CN116046115B - 一种烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统，属于环境保护技术领域。可靠性验证试验系统包括：用于从电厂引出烟气的风机；用于对一次检测后的烟气进行流场调节，并输出流场调节后的烟气的流场调节系统；用于对流场调节后的烟气进行二次检测，并输出二次检测后的烟气的流场分布测量系统；和用于对二次检测后的烟气进行三次检测的烟气流量在线监测装置。根据一次检测、二次检测和烟气流量在线监测装置检测的数据进行对比，同时通过流场调节系统对烟气流场分布的在线自动调节可用于模拟不同机组负荷、不同烟道结构形式下的烟气流场分布，考察烟气流量在线监测装置对复杂流场环境的适应性。

Description

一种烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体地涉及一种烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统。

背景技术

碳排放一般指温室气体排放。温室气体的排放，会造成温室效应，使全球气温上升。地球在吸收太阳辐射的同时，本身也向外层空间辐射热量，其热辐射以3～30μm的长波红外线为主。当这样的长波辐射进入大气层时，易被某些分子量较大、极性较强的气体分子所吸收。由于红外线的能量较低，不足以导致分子键能的断裂，因此气体分子吸收红外线辐射后没有化学反应发生，而只是阻挡热量自地球向外逃逸，相当于地球和外层空间的一个绝热层，即“温室”的作用。大气中某些微量组分对地球长波辐射吸收作用使近地面热量得以保持，从而导致全球气温升高的现象被称为温室效应。

由于温室气体中大部分通过燃煤电厂燃烧后与烟气一同排出，因此对于电厂的烟气的测量显得尤为重要。烟气的监测主要为检测烟气的流量，现在市面上已有较多种类的检测装置，对于已有的检测装置应当先进行检测数据可靠性验证，避免直接使用而造成对碳排放量管理不当。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统，以实现对烟气流量监测装置的可靠性进行验证。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统，包括：

流量预检测系统，设置在风机的输出侧，用于对风机输出的烟气进行烟气流量一次检测，并输出一次检测后的烟气；

流场调节系统，设置在流量预检测系统的输出侧，用于对一次检测后的烟气进行流场调节，并输出流场调节后的烟气；

流场分布测量系统，设置在流场调节系统的输出侧，用于对流场调节后的烟气进行二次检测，并输出二次检测后的烟气；二次检测包括风速检测和流量检测；

烟气流量在线监测装置，设置在流场分布测量系统的输出侧，用于对二次检测后的烟气进行三次检测。

可选的，流量预检测系统包括相互间隔设置的第一皮托管流量计装置和超声波流量计装置。

可选的，第一皮托管流量计装置包括皮托管支架、皮托管导轨和单点皮托管；单点皮托管固定在皮托管支架上，皮托管支架设置在皮托管导轨上，通过第一直线电机驱动皮托管支架在皮托管导轨上平移。

可选的，超声波流量计装置包括检测探头、探头支架、超声波流量计导轨、超声波流量计框架和滚轮；滚轮安装在超声波流量计框架下部，用以调整第一皮托管流量计装置和超声波流量计装置的间距；探头支架设置在超声波流量计导轨上，通过第二直线电机驱动探头支架在超声波流量计导轨上平移；检测探头固定在探头支架上。

可选的，探头支架包括两根支撑杆，两根支撑杆之间设置有管道，检测探头安装在管道上。

可选的，流场调节系统包括扰流装置导轨和至少两根扰流支架；扰流支架设置在扰流装置导轨上，通过第三直线电机驱动扰流支架在扰流装置导轨上平移；扰流支架上分别设置有水平扰流板和竖直扰流板，水平扰流板和竖直扰流板分别用于对一次检测后的烟气进行水平导流和竖直导流。

可选的，流场分布测量系统包括第二皮托管流量计装置和热线风速仪装置；第二皮托管流量计装置用于对流场调节后的烟气进行流量检测；热线风速仪装置用于对流场调节后的烟气进行风速检测；第二皮托管流量计装置与第一皮托管流量计装置结构相同。

可选的，热线风速仪装置包括风速仪支架和风速仪导轨；风速仪支架设置在风速仪导轨上，通过第四直线电机驱动风速仪支架在风速仪导轨上平移；风速仪支架上设置有用于检测烟气速度的风速仪探头。

可选的，电厂风机、流量预检测系统、流场调节系统、流场分布测量系统和烟气流量在线监测装置依次设置在风洞内。

可选的，还包括：数据采集控制系统，包括采集单元和控制单元；采集单元与流量预检测系统、流场分布测量系统和烟气流量在线监测装置分别连接，用于获取检测到的烟气流量数据；控制单元用于控制流量预检测系统、流场调节系统和流场分布测量系统的运行。

本发明通过风机产生循环流动的烟气，并通过流量与检测系统对烟气进行一次检测，使用流场调节系统对烟气流场分布进行调节，并对调节流场分布后的烟气进行二次检测，根据一次检测、二次检测和烟气流量在线监测装置检测的数据进行对比，考察烟气流量在线监测装置对复杂流场环境的适应性。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本发明烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统的整体结构示意图；

图2是本发明烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统的第一皮托管流量计装置的结构示意图；

图3是本发明烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统的超声波流量计装置的第一示意图；

图4是本发明烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统的超声波流量计装置的第二示意图；

图5是本发明烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统的流场调节系统的结构示意图；

图6是本发明烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统的热线风速仪装置的结构示意图。

附图标记说明

1-风机，2-流量预检测系统，3-流场调节系统，4-流场分布测量系统，5-烟气流量在线监测装置，6-数据采集控制系统，7-第一皮托管流量计装置，8-超声波流量计装置，9-热线风速仪装置，10-单点皮托管，11-皮托管支架，12-皮托管导轨，13-超声波流量计框架，14-超声波流量计导轨，15-探头支架，16-检测探头，17-滚轮，18-扰流装置导轨，19-水平扰流板，20-竖直扰流板，21-风速仪导轨，22-风速仪支架，23-风速仪探头。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

本发明提出了一种烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统，如图1所示，包括在风洞内依次排布的风机1、流量预检测系统2、流场调节系统3、流场分布测量系统4、烟气流量在线监测装置5和数据采集控制系统6。本申请的方案为验证烟气流量在线监测装置的性能，需要利用烟气，因此通过风机形成循环流动的烟气，为风洞提供一个烟气速度。风机1对烟气风速调节范围为0～30m/s。使烟气依次通过上述的系统，实现对设备可靠性进行评估。流量预检测系统2设置在风机1排出烟气的输出侧，对风机1输出的烟气进行烟气流量的第一次检测，在通过流量预检测系统2第一次检测后输出第一次检测之后的烟气，第一次检测为对烟气的流量进行检测。第一次检测的检测结果作为后续的比对数据。

烟气在经过流量预检测系统2第一次检测后到达流场调节系统3，实现对烟气的流场进行调节，并将调节流场后的烟气输出，由于流场调节在第一次检测之后，因此需要将流场调节系统3设置在流量预检测系统2的输出侧。烟气在经过流场调节后到达流场分布测量系统4，通过流场分布测量系统4实现对调节流场后的烟气进行第二次检测。由于第二次检测为在流场调节之后，在此处的烟气流场分布较为复杂，因此第二次检测应当包括风速检测和流量检测。将检测的结果作为后续比对数据之一。通过流场调节系统3为烟气流量在线监测装置5提供不同流场分布情况的烟气，使烟气流量在线监测装置5处于不同的烟气环境并进行烟气流量检测，此时的烟气检测为第三次检测。为了更好的显示出待检测烟气流量在线监测装置对不同烟气流场环境的适应性，因此将待检测烟气流量在线监测装置设置在流场分布测量系统4的输出侧。

本实施例中，为了更好的对比出待检测烟气流量在线监测装置的适应性，因此流量预检测系统2的第一次检测通过第一皮托管流量计装置7和超声波流量计装置8进行。通过两种不同方式来检测烟气的流量，增加比对数据的多样性。

本实施例中，如图2所示，第一皮托管流量计装置7为多点位检测。将皮托管支架11垂直设置在皮托管导轨12上，通过皮托管导轨12连接的第一直线电机驱动使皮托管支架11在导轨上直线移动，增加单点皮托管10的检测点位。单点皮托管10在皮托管支架11上与皮托管导轨12平行设置，以使单点皮托管10的检测点作为烟气的迎风面。单点皮托管10可以在皮托管支架11上相互间隔朝向皮托管支架11的两侧，进一步增加检测点位。同时还可以在皮托管导轨12上增加皮托管支架11和相应的单点皮托管10以增加检测点位。通过移动单点皮托管10支架，实现第一皮托管流量计装置7检测断面流速检测点数量可控且成倍增加，检测数据更多，结果更精确、可靠。用于测量待检烟气流量在线监测装置前端的流场分布时，流场分布均匀性系数更精确，能够精准反应待检烟气流量在线监测装置位置处的复杂流场环境的真实情况，为获得待检烟气流量在线监测装置真实性能指标提供基础依据。为了保证作为比对的检测数据更准确，单点皮托管10的数量应当不少于24个。第一皮托管流量计装置7所适应烟气的风速范围为5～40m/s。

本实施例中，超声波流量计装置8如图3和图4所示，超声波流量计装置8整体用超声波流量计框架13作为支撑，在超声波流量计框架13下部的四角设置有四个万向滚轮17，设置滚轮17从而变换超声波流量计装置8和第一皮托管流量计装置7的间距。将超声波流量计导轨14固定在超声波流量计框架13上，并连接一个第二直线电机，通过第二直线电机带动垂直安装在超声波流量计导轨14上的探头支架15平移，增加检测探头16的检测区域。为了进一步增大检测探头16的检测区域，将探头支架15设置为两根支撑杆。由于检测探头16需要通过检测管道以实现检测，因此在两根支撑杆之间设置多个检测管道，并通过直线导轨实现检测管道在两根支撑杆上能够上下移动，进而将检测探头16安装在检测管道的外壁，以实现对此处烟气流量的超声波检测。为了实现检测探头16检测不同检测面的烟气流量，将两根支撑杆设置为其中一根以另一根为定点旋转，实现调节不同检测探头16之间的角度，检测不同检测面的烟气流量。超声波流量计装置8所适应烟气的风速范围为0～30m/s。

本实施例中，流场调节系统3的结构如图5所示。将分别安装有水平扰流板19和竖直扰流板20的两根扰流支架垂直安装在扰流装置导轨18上，并通过第三直线电机实现两根扰流支架在扰流装置导轨18上能够相对移动，缩短或延长两者之间的距离，以不同程度的改变烟气的流场分布情况。为了更方便实现对流场调节的控制，将两根扰流支架上均分别连接，两个对应的水平扰流板19和竖直扰流板20，并将水平扰流板19和竖直扰流板20与扰流支架通过可控制的旋转杆连接，并配置一个旋转电机。通过控制水平扰流板19和竖直扰流板20的旋转角度，实现对烟气流形的可控调整。通过流场调节系统3对烟气流场分布的在线自动调节可用于模拟不同机组负荷、不同烟道结构形式下的烟气流场分布，从而考察不同原理、不同型号流量计在不同机组运行工况下的适应性和测量精度，为现役流量计的测量提供可靠性验证，为新增或更换流量计提供安装前的可靠性校验试验。

本实施例中，热线风速仪装置9的结构示意图如图6所示。流场分布测量系统4的第二皮托管流量计装置和热线风速仪分别依次布置在流场调节系统3调节烟气后的一侧，对调节流场后的烟气进行第二次检测，并将检测结果作为比对数据之一。通过第二皮托管流量计装置对调节后的烟气进行烟气流量监测。通过热线风速仪对烟气流量的风速进行检测。为了便于比对数据结果，使第二皮托管流量计装置与第一皮托管流量计装置7设置为相同的结构，分别检测流场调节前的烟气流量和流场调节后的烟气流量。热线风速仪装置9的风速仪探头23分别朝向风速仪支架22的两侧并与风速仪导轨21平行，以实现风速仪探头23能够作为迎风面进行检测烟气的风速。热线风速仪支架22可以通过第四直线电机驱动实现热线风速仪支架22能够在热线风速仪导轨21上平移。以增多风速检测的点位。热线风速仪装置9的流速测量范围为0～30m/s。

本实施例中，为了实现对试验验证系统的智能控制，为试验验证系统配置有一个数据采集控制系统6。通过数据采集控制系统6的采集单元与单点皮托管10、检测探头16、风速仪探头23和烟气流量在线监测装置5分别电连接，收集各个不同检测点位检测到的烟气的流量数据和风速数据，并将检测到的数据与烟气流量在线监测装置5检测到的数据进行比对，判断烟气流量在线监测装置5对不同类型烟气的适应性。控制单元分别连接第一直线电机、第二直线电机、第三直线电机、第四直线电机和旋转电机，实现对所连接装置的自动控制。

本实施例中，烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统涵盖了火电企业烟气流速的所有工况，可为火电机组乃至钢铁、化工、水泥等行业烟气流量计量装置提供全方位的可靠性验证试验。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统，其特征在于，包括：

流量预检测系统，设置在风机的输出侧，用于对风机输出的烟气进行烟气流量第一次检测，并输出一次检测后的烟气；

流场调节系统，设置在流量预检测系统的输出侧，用于对一次检测后的烟气进行流场调节，并输出流场调节后的烟气；所述流场调节系统包括：扰流装置导轨和至少两根扰流支架；所述扰流支架设置在扰流装置导轨上，通过第三直线电机驱动扰流支架在扰流装置导轨上平移；所述扰流支架上分别设置有水平扰流板和竖直扰流板，水平扰流板和竖直扰流板分别用于对一次检测后的烟气进行水平导流和竖直导流，并且，将水平扰流板和竖直扰流板与扰流支架通过可控制的旋转杆连接，并配置一个旋转电机实现旋转角度控制；

流场分布测量系统，设置在流场调节系统的输出侧，用于对流场调节后的烟气进行第二次检测，并输出二次检测后的烟气；所述二次检测包括风速检测和流量检测；

烟气流量在线监测装置，设置在流场分布测量系统的输出侧，用于对二次检测后的烟气进行第三次检测；

所述风机、流量预检测系统、流场调节系统、流场分布测量系统和烟气流量在线监测装置依次设置在风洞内。

2.根据权利要求1所述的烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统，其特征在于，所述流量预检测系统包括相互间隔设置的第一皮托管流量计装置和超声波流量计装置。

3.根据权利要求2所述的烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统，其特征在于，所述第一皮托管流量计装置包括皮托管支架、皮托管导轨和单点皮托管；所述单点皮托管固定在皮托管支架上，所述皮托管支架设置在所述皮托管导轨上，通过第一直线电机驱动皮托管支架在所述皮托管导轨上平移。

4.根据权利要求2所述的烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统，其特征在于，所述超声波流量计装置包括检测探头、探头支架、超声波流量计导轨、超声波流量计框架和滚轮；

所述滚轮安装在所述超声波流量计框架下部，用以调整第一皮托管流量计装置和超声波流量计装置的间距；

所述探头支架设置在所述超声波流量计导轨上，通过第二直线电机驱动所述探头支架在超声波流量计导轨上平移；所述检测探头固定在探头支架上。

5.根据权利要求4所述的烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统，其特征在于，所述探头支架包括两根支撑杆，两根支撑杆之间设置有管道，所述检测探头安装在管道上。

6.根据权利要求3所述的烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统，其特征在于，所述流场分布测量系统包括第二皮托管流量计装置和热线风速仪装置；所述第二皮托管流量计装置用于对流场调节后的烟气进行流量检测；所述热线风速仪装置用于对流场调节后的烟气进行风速检测；所述第二皮托管流量计装置与第一皮托管流量计装置结构相同。

7.根据权利要求6所述的烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统，其特征在于，所述热线风速仪装置包括风速仪支架和风速仪导轨；所述风速仪支架设置在所述风速仪导轨上，通过第四直线电机驱动风速仪支架在风速仪导轨上平移；所述风速仪支架上设置有用于检测烟气速度的风速仪探头。

8.根据权利要求1所述的烟气流量在线监测装置可靠性验证试验系统，其特征在于，还包括：

数据采集控制系统，包括采集单元和控制单元；

所述采集单元与流量预检测系统、流场分布测量系统和烟气流量在线监测装置分别连接，用于获取检测到的烟气流量数据；

所述控制单元用于控制流量预检测系统、流场调节系统和流场分布测量系统的运行。