包括过滤器，用于收集烟气中的颗粒物，避免对二氧化碳测量带来干扰；当颗粒物浓度较高时需要在过滤器前加旋风分离器。所述吸收瓶组包括6#吸收瓶、7#吸收瓶、8#吸收瓶、9#吸收瓶、10#吸收瓶、16#吸收瓶、17#吸收瓶、18#吸收瓶、19#吸收瓶和20#吸收瓶；其中，6# 吸收瓶不盛装任何物质，用于防止系统故障倒吸；7#吸收瓶和8#吸收瓶盛装有无水氯化钙和过氯酸镁溶液，用于吸收烟气中的水分；9#吸收瓶盛装有硫酸和高锰酸钾溶液，用于吸收烟气中二氧化硫，排除对二氧化碳测量的干扰；10#吸收瓶盛装有双氧水，进一步吸收可能未被9#吸收瓶吸收的二氧化硫；16#吸收瓶盛装有干燥硅胶，用于干燥气体，测量烟气中的水分含量；17#吸收瓶盛装有碱石灰，18#吸收瓶盛装有氢氧化钙和氢氧化钠的混合溶液， 19#吸收瓶盛装有碱石灰，17#吸收瓶、18#吸收瓶、19#吸收瓶均用于吸收烟气中的二氧化碳；20#吸收瓶盛装有干燥硅胶，用于干燥气体，测量烟气中的水分含量；所述6#吸收瓶、 7#吸收瓶、8#吸收瓶、9#吸收瓶、10#吸收瓶、20#吸收瓶、19#吸收瓶、18#吸收瓶、17#吸收瓶、16#吸收瓶依次连接，采样时，将吸收瓶组置于冰浴中，降低吸收瓶吸收液的温度；
根据计量的抽取烟气的体积Vm、温度Tm以及烟气的压力Pm，把测量状态下的气体转化为标准状态下的烟气体积VN：
VN-标准状态下，烟气的体积(m3)；
Vm-实际状态下，烟气的体积(m3)；
PN-标准状态下，烟气的压力(kPa,绝压)；
Pm-实际状态下，烟气的压力(kPa,绝压)；
TN-标准状态下，烟气的温度(K)；
Tm-实际状态下，烟气的温度(K)；
采样开始前，称量盛装有药品的17#吸收瓶、18#吸收瓶和19#吸收瓶的质量m1；采样完成后，再次称量盛装有药品的17#吸收瓶、18#吸收瓶和19#吸收瓶的质量m2，可以得到标况下采样烟气中二氧化的体积Vco2：
m1-采样开始前，盛装有药品的17#吸收瓶、18#吸收瓶和19#吸收瓶的质量和；
m2-采样完成后，盛装有药品的17#吸收瓶、18#吸收瓶和19#吸收瓶的质量和；
标准状态下，烟气中二氧化碳的体积分数可以根据式(1)和式(2)计算得到；标准状态下，烟气中二氧化碳的体积分数β为：
进一步的，所述采样管包括探针、1#热电偶和皮托计，采样时，所述采样管贯穿烟道墙，所述探针位于烟道墙的内侧。
进一步的，所述16#吸收瓶的烟气出口通过连接管连接真空泵，在16#吸收瓶的烟气出口安装2#热电偶，在连接管上安装真空计和主阀。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1)本技术成本较低，适合大面积推广； 2)对测量条件要求低，对测量位置没有苛刻的要求；3)测量数据质量高，不确定度小且可溯源。
附图说明
图1是本发明实施例中火电机组烟气二氧化碳浓度的测量方法流程图。
图2是本发明实施例中火电机组烟气二氧化碳浓度的测量装置结构示意图。
图中：探针1、烟道墙2、1#热电偶3、皮托计4、过滤器5、6#吸收瓶6、7#吸收瓶7、 8#吸收瓶8、9#吸收瓶9、10#吸收瓶10、石英管连接部件11、真空计12、连接管13、主阀14、2#热电偶15、16#吸收瓶16、17#吸收瓶17、18#吸收瓶18、19#吸收瓶19、20#吸收瓶20、烟气出口放散设备21、干式气表22、旁通阀23、真空泵24。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，本实施例中，一种火电机组烟气二氧化碳浓度的测量方法，在等速采样的前提下，使烟气样品依次经过采样管、恒温过滤装置以及吸收瓶组，计量烟气样品在标准状态下的体积，测量烟气中二氧化碳的质量并把二氧化碳的质量数据转化为标准状态下的体积值，通过在标准状态下烟气的体积值和二氧化碳体积值计算得到烟气中二氧化碳的体积分数；
烟囱中的烟气未依次经过除尘设备、流量测量装置、防倒吸装置、干扰气体吸收装置、二氧化碳吸收装置和尾气处理装置时，二氧化碳吸收装置的质量为m1kg；
烟囱中的烟气依次经过除尘设备、流量测量装置、防倒吸装置、干扰气体吸收装置、二氧化碳吸收装置和尾气处理装置时，二氧化碳吸收装置的质量为m2kg；
流量测量装置测得烟气样品的体积转化为标准状态下的体积V1m3，根据二氧化碳吸收装置在测量前后的质量差，可以计算出标准状态下二氧化碳的体积V2为：
所以测量期间烟囱烟气二氧化碳的平均体积分数β为：
参见图2，采样管能够测定烟气的静压、流速和温度等相关参数；采样管的温度控制在 120℃，主要为了防止烟气中的水蒸汽凝结。恒温过滤装置包括过滤器5，用于收集烟气中的颗粒物，避免对二氧化碳测量带来干扰，温度控制在120℃；当颗粒物浓度较高时需要在过滤器5前加旋风分离器。吸收瓶组包括6#吸收瓶6、7#吸收瓶7、8#吸收瓶8、9#吸收瓶9、10#吸收瓶10、16#吸收瓶16、17#吸收瓶17、18#吸收瓶18、19#吸收瓶19和20#吸收瓶20；其中，6#吸收瓶6不盛装任何物质，用于防止系统故障倒吸；7#吸收瓶7和8#吸收瓶8盛装有无水氯化钙和过氯酸镁溶液，用于吸收烟气中的水分；9#吸收瓶9盛装有硫酸和高锰酸钾溶液，用于吸收烟气中二氧化硫，排除对二氧化碳测量的干扰；10#吸收瓶10 盛装有双氧水，进一步吸收可能未被9#吸收瓶9吸收的二氧化硫；16#吸收瓶16盛装有干燥硅胶，用于干燥气体，测量烟气中的水分含量；17#吸收瓶17盛装有碱石灰，18#吸收瓶 18盛装有氢氧化钙和氢氧化钠的混合溶液，19#吸收瓶19盛装有碱石灰，17#吸收瓶17、 18#吸收瓶18、19#吸收瓶19均用于吸收烟气中的二氧化碳；20#吸收瓶20盛装有干燥硅胶，用于干燥气体，测量烟气中的水分含量；6#吸收瓶6、7#吸收瓶7、8#吸收瓶8、9#吸收瓶 9、10#吸收瓶10、20#吸收瓶20、19#吸收瓶19、18#吸收瓶18、17#吸收瓶17、16#吸收瓶 16通过石英管连接部件11依次连接，采样时，将吸收瓶组置于冰浴中，降低吸收瓶吸收液的温度。
本实施例中，采样管包括探针1、1#热电偶3和皮托计4，采样时，采样管贯穿烟道墙2，探针1位于烟道墙2的内侧。
本实施例中，16#吸收瓶16的烟气出口通过连接管13连接真空泵24，在16#吸收瓶16 的烟气出口安装2#热电偶15，在连接管13上安装真空计12和主阀14。
本实施例中，真空泵24设置有旁路，该旁路上安装有旁通阀23。真空泵24的烟气出口连接烟气出口放散设备21，且在真空泵24的烟气出口安装有干式气表22。
在20℃条件下，干燥采样使用的石英滤膜，使其在6h之内达到恒重，记录下测得的值，精确到0.1mg。使用干净的镊子，在过滤器5的滤垫上放上一张经过称量的滤膜。
用去离子水润洗所用的玻璃器皿，再利用丙酮干燥，最后用防尘膜或橡胶塞密封玻璃器皿的所有进口(测试前不准打开)，以防止玻璃器皿内壁受到污染。在所有吸收瓶中装入相应的吸收液或硅胶，记录下所有吸收瓶装吸收液或硅胶后的重量，这些数据将在计算烟气二氧化碳含量时用到。将冰块放入装有吸收瓶的箱子里，加入适量水。
塞上采样枪管嘴，打开抽气泵，观察流量。若流量在0.02L/min以下，证明采样系统气密性良好，可以开始采样测试；否则需逐段检查气密性，直到通过气密性检查(即，塞上采样枪管嘴，打开抽气泵，观察流量到的流量在0.02L/min以下)。
保持±5％以内的等速采样率，等速采样方法参考GB/T 16157。采样管和过滤器5的温度控制在120℃左右，记录烟气温度、采样管和过滤器5温度、流量计温度、烟气动压、真空泵24的真空度等基本参数。在测试开始前和结束后分别记录干烟气流量计读数。
将控制箱调节水平，并将皮托计4调零。打开真空泵24，使管嘴的方向对准气流方向，封住采样管周围的空隙，防止外界大气进入采样口。读取皮托计4的示数，启动秒表，打开并调节主阀14，直到达到等速采样，在整个过程中需要始终保持等速采样。采样时间一般为1-3h，根据烟气中二氧化碳的多少，现场进行调整。当烟气中的二氧化碳浓度Xg/Nm3时，采样时间在2-3h；当烟气中的二氧化碳浓度在Yg/Nm3时，采样时间在1-2h。在采样结束时，再进行密闭性测试，保证样品的代表性。
根据干式流量计计量的抽取烟气的体积Vm、温度Tm以及烟气的压力Pm，把测量状态下的气体转化为标准状态下的烟气体积VN：
VN-标准状态下，烟气的体积(m3)；
Vm-实际状态下，烟气的体积(m3)；
PN-标准状态下，烟气的压力(kPa,绝压)；
Pm-实际状态下，烟气的压力(kPa,绝压)；
TN-标准状态下，烟气的温度(K)；
Tm-实际状态下，烟气的温度(K)；
采样开始前，称量盛装有药品的17#吸收瓶17、18#吸收瓶18和19#吸收瓶19的质量m1；采样完成后，再次称量盛装有药品的17#吸收瓶17、18#吸收瓶18和19#吸收瓶19的质量m2，可以得到标况下采样烟气中二氧化的体积Vco2：
m1-采样开始前，盛装有药品的17#吸收瓶17、18#吸收瓶18和19#吸收瓶19的质量和；
m2-采样完成后，盛装有药品的17#吸收瓶17、18#吸收瓶18和19#吸收瓶19的质量和；
标准状态下，烟气中二氧化碳的体积分数可以根据式(1)和式(2)计算得到；标准状态下，烟气中二氧化碳的体积分数β为：
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种火电机组烟气二氧化碳浓度的测量方法，其特征是，在等速采样的前提下，使烟气样品依次经过采样管、恒温过滤装置以及吸收瓶组，计量烟气样品在标准状态下的体积，测量烟气中二氧化碳的质量并把二氧化碳的质量数据转化为标准状态下的体积值，通过在标准状态下烟气的体积值和二氧化碳体积值计算得到烟气中二氧化碳的体积分数；
所述采样管能够测定烟气的相关参数；所述恒温过滤装置包括过滤器(5)，用于收集烟气中的颗粒物，避免对二氧化碳测量带来干扰；所述吸收瓶组包括6#吸收瓶(6)、7#吸收瓶(7)、8#吸收瓶(8)、9#吸收瓶(9)、10#吸收瓶(10)、16#吸收瓶(16)、17#吸收瓶(17)、18#吸收瓶(18)、19#吸收瓶(19)和20#吸收瓶(20)；其中，6#吸收瓶(6)不盛装任何物质，用于防止系统故障倒吸；7#吸收瓶(7)和8#吸收瓶(8)盛装有无水氯化钙和过氯酸镁溶液，用于吸收烟气中的水分；9#吸收瓶(9)盛装有硫酸和高锰酸钾溶液，用于吸收烟气中二氧化硫，排除对二氧化碳测量的干扰；10#吸收瓶(10)盛装有双氧水，进一步吸收可能未被9#吸收瓶(9)吸收的二氧化硫；16#吸收瓶(16)盛装有干燥硅胶，用于干燥气体，测量烟气中的水分含量；17#吸收瓶(17)盛装有碱石灰，18#吸收瓶(18)盛装有氢氧化钙和氢氧化钠的混合溶液，19#吸收瓶(19)盛装有碱石灰，17#吸收瓶(17)、18#吸收瓶(18)、19#吸收瓶(19)均用于吸收烟气中的二氧化碳；20#吸收瓶(20)盛装有干燥硅胶，用于干燥气体，测量烟气中的水分含量；所述6#吸收瓶(6)、7#吸收瓶(7)、8#吸收瓶(8)、9#吸收瓶(9)、10#吸收瓶(10)、20#吸收瓶(20)、19#吸收瓶(19)、18#吸收瓶(18)、17#吸收瓶(17)、16#吸收瓶(16)依次连接，采样时，将吸收瓶组置于冰浴中，降低吸收瓶吸收液的温度；
根据计量的抽取烟气的体积Vm、温度Tm以及烟气的压力Pm，把测量状态下的气体转化为标准状态下的烟气体积VN：
VN-标准状态下，烟气的体积(m3)；
Vm-实际状态下，烟气的体积(m3)；
PN-标准状态下，烟气的压力(kPa,绝压)；
Pm-实际状态下，烟气的压力(kPa,绝压)；
TN-标准状态下，烟气的温度(K)；
Tm-实际状态下，烟气的温度(K)；
采样开始前，称量盛装有药品的17#吸收瓶(17)、18#吸收瓶(18)和19#吸收瓶(19)的质量m1；采样完成后，再次称量盛装有药品的17#吸收瓶(17)、18#吸收瓶(18)和19#吸收瓶(19)的质量m2，得到标况下采样烟气中二氧化的体积Vco2：
m1-采样开始前，盛装有药品的17#吸收瓶(17)、18#吸收瓶(18)和19#吸收瓶(19)的质量和；
m2-采样完成后，盛装有药品的17#吸收瓶(17)、18#吸收瓶(18)和19#吸收瓶(19)的质量和；
标准状态下，烟气中二氧化碳的体积分数根据式(1)和式(2)计算得到；标准状态下，烟气中二氧化碳的体积分数β为：
2.根据权利要求1所述的火电机组烟气二氧化碳浓度的测量方法，其特征是，所述采样管包括探针(1)、1#热电偶(3)和皮托计(4)，采样时，所述采样管贯穿烟道墙(2)，所述探针(1)位于烟道墙(2)的内侧。
3.根据权利要求1所述的火电机组烟气二氧化碳浓度的测量方法，其特征是，所述16#吸收瓶(16)的烟气出口通过连接管(13)连接真空泵(24)，在16#吸收瓶(16)的烟气出口安装2#热电偶(15)，在连接管(13)上安装真空计(12)和主阀(14)。
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010177207.1A Pending CN111521732A (zh) | 2020-03-13 | 2020-03-13 | 一种火电机组烟气二氧化碳浓度的测量方法 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101408518A (zh) * | 2008-11-14 | 2009-04-15 | 中电投远达环保工程有限公司 | 烟气中硫化物的测定装置及方法 |
| CN107621393A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-01-23 | 国网河北能源技术服务有限公司 | 一种烟气中三氧化硫采样装置及其测试方法 |
-
2020
- 2020-03-13 CN CN202010177207.1A patent/CN111521732A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN101408518A (zh) * | 2008-11-14 | 2009-04-15 | 中电投远达环保工程有限公司 | 烟气中硫化物的测定装置及方法 |
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Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 俞勇梅 等: "《铁矿石烧结过程二噁英类排放机制及其控制技术》", 30 November 2014, 冶金工业出版社 * |
| 廖丽芳 等: "《能源与动力工程专业实验指导教程》", 30 September 2017, 华东理工大学出版社有限公司 * |
| 河北化工学校 吉分平主编: "《工业分析》", 31 October 1998, 化学工业出版社 * |
| 陆小荣 等: "《陶瓷烧成技术》", 31 January 2014, 中国轻工业出版社 * |
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