烟尘测试中烟气流速计算公式的讨论8.docx

浅谈锅炉烟气烟尘的监测锅炉烟气烟尘监测是一项全面而复杂的工作，不仅要求监测人员 熟练掌握专业知识和操作技能，还需具备丰富的现场经验本文通 过参阅资料并结合实际工作经验对锅炉烟气烟尘监测的流程进行 简要介绍一、监测仪器设备的准备和检查1、滤筒的准备滤筒是一种捕集率高、阻力小、便于放入烟道内采样的捕尘装置 我们常用的是玻璃纤维滤筒，玻璃纤维滤筒由超细玻璃纤维制成，对于0.5um以上的尘粒的捕集效率达99.9%以上适用于500°C以下的烟气采集滤筒准备时需要进行认真的筛选，滤筒太薄、太厚 及厚薄不均匀的要剔除，这是因为筒壁致密不均匀、筒壁表面稀疏 的滤筒在测量和称重时容易部分掉落；筒壁太薄，强度太低，监测 过程中容易破裂；筒壁太厚，采样阻力较大，影响尘粒吸入监测 过程中，还必须有空白滤筒的全程伴随，作为该批滤筒的误差校正 应将检验合格的滤筒用铅笔编号，在105—110的烘箱内烘烤1小 时，取出置于干燥箱内，冷却至室温，用万分之一天平恒重当滤筒在400C以上高温排气中使用时，为减少滤筒本身减重带来的误 差，应预先在400C高温箱中烘烤1小时，然后放入干燥箱中，冷 却至室温，称量至恒重2、现场监测前对烟气测试仪器进行全面检查，首先确认电源电压是否符合仪器使用要求，检查显示器、键盘、采 样泵等各项功能是否正常，干燥筒中加入约为3/4 体积的具有充分 干燥能力的变色硅胶（颗粒状），使用标准气体校准气体组分（。

2、 so2、nox）传感器，尤其要注意so2的反应滞后时间长检查仪器 管路系统连接和气密性是否完好，检查胶管是否存在折点或堵塞， 气密性检查方法：连接好仪器，选用等速流量采样，用手指压住进 气端口，如泵的声音突然加大，松手后恢复正常，则气密性正常二、监测位置与采样点的选择 为取得具有代表性样品，采样位置应优先选择在烟囱或地面管道气 流平稳的垂直管段中，避开烟道弯头和断面形状急剧变化的部位 采样位置应距烟道的弯头、接头、阀门和其他变径管的下游方向大 于6倍直径和距上述部位的上游方向大于3倍直径处对矩形烟道， 其当量直径d=2ab/（a+b）,式中a、b为边长当测试现场空间位置 有限，很难满足上述要求时，采样断面与弯头等的距离至少是烟道 直径的 1.5 倍处，并应适当增加测点的数量采样断面的气流最好 在 5m/s 以上采样点数量的多少主要与烟道采样断面截面积的形状、大小、断面 烟气流动的分布状态是否均匀有关必须按照一定的原则在同一断 面内进行多点测量，才能取得较为准确的数据对于圆形烟道断面 分成一定数量的同心等面积圆环来确定采样点的位置和数量；而方 形或矩形烟道，则将烟道断面分成适量的等面积小块，各块中心即 为测点。

当采样断面远离弯头、阀门和变径管时，断面测出的烟气 流速和尘粒分布是比较均匀的，这时可适当较少测点数量；但有时 由于采样现场的限制，找不到理想的断面，不得不在距离弯头、变 径管较近的位置选择断面，此断面处的烟气流动状态通常是不均匀 的，甚至比较紊乱，这种情况应当增加采样点数量三、锅炉工况的确定锅炉运行负荷是影响烟尘排放浓度的重要因素，必须保证锅炉设备 的正常运转和工况负荷的稳定性现场监测时应有人专门监督被测 锅炉的工况，保证锅炉及其除尘设施正常运行，满足监测条件《锅 炉烟尘测试方法》gb5468-1991中规定，在用锅炉烟尘排放浓度的 测试，必须在锅炉设计出力 70%以上的情况下进行四、测定烟气压力、流速、选择采样嘴 在烟道中流动的气体同时受到动压和静压作用，如果不能正确地测 得这两种压力，，将对采样嘴的选择及等速采样流量的计算结果产 生误差，测量动压、静压时若仪器显示动压很低或为零，则应互换 动压管和静压管，测定时皮托管嘴动压向要对准气流方向为了从 烟道得到有代表性的样品，须等速采样，即气体进入采样嘴的速度 和采样点的烟气流速相等采样速度大于或小于采样点的气流速度 都将使采样结果产生偏差。

维持等速采样的方法是测定烟气流速的 同时进行等速跟踪采样在事先根据烟道的形状，烟道的尺寸（壁 厚，内控尺寸，采样孔长）测量确定的采样点上依次测量各点的流 速，测量完毕后根据各点的平均流速由烟尘采样器自动计算选择合 适的采样嘴也可以手动选择采样嘴，但采样嘴的大小选择原则是 “高流速小采样嘴，低流速大采样嘴”五、湿度的测量烟气的湿度测量有重量法、冷凝法和干湿球法等方法现在我们使 用的烟尘采样器多采用干湿球法，此方法使气体在一定的速度下流 经干、湿球温度计根据干湿球温度计和测点处的排气压力，计算 出排气的水分含量，当干湿球温度计稳定后，记录干湿球的温度 当被测气体温度较高时，导致湿球温度升至100°C，这时湿球温度 不再受气体湿度的影响，因此不能再用干湿球法测量这种状态下的 气体湿度六、采样 由于烟气传感器存在零漂移，因此测量前先进行烟气校准，校准后， 连接好烟尘采样仪各部分气路，在采样管中装入已称量的滤筒，换 上已选好的采样嘴打开烟道的采样孔，清除孔中的积灰，将采样 管反气流方向插入烟道，采样孔要堵严，避免负压系统采样时外界 空气被卷入或正压系统采样时高温气体喷出当仪器进入采样状态 后，翻转采样嘴对准气流方向。

此时与气流方向的偏差不得 >5°， 完成第一个采样点的采样后，按预先在采样器上作出的标识在水平 方向上移至第二个采样点，使采样嘴对准气流方向，以此法直至完 成此样品的监测采样结束时将采样嘴背向气流方向，关掉仪器电 源，从烟道中迅速取出采样管采样结束后滤筒要用镊子小心取放 并轻轻敲打前弯管，用细毛刷将附着在前弯管内的尘粒刷到滤筒中 将滤筒用纸包好，妥善保存采样结束后再重测一次采样点的流速， 与采样前的流速相比，相差如大于 20%，样品作废，重新采样每 个断面采样次数不得小于3 次，每个测点连续采样时间不得小于3 分钟，取其平均值；当烟气流速低或含尘浓度低时，应延长采样时 间，采集样品累计的总采气量应大于lm3测试完全结束后，应将 仪器置于干净的环境空气中继续抽气来清洗传感器，直到达到要求 烟气采样中，出现含氧量偏高甚至很高的现象，是由于锅炉系统的 除尘净化器和锅炉尾部的烟道密封不严造成的，或者是锅炉系统的 引风量大而输煤量小，不匹配造成的应当对锅炉系统进行堵漏维 修，调整锅炉运行状况，使锅炉系统运行正常七、数据的记录和处理 配备专门的记录本，详细记录锅炉的型号、生产厂家、除尘设备型 号、生产厂家、烟囱的高度、直径、环境温度、大气压、风向、风 速等。

检查核实每个数据和计算结果，保证准确无误根据监测数 据和计算结果填好监测表格锅炉烟气烟尘监测是环保部门最基本的监测内容，但由于锅炉种类 众多，实际现场情况复杂，我们应依据《锅炉烟尘监测方法》的标 准，针对各种情况分重点选择性对待，保证监测结果的正确性、科 学性、准确性究我国是燃煤大国，燃煤排放烟气中含有大量的二氧化硫，对大气污染十分严 重我国已相继出台多项法规，旨在对污染源实施监控，并做出对二氧化硫排放 总量实施监控的规定对烟气中二氧化硫排放总量实施监控，须同时监测烟气中 二氧化硫的浓度和烟气流量，而监测烟气流量，首先要监测其平均流速，这是二 氧化硫自动连续监测系统（CEMS）要解决的主要技术问题本文重点研究了 利用速度场常数监测烟道内烟气平均流速的方法及速度场常数自动检测装置的 实现和应用1 烟气平均流速的测定方法测定烟气流速有多种方法，如超声波法、热导法、靶式流量计法和皮托管法 等，其中，皮托管法应用较为广泛皮托管法的测定原理是：将S型皮托管置于 烟道截面内的某一位置，将流动烟气在该位置产生的全压和静压通过皮托管全压 静压管口接收并输送至差压传感器，差压传感器将二者之差值（即动压）转变为 电信号，经放大、整形、计算，得到该位置的烟气流速测定值。

只选定一个位置进行测定的方法，称为单点测定法单点测定法简单、易实 现，但存在的主要问题是：若测定点选择不当，测定的烟气平均流速将不准确 比较理想的测定方法是：将烟道的测定截面平均分成若干大小相等的小矩形（小 矩形的个数与烟道截面积有关），分别测定每个小矩形中心点的流速，再取其流 速平均值，即为整个烟道截面的烟气平均流速该方法能获得准确的测定结果， 但烟道内布线多而繁琐，给测定工作带来很多不便为此，研发一种即方便又准确的自动检定测方法具有重要的实际应用价值2 速度场常数 K 的研究和应用V根据动压测定流速原理可知，气体的流速与其动压的平方根成正比，即1)式中：F为气体流速，m/s； AP为气体动压，Pa； p为烟气密度，kg/m?；0K 为皮托管系数p在通常污染源烟气条件下，式（1）可简化为：F = 0.076xK x「APx（273 +1） （2）式中：t为烟气温度，°c 根据式（2），如测出某点的烟气动压与烟气温度，便可计算出该点的烟气流 速设：采用多点手工方法测定的监测截面的烟气平均流速为F1，采用自 动连续监测系统（CEMS）测定的监测截面某一点的烟气流速为F，则2F K Ap 273 +11 = pi x 1 x j （3）F K -AP J273 +12 P 2 2 2式中：vrpi为监测截面平均动压的平方根； “2为监测截面某一点动压的平 方根。

由于两种测定方法的测定位置接近，可认为二者所处位置的烟气温度相同，即t = t，贝y121 = K' t (4)F X；;AP2 2式中：K ' = K K为皮托管系数之比P1 P 2若两种方法的皮托管系数近似相等，则Kf = 1 (一般S型皮托管系数为0.84),贝：F = 占,这样，两种测定方法的流速之比即可转换为相应的动压的平方根之F -AP比' 2经分析，在△卩2的测定点不变的条件下，于任一时刻，＜AFAp应为一 近似定值这样，即可用监测系统测定的某一时刻固定点烟气流速去确定整个监 测截面的烟气平均流速在这里，将k = 7AP；.AP定义为速度场常数则速度场常数是指在相同1;时间区间，烟道或管道全截面烟气平均流速与截面内某一固定点的烟气流速之比 值为验证上述结论的正确性，特做如下实测试验:在环境大气压为101.30 kPa， 烟气湿度为 6.4％的检测条件下，于同一时间段，在全监测截面范围内，用手工 方法测得1个动压平均值，再用CEMS于某一固定点采集1个动压值，重复检测 6 次，检测数据见表 1上述测定结果表明，在 6 次同时间段检测中，用同一固定点测得的烟气流速 计算得到的速度场常数基本上是一个稳定值，波动小于3％。

因此，可推论：位 于烟道截面内某一合适固定点放置一皮托管探头，测出该点的烟气流速，利用该 点的烟气流速及速度场常数即可计算出烟道截面的烟气平均流速，从而用于二氧 化硫排放总量的计算表 1 手工方法与 CEMS 流速对比检测记录序号 AP (Pa)AP ( Pa)2F (m/s) t (°C)s1148356.00.64515.01122194472.90.64117.31123201477.90.64917.71124112271.30.64313.11125124298.70.64413.71126137341.00.63414.5112注：t为烟气温度；F为手工方法计算得到的整个监测断面的平均流速 s3 烟气平均流速的自动检测方法前文述及，采用手工多点测量法检测烟气平均流速，烟道内布线多而繁琐， 不适用于自动监测 为此，确立了多点连续自动检测方案该方案借助于 速度场常数自动检测装置。