CN112763747A - 一种烟气流速检测系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烟气流速监测系统及其使用方法，该系统包括静压传感器、动压传感器以及设置在烟道内的密封的取压管道，所述取压管道靠近烟道中心的一端为锥形部，取压管道内设有横向的隔板，隔板将取压管道分隔成上方的静压腔和下方的动压腔，锥形部的上方开有与静压腔连通的静压进气口，锥形部的下方开有与动压腔连通的动压进气口，所述动压腔通过管路与动压传感器连通，所述静压腔通过管路与静压传感器连通，本发明的一种烟气流速监测系统及其使用方法，仪器采用皮托管差压法测量烟气流速，并可对烟气压力、温度直接进行测量，使得测量精度和准确性大大提高，而且降低了使用成本和维护工作量，特别适合用于在线实时测量烟气参数。

Description

一种烟气流速检测系统及其使用方法

技术领域

本发明涉烟气监测技术领域，具体是指一种烟气流速监测系统及其使用方法。

背景技术

火力发电在为人类提供洁净能源的同时，正在大量消耗地球上不可再生资源，并且也在不断产生大量废气、废水、废渣等副产品，日益对地球环境产生污染，最终给人类生产、生活带来灾害。

在环境污染不断加重的今天，人们正在寻找各种方法来控制污染或减少污染，其中包括对这些固体排放物进行预处理、对烟气排放进行在线测量（CEMS）。CEMS系统除了对SO2、NOx、烟尘等参数进行实时监测外，还需要对烟气的流速、压力、温度等参数进行监测，以便及时对锅炉燃烧情况和烟气排放情况进行调整。

高温烟气一般指火电行业燃煤发电工程产生的气体，作为一种比较特殊的介质，一般的温度范围在50-120度，特别情况下可能达到160度，另外烟气中一般会存在粉尘和酸性物质如SO2、NOX等，如何克服高温、高粉尘和酸性物质而保证烟气流速的在线测量，是一个十分困难的问题，在这种条件下，应保证必要的检测准确度，应有较快的反应速度；应易安装、易标定；防尘、防溅、防腐等防护要求；应有较高的自动化程度，较少的维护工作量。针对这些问题，针对烟道内高温、高粉尘、高湿、高腐蚀的恶劣测量，这就需要可靠的测量仪对烟气的流速、压力、温度进行准确测量。

在我国固定污染源排放污染物实行浓度和总量控制，排放烟气的流速（流量），是确定污染物总量的重要参数。

目前一般采用的烟气流速的方法分为两大类：

（1）计算法：比如蒸汽流量法、燃料燃烧的化学平衡计算法和引风机小时功率用于烟气体积流速的计算法。

（2）测量法：比如：皮托管法、超声波法、声波法、热平衡法、靶式流量计法、光闪烁法、红外线法等。

我国固定污染源烟气 CEMS 安装烟道很难满足流场稳定的要求，流速在烟道中分布不均匀，在流速小于 10m/s 时（特别是流速小于5 m/s时），会造成烟气流速测量的困难。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种烟气流速监测系统及其使用方法。

本发明是通过如下技术方案实现的，提供一种烟气流速监测系统及其使用方法，包括静压传感器、动压传感器以及设置在烟道内的密封的取压管道，所述取压管道靠近烟道中心的一端为锥形部，取压管道内设有横向的隔板，隔板将取压管道分隔成上方的静压腔和下方的动压腔，锥形部的上方开有与静压腔连通的静压进气口，锥形部的下方开有与动压腔连通的动压进气口，所述动压腔通过管路与动压传感器连通，所述静压腔通过管路与静压传感器连通。

本方案中的取压管道采用皮托管法测量原理，根据柏努利方程可知，流体流动过程中的能量包括位能、动能和静压能；对于气体流动，位能的变化通常忽略不计，动能和静压能在一定条件下可以互相转化；取压管道的动压进气口和静压进气口分别代表气体的总能量和静压能，两者的差值为动压能，动压能与气体流速的平方成正比，通过将动压进气口和静压进气口分别连通动压传感器和静压传感器，从而测量烟道内气体的流速，由于动压进气口和静压进气口开设在锥形部上，烟气流经锥形部时，烟气沿锥形部表面流动，可以增大锥形部周边的烟气流速，从而增大流经静压进气口处的烟气流速，从而通过烟气的流动曲线使测量更加精准，即使在流速较小时，也可以实现流速的精准测量。

作为优化，所述动压腔与动压传感器连通的管路上装有反吹保护电磁阀A，所述静压腔与静压传感器连通的管路上装有反吹保护电磁阀B，所述反吹保护电磁阀A和反吹保护电磁阀B均为一进二出式三通电磁阀，静压传感器与反吹保护电磁阀B的常开出口连通，动压传感器与反吹保护电磁阀A的常开出口连通，所述反吹保护电磁阀A的常闭出口和反吹保护电磁阀B的常闭出口分别通过管路与反吹气源连通。

本方案中的动压腔与动压传感器常通，静压腔与静压传感器常通，当需要进行反吹时，反吹保护电磁阀A和反吹保护电磁阀B切换，使反吹气源连通动压腔和静压腔，通过反吹气源对动压腔和静压腔进行反吹，对取压管道的全壁自动实时清灰，达到防堵的目的。

作为优化，所述反吹保护电磁阀A与气源连通的管路上装有反吹电磁阀A，所述反吹保护电磁阀B与气源连通的管路上装有反吹电磁阀B。通过本方案中设置的反吹电磁阀A和反吹电磁阀B，当进行反吹时，先将反吹保护电磁阀A和反吹保护电磁阀B进行切换，然后再打开反吹电磁阀A和反吹电磁阀B进行反吹，防止反吹保护电磁阀A和反吹保护电磁阀B切换瞬间反吹气体进入动压传感器或静压传感器。

作为优化，所述静压传感器和动压传感器均安装在机壳内。本方案中设置的机壳对静压传感器和动压传感器起到保护作用。

作为优化，所述取压管道上装有温度传感器。本方案中的温度传感器用来检测烟气的温度。

作为优化，所述取压管道为圆管。本方案中取压管道为圆管，使取压管道靠近烟道中心的一端为圆锥形，可以更好地进行取样。

一种烟气流速监测系统的使用方法，包括如下步骤：

a.将取压管道的锥形部的一端水平插入烟道内，并使动压进气口朝下，静压进气口朝上；

b.烟道内的烟气向上流动，烟气通过动压进气口进入动压腔，使动压腔内的压强升高；流经锥形部的烟气向上流经静压进气口，使静压腔中的压强降低；

c.通过动压传感器对动压腔内的压强进行检测，通过静压传感器对静压腔内的压强进行检测，从而通过计算得到烟气流速；

d.启动反吹保护电磁阀A和反吹保护电磁阀B，使通向动压传感器和静压传感器的管路关闭，使通向反吹电磁阀A和反吹电磁阀B的管路连通；

e.然后打开反吹电磁阀A和反吹电磁阀B，使反吹气源连通动压腔和静压腔；

f.通过反吹气源对动压腔和静压腔内进行反吹，对取压管道的内壁进行清灰，达到防堵效果。

本发明的有益效果为：本发明的一种烟气流速监测系统及其使用方法，仪器采用皮托管差压法测量烟气流速，并可对烟气压力、温度直接进行测量，使得测量精度和准确性大大提高，而且降低了使用成本和维护工作量，特别适合用于在线实时测量烟气参数，符合国家环境保护行业标准。

仪器结构简洁，安装方便，集合了多项测量技术，这些技术可以实现烟气流速等参数的长期稳定和高性能的在线测量；更多的可选择的模块和参数可以大大加强烟气参数监测仪测量的范围。

附图说明

图1为本发明结构原理图；

图2为本发明不含取压管道的结构示意图；

图中所示：

1、反吹电磁阀A，2、反吹电磁阀B，3、反吹保护电磁阀A，4、反吹保护电磁阀B，5、触摸操作面板，6、静压传感器，7、动压传感器，8、温度传感器芯片， 9、模拟量输出接线端子，10、机壳，11、防雨接线头，12、取压管道，13、隔板，14、静压进气口，15、动压进气口，16、温度传感器。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

如图1~2所示，本发明的一种烟气流速监测系统及其使用方法，包括静压传感器9、动压传感器10以及设置在烟道内的密封的取压管道1，所述取压管道1的一端插入烟道中，所述取压管道1为圆管，取压管道1远离烟道的中心的一端通过密封板密封，所述取压管道1靠近烟道中心的一端为锥形部，所述锥形部为圆锥形。

取压管道1内设有横向的隔板2，隔板将取压管道1分隔成上方的静压腔和下方的动压腔，静压腔和动压腔体积相同。

所述锥形部的壁厚与取压管道1的壁厚相同，锥形部的上方开有与静压腔连通的静压进气口3，锥形部的下方开有与动压腔连通的动压进气口4，静压进气口3和动压进气口4均为椭圆形。

所述动压腔通过管路与动压传感器10连通，所述静压腔通过管路与静压传感器9连通，动压腔和静压腔的管路均连通在密封板上。

所述取压管道1上装有温度传感器11，温度传感器11安装在取压管道1靠近锥形部的一端，温度传感器11安装在取压管道1外侧，从而便于对烟气温度进行检测。

所述动压腔与动压传感器10连通的管路上装有反吹保护电磁阀A7，所述静压腔与静压传感器9连通的管路上装有反吹保护电磁阀B8，所述反吹保护电磁阀A7和反吹保护电磁阀B8均为一进二出式三通电磁阀，静压传感器9与反吹保护电磁阀B8的常开出口连通，动压传感器10与反吹保护电磁阀A7的常开出口连通，所述反吹保护电磁阀A7的常闭出口和反吹保护电磁阀B8的常闭出口分别通过管路与反吹气源连通。

反吹气体要求采用仪用压缩空气，氮气等无油无水无尘气体。反吹气接口为φ8快插接头。反吹气压力范围：0.3-0.5mpa。

反吹时间大约30秒，间隔时间可自动控制，标准反吹间隔时间为1小时，具体时间间隔可根据客户要求定制。

动压腔与动压传感器常通，静压腔与静压传感器常通，当需要进行反吹时，反吹保护电磁阀A和反吹保护电磁阀B切换，使反吹气源连通动压腔和静压腔，通过反吹气源对动压腔和静压腔进行反吹，对取压管道的全壁自动实时清灰，达到防堵的目的。

所述反吹保护电磁阀A7与气源连通的管路上装有反吹电磁阀A5，所述反吹保护电磁阀B8与气源连通的管路上装有反吹电磁阀B6。当进行反吹时，先将反吹保护电磁阀A和反吹保护电磁阀B进行切换，然后再打开反吹电磁阀A和反吹电磁阀B进行反吹，防止反吹保护电磁阀A和反吹保护电磁阀B切换瞬间反吹气体进入动压传感器或静压传感器。

所述静压传感器9和动压传感器10均安装在机壳10内，机壳10采用钢材喷塑质的复合喷涂保护，采用双搭扣结构，易于安装和拆卸，可以直接用于室外环境。

反吹保护电磁阀A7、反吹电磁阀A5、反吹保护电磁阀B8和反吹电磁阀B6均安装在机壳10内。

机壳内还装有温度传感器芯片8，温度传感器芯片8与温度传感器11电性连接。

机壳10上装有触控操作面板5，机壳10内还装有模拟量输出接线端子，用来与电线连接，机壳10上的接线头为防雨接线头11。

一种烟气流速监测系统的使用方法，包括如下步骤：

a.将取压管道12的锥形部的一端水平插入烟道内，并使动压进气口15朝下，静压进气口14朝上。

b.烟道内的烟气向上流动，烟气通过动压进气口15进入动压腔，使动压腔内的压强升高；流经锥形部的烟气向上流经静压进气口14，使静压腔中的压强降低。

c.通过动压传感器7对动压腔内的压强进行检测，通过静压传感器6对静压腔内的压强进行检测，从而通过计算得到烟气流速。

d.启动反吹保护电磁阀A3和反吹保护电磁阀B4，使通向动压传感器7和静压传感器6的管路关闭，使通向反吹电磁阀A1和反吹电磁阀B2的管路连通。

e.然后打开反吹电磁阀A1和反吹电磁阀B2，使反吹气源连通动压腔和静压腔。

f.通过反吹气源对动压腔和静压腔内进行反吹，对取压管道的内壁进行清灰，达到防堵效果。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (7)

1.一种烟气流速监测系统，其特征在于：包括静压传感器（6）、动压传感器（7）以及设置在烟道内的密封的取压管道（12），所述取压管道（12）靠近烟道中心的一端为锥形部，取压管道（12）内设有横向的隔板（13），隔板将取压管道（12）分隔成上方的静压腔和下方的动压腔，锥形部的上方开有与静压腔连通的静压进气口（14），锥形部的下方开有与动压腔连通的动压进气口（15），所述动压腔通过管路与动压传感器（7）连通，所述静压腔通过管路与静压传感器（6）连通。

2.根据权利要求1所述的一种烟气流速监测系统，其特征在于：所述动压腔与动压传感器（7）连通的管路上装有反吹保护电磁阀A（3），所述静压腔与静压传感器（6）连通的管路上装有反吹保护电磁阀B（4），所述反吹保护电磁阀A（3）和反吹保护电磁阀B（4）均为一进二出式三通电磁阀，静压传感器（6）与反吹保护电磁阀B（4）的常开出口连通，动压传感器（7）与反吹保护电磁阀A（3）的常开出口连通，所述反吹保护电磁阀A（3）的常闭出口和反吹保护电磁阀B（4）的常闭出口分别通过管路与反吹气源连通。

3.根据权利要求2所述的一种烟气流速监测系统，其特征在于：所述反吹保护电磁阀A（3）与气源连通的管路上装有反吹电磁阀A（1），所述反吹保护电磁阀B（4）与气源连通的管路上装有反吹电磁阀B（2）。

4.根据权利要求1所述的一种烟气流速监测系统，其特征在于：所述静压传感器（6）和动压传感器（7）均安装在机壳内。

5.根据权利要求1所述的一种烟气流速监测系统，其特征在于：所述取压管道（12）上装有温度传感器（16）。

6.根据权利要求1所述的一种烟气流速监测系统，其特征在于：所述取压管道（12）为圆形管。

7.一种烟气流速监测系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.将取压管道（12）的锥形部的一端水平插入烟道内，并使动压进气口（15）朝下，静压进气口（14）朝上；

b.烟道内的烟气向上流动，烟气通过动压进气口（15）进入动压腔，使动压腔内的压强升高；流经锥形部的烟气向上流经静压进气口（14），使静压腔中的压强降低；

c.通过动压传感器（7）对动压腔内的压强进行检测，通过静压传感器（6）对静压腔内的压强进行检测，从而通过计算得到烟气流速；

d.启动反吹保护电磁阀A（3）和反吹保护电磁阀B（4），使通向动压传感器（7）和静压传感器（6）的管路关闭，使通向反吹电磁阀A（1）和反吹电磁阀B（2）的管路连通；

e.然后打开反吹电磁阀A（1）和反吹电磁阀B（2），使反吹气源连通动压腔和静压腔；

f.通过反吹气源对动压腔和静压腔内进行反吹，对取压管道的内壁进行清灰，达到防堵效果。

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