1、第五章 煙氣參數(shù)連續(xù)監(jiān)測(cè),氧含量測(cè)量?jī)x,煙氣氧含量,在燃燒期間，由于使用了過(guò)量的空氣導(dǎo)致燃煤鍋爐和廢棄物焚化爐煙氣中出現(xiàn)氧(O2)。國(guó)家要求污染物的排放濃度應(yīng)為折算濃度，因此必須準(zhǔn)確測(cè)量煙氣中的含氧量。 目前，煙氣CEMS中常用的氧(O2)分析儀有：氧化鋯分析儀(in-situ和抽取)、順磁/熱磁氧分析儀、電化學(xué)法氧分析儀。,氧化鋯分析儀,1 型式： in-situ式：即測(cè)量池在煙道中； 抽取式：分為煙道上抽取式：即采樣探頭插入煙道，測(cè)量池安裝在煙道上；或抽取煙氣，測(cè)量池安裝在離煙道一定距離的分析儀中(需要樣品輸送管路)。,氧化鋯分析儀,2 測(cè)量原理 氧傳感器中使用的氧化鋯是一種固體電解質(zhì)，是

2、在純氧化鋯中摻入氧化釔或氧化鈣，于高溫下燒結(jié)成的穩(wěn)定氧化鋯。在600以上的高溫條件下，它是氧離子的良好導(dǎo)體，一般做成管裝。,氧化鋯分析儀,2 測(cè)量原理 如果在氧化鋯管內(nèi)外兩側(cè)涂制鉑電極，對(duì)氧化鋯管加熱，使其內(nèi)外壁接觸氧分壓不同的氣體，氧化鋯就成為一個(gè)氧濃差電池，在兩個(gè)鉑電極上發(fā)生如下反應(yīng)： 在空氣側(cè)(參比側(cè))電極上： 在低氧側(cè)(被測(cè)側(cè))電極上： 即空氣中的一個(gè)氧分子奪取電極上四個(gè)電子而變成兩個(gè)氧離子，氧離子在氧濃差電池的驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)氧化鋯遷移到低氧側(cè)電極，留給該電極四個(gè)電子復(fù)原為氧分子，電池處于平均狀態(tài)時(shí)，兩電極間電勢(shì)值E恒定不變。,氧化鋯分析儀,2 測(cè)量原理 氧電勢(shì)值E符合能斯特方程 式中：

3、 R氣體常數(shù)； F法拉第常數(shù)； PX被測(cè)氣體氧濃度百分比 PA參比氣體氧濃度百分比。,氧化鋯分析儀,2 測(cè)量原理 將氧化鋯管加熱至大于600的穩(wěn)定溫度，在氧化鋯管兩側(cè)分別流過(guò)被測(cè)氣體和參比氣體，則產(chǎn)生的電勢(shì)與氧化鋯管的工作溫度和兩側(cè)的氧濃度有固定關(guān)系。如果知道參比氣體的濃度，則可根據(jù)氧化鋯管兩側(cè)的氧電勢(shì)和氧化鋯管的工作溫度計(jì)算出被測(cè)氣體的氧濃度。,氧化鋯分析儀,3 結(jié)構(gòu) 氧化鋯測(cè)氧儀器主要由氧化鋯檢測(cè)器、氧化鋯轉(zhuǎn)換器組成。氧化鋯氧濃度檢測(cè)器一般為直插式結(jié)構(gòu)，氧傳感器安裝在檢測(cè)器頭部，其結(jié)構(gòu)如圖。檢測(cè)器設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)氣路，可由轉(zhuǎn)換器對(duì)檢測(cè)器進(jìn)行在線標(biāo)定?！皹?biāo)定氣輸入”口為校準(zhǔn)操作時(shí)使用， 不進(jìn)行校準(zhǔn)操

4、作時(shí)要將此口堵死， 以防空氣泄漏出去，引進(jìn)測(cè)量誤差。 “參比氣輸入”口任何時(shí)間都要開(kāi)放， 保持與大氣相通。,氧化鋯分析儀,4 日常維護(hù)與常見(jiàn)故障 維護(hù)檢查內(nèi)容： A根據(jù)工藝要求，通標(biāo)準(zhǔn)氣檢查儀表測(cè)量的準(zhǔn)確性。 B清理探頭傳感器上的灰塵，以免影響反應(yīng)時(shí)間。 注意：清理時(shí)用毛刷刷，檢測(cè)器朝下輕拍。若用風(fēng)吹，風(fēng)壓在0.10.2Mpa，切忌風(fēng)中含有水。萬(wàn)一濺上水，這時(shí)絕不能通電加熱升溫，否則鋯管因受熱不均而極易炸裂；只有晾干或用熱風(fēng)吹干后方可通電加熱升溫。,氧化鋯分析儀,4 日常維護(hù)與常見(jiàn)故障 清理標(biāo)準(zhǔn)氣管路： 在標(biāo)準(zhǔn)氣管內(nèi)加上約0.10.2Mpa的壓縮空氣，將灰塵由氣孔排出。如管子有堵塞，可用一鋼絲

5、將其捅開(kāi)。標(biāo)準(zhǔn)氣管如圖所示。 注意事項(xiàng)： 在通壓縮空氣時(shí)，必須停電待傳感器冷卻到室溫后，流量為23公升/分。如果鋯管在水中清洗過(guò)，則重新組裝時(shí)應(yīng)該將其弄干，然后再組裝。,氧化鋯分析儀,4 日常維護(hù)與常見(jiàn)故障 檢修或更換傳感器： 這項(xiàng)工作一定要在確認(rèn)傳感器有問(wèn)題時(shí)進(jìn)行。氧探頭加熱到750（測(cè)量電偶電勢(shì)在31mv左右），再測(cè)試鋯管內(nèi)阻，即用萬(wàn)用表歐姆檔正向、反向各測(cè)試一次，兩次數(shù)值取算術(shù)平均值。例如正向讀數(shù)為+120，反向讀數(shù)為-26，兩數(shù)相加之和為94，除2后得47。只有鋯管內(nèi)阻大于800，并且是從探頭電池端子處測(cè)試得的數(shù)據(jù)，探頭電池負(fù)端子對(duì)探頭法蘭之間電阻小于1。經(jīng)過(guò)細(xì)致測(cè)試工作后確認(rèn)鋯管內(nèi)阻

6、大于800，這時(shí)可確認(rèn)氧傳感器（電池）需要檢修或更換。關(guān)掉儀器電源，待電池溫度降到室溫后取下傳感器，按下述方法更換組件。,氧化鋯分析儀,4 日常維護(hù)與常見(jiàn)故障,取下整個(gè)傳感器組件,如圖。,A.從電池組件上取下四個(gè)螺釘； B.取下標(biāo)準(zhǔn)氣導(dǎo)管及法蘭板； C.順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)氧電池組件，從接觸彈簧圈上旋下，同時(shí)取下O形金屬環(huán)，注意不要將其劃傷。,氧化鋯分析儀,4 日常維護(hù)與常見(jiàn)故障,安裝方法,A.清潔彈簧圈溝槽、氧電池密封環(huán)溝槽及檢測(cè)器端面，若有銹蝕需要換新的。 B.檢查彈簧圈，確定其無(wú)銹蝕，方可繼續(xù)使用。將其置于彈簧圈溝槽。 C.將O形環(huán)裝入電池組件的溝槽內(nèi)，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)組件把它插入探頭，將孔對(duì)齊。 D.

7、把標(biāo)準(zhǔn)氣導(dǎo)管插入過(guò)濾網(wǎng)中，并用法蘭板把它們裝好，定好過(guò)濾網(wǎng)的位置。 E.組件位置定好后，將四支螺釘插入孔內(nèi)，均勻地?cái)Q緊所有的螺釘。,氧化鋯分析儀,4 日常維護(hù)與常見(jiàn)故障 故障及排除 加熱溫度上不去：在探頭端用萬(wàn)用表測(cè)量電爐絲接線端的電壓，若有交流電壓，則是控制器或接線有問(wèn)題。 出現(xiàn)溫度高故障?？煽紤]下列原因： A可控硅可能已擊穿，控溫電路已經(jīng)失去對(duì)電爐的控制作用。 B溫度補(bǔ)償回路有問(wèn)題。溫補(bǔ)元件未接或松動(dòng)。 C電偶回路未接通，數(shù)據(jù)采空。,氧化鋯分析儀,4 日常維護(hù)與常見(jiàn)故障 故障及排除 氧濃度測(cè)量值居高不下：法蘭密封不嚴(yán)，或校準(zhǔn)氣管有漏氣。 校準(zhǔn)時(shí)校零校不下來(lái)：通零氣時(shí)檢查氧電勢(shì)，如當(dāng)通2%氧

8、含量的校準(zhǔn)氣時(shí)，氧電勢(shì)應(yīng)為50mV左右，如果氧電勢(shì)差的很遠(yuǎn)，說(shuō)明氧化鋯反應(yīng)池已經(jīng)衰老，需要更換，氧化鋯頭的壽命為1-2年。,順磁/熱磁氧分析儀,利用氧氣的順磁性測(cè)量O2濃度。氧氣分子是順磁性的，能夠利用這種特性影響樣品氣體在分析儀中的流動(dòng)方式。 由于順磁氧分析儀與抽取系統(tǒng)聯(lián)合使用。樣品進(jìn)入分析儀前必須除去水分和顆粒物。注意NO和NO2也是順磁性的，如果它們的濃度高，可能對(duì)儀器產(chǎn)生一定的干擾。 具有三種類型的順磁性分析儀：磁風(fēng)、磁壓和磁力矩。,順磁/熱磁氧分析儀,1 磁(磁風(fēng))分析儀 利用溫度依存順磁的關(guān)系，產(chǎn)生磁力感應(yīng)氣流(磁風(fēng))，然后測(cè)量磁風(fēng)。分析的樣品氣體流過(guò)一個(gè)由樣品室和參比室組成的雙室

9、系統(tǒng)。保持兩個(gè)室的溫度依賴于構(gòu)成惠斯通電橋的部件電阻器。兩個(gè)室具有同等的熱力學(xué)條件。樣品室位于永磁鐵磁場(chǎng)內(nèi)，而參比室不在該區(qū)域。電橋與恒流源相連，如果沒(méi)有氧氣的氣體流過(guò)兩個(gè)室，兩個(gè)室的熱力學(xué)條件保持相等。如果樣品氣體室中的氣體含有O2，增強(qiáng)的循環(huán)氣流正比于樣品室的O2含量。這擾亂了溫度的平衡，溫度取決于電橋電路產(chǎn)生的直流信號(hào)，直流信號(hào)正比于樣品氣體的O2含量。用惠斯通電橋能夠檢測(cè)電流的變化，電流的大小與O2濃度相關(guān) 。,順磁/熱磁氧分析儀,磁(磁風(fēng))氧傳感器結(jié)構(gòu)原理,順磁/熱磁氧分析儀,2 磁風(fēng)力(磁壓)分析儀 如果在磁場(chǎng)中含氧量不同的兩股氣體相遇，由于它的磁性不同，在它們之間存在壓差。能夠利

10、用該 壓差形成氣動(dòng)惠斯通電橋。把參比 氣體(N2、O2或空氣)從兩個(gè)通道導(dǎo) 入樣品室，在脈沖磁場(chǎng)的感應(yīng)下部 分參比氣流與樣品氣流 相遇，磁場(chǎng) 吸收O2分子到樣品氣流的出口并產(chǎn) 生一個(gè)小的反壓，導(dǎo)致兩股參比氣 流之間在氣動(dòng)電橋中小的補(bǔ)償流動(dòng)。 該流動(dòng)由微流量傳感器測(cè)量并正比 于樣品氣體中O2的含量,順磁/熱磁氧分析儀,3 磁動(dòng)力(磁力矩)分析儀 流動(dòng)氣體樣品中的O2分子在磁場(chǎng)中會(huì)形成局部的壓力梯度。能夠利用這種梯度對(duì)位于磁場(chǎng)中的小啞鈴形狀的物體施加壓力。扭矩引起啞鈴位移，由一個(gè)鏡子和光電池 組合件測(cè)量該位移-啞鈴的角坐 標(biāo)。產(chǎn)生的補(bǔ)償電流為位置的 函數(shù)，導(dǎo)致電磁扭矩抵消測(cè)量 扭矩并且試圖使啞鈴回

11、到它原 來(lái)的位置。該補(bǔ)償電流正比于 樣品氣體中含O2量。,電化學(xué)氧含量監(jiān)測(cè)儀,1 測(cè)量原理： 原電池式傳感器由兩個(gè)金屬電極、電解質(zhì)、擴(kuò)散透氣膜和外殼組成，兩個(gè)金屬電極中Ag為工作電極，Pb為對(duì)電極。傳感器工作時(shí)O2通過(guò)擴(kuò)散透氣膜進(jìn)入傳感器，在工作電極上發(fā)生如下電化學(xué)反應(yīng)： 同時(shí)對(duì)電極上發(fā)生氧化反應(yīng)： 其總反應(yīng)為：,電化學(xué)氧含量監(jiān)測(cè)儀,1 測(cè)量原理： 此電池反應(yīng)所產(chǎn)生的電流由下式給出： 其中： i ：傳感器輸出電流；n ：電子反應(yīng)電子數(shù)；F ：法拉第常數(shù)； A ：電極有效面積；D ：O2通過(guò)擴(kuò)散透氣膜及薄液層的擴(kuò)散系 數(shù)；L ：擴(kuò)散層厚度；C ：O2氣體濃度； 當(dāng)傳感器的結(jié)構(gòu)確定后，在一定溫度下

12、，n、F、A、D、L均為常數(shù)，則 得出： 即傳感器輸出電流與O2氣體濃度成正比,電化學(xué)氧含量監(jiān)測(cè)儀,2 維護(hù)及常見(jiàn)故障 由于采用抽取方式，為保證儀器正常運(yùn)行，必須對(duì)儀器的取樣系統(tǒng) 進(jìn)行檢查和維護(hù)。包括： 定期對(duì)所有通氣管和管接頭檢查，發(fā)現(xiàn)接頭不嚴(yán)、漏氣，應(yīng)及時(shí)處理； 每次對(duì)儀器的維護(hù)工作期間，應(yīng)檢查氣路的氣密性； 對(duì)儀器氣室的入口端和出口端連接的安全過(guò)濾器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)污染要及時(shí)更換。 定期用標(biāo)準(zhǔn)氣或儀表空氣對(duì)氧含量進(jìn)行校準(zhǔn)。 氧含量測(cè)量值不穩(wěn)定或很低，需檢查氧傳感器電壓：通入空氣時(shí)，電壓低于7mV時(shí)說(shuō)明氧傳感器已失效，應(yīng)及時(shí)需更換。,煙氣流速測(cè)量?jī)x,煙氣流速,煙氣流速是煙氣參數(shù)的一個(gè)重要物理

13、量，其測(cè)量精度直接影響污染物排放總量的精度。常用的煙氣流速測(cè)量方法有S型皮托管法、平均壓差皮托管(阿牛巴皮托管)法、超聲波法、熱平衡法、靶式流量計(jì)法等,S型皮托管法,1 測(cè)量原理 皮托管由兩根相同的金屬管并聯(lián)組成，測(cè)量端有方向相反的兩個(gè)開(kāi)口，一根管面正對(duì)氣體流動(dòng)方向測(cè)量全壓，另一根管平行于氣流或背向氣流測(cè)量靜壓。皮托管兩管連接微壓傳感器并且連接放大器，測(cè)得的壓差由微壓傳感器測(cè)得，經(jīng)放大調(diào)制，輸出電壓與S型皮托管測(cè)得壓差成比例關(guān)系，即 式中 Pd煙氣動(dòng)壓； k放大器放大倍數(shù)； V0傳感器輸出電壓,S型皮托管法,測(cè)定的煙氣流速Vs按下式計(jì)算： 式中： 煙氣流速，m/s； 皮托管修正系數(shù)； 煙氣動(dòng)壓

14、，Pa； 煙氣密度，kg/m3； 煙氣溫度，； 煙氣分子量，kg/kmol； 大氣壓力,Pa； 煙氣靜壓,Pa,S型皮托管法,2 使用和維護(hù)注意事項(xiàng) 保持皮托管正對(duì)氣流測(cè)孔表面的清潔是保證準(zhǔn)確測(cè)量煙氣流速的重要條件，需要采用高壓反吹技術(shù)定期反吹皮托管。氣源為壓縮空氣，反吹壓力為47kg/cm2，。反吹時(shí)間、周期視煙氣中顆粒物特性和濃度而定，一般為15min8h一次(預(yù)先設(shè)定)，反吹持續(xù)時(shí)間為510s。反吹時(shí)注意防止反吹氣體輸送距離太長(zhǎng)，造成大的壓力損失而達(dá)不到有效的反吹效果，同時(shí)要防止反吹氣體冷卻皮托管探頭，造成酸氣和其它氣體冷凝。,S型皮托管法,2 使用和維護(hù)注意事項(xiàng) 為防止壓差傳感器因安裝

15、地點(diǎn)溫度變化、振動(dòng)、電磁輻射、靜電等的干擾造成零點(diǎn)漂移，影響流速的準(zhǔn)確測(cè)量，應(yīng)定期自動(dòng)校準(zhǔn)儀器的零點(diǎn)。 應(yīng)定期地檢查煙氣對(duì)皮托管的腐蝕情況，特別是當(dāng)皮托管應(yīng)用于濕法除塵、脫硫凈化設(shè)施后測(cè)量煙氣流速時(shí)。當(dāng)煙氣溫度低、煙氣中水以水霧和水滴的形態(tài)出現(xiàn)時(shí)，僅用常用的不銹鋼不足以防止皮托管被腐蝕，還必須采取其它的防腐技術(shù)，如給皮托管噴涂耐溫的聚四氟乙烯防腐層等。,S型皮托管法,2 使用和維護(hù)注意事項(xiàng) 除流速分層影響流速測(cè)量外，管的開(kāi)口與氣流的角度也會(huì)引起流速的測(cè)量誤差。例如：壓差傳感系統(tǒng)使用的理想條件是要求煙氣流動(dòng)的方向與管開(kāi)口面垂直。如果氣流與管開(kāi)口面不垂直而成一定角度，碰撞孔或靜壓孔之間的壓差與垂直

16、時(shí)的壓差存在誤差，由于用壓差的平方根計(jì)算煙氣流速，因此流速將會(huì)出現(xiàn)偏差。流速偏差的高低，取決于探頭的設(shè)計(jì)和氣流與管開(kāi)口面的角度。,S型皮托管法,2 使用和維護(hù)注意事項(xiàng) 氣流方向與管開(kāi)口面可能不垂直的幾種情況： 、皮托管彎曲或下垂或隨氣流振蕩； 、氣流為渦流； 、測(cè)量斷面上氣流的流動(dòng)方向不斷地變化。因?yàn)闇u流與探頭碰撞的角度極不垂直，所以在流速(流量)測(cè)量中渦流會(huì)引起相當(dāng)大的誤差。由于不能校準(zhǔn)氣流與壓差傳感器系統(tǒng)探頭碰撞的角度，因此安裝時(shí)應(yīng)避開(kāi)有渦流的位置。,S型皮托管法,2 使用和維護(hù)注意事項(xiàng) 探頭堵塞也是壓差傳感系統(tǒng)關(guān)心的問(wèn)題之一。探頭開(kāi)口被堵塞，壓力引起偏差，要定量此偏差是很困難的。設(shè)計(jì)上，

17、由于有反吹系統(tǒng)，慎重選擇反吹的頻率和反吹的壓力，探頭堵塞的問(wèn)題極為少見(jiàn)。由于分子的擴(kuò)散作用，在皮托管中可能出現(xiàn)氣流中的濕氣冷凝，若定期反吹應(yīng)能排除。 通常在探頭后對(duì)壓差系統(tǒng)進(jìn)行校準(zhǔn)檢查。主要是檢查壓力傳感器，先是密封系統(tǒng)探頭，然后增壓。此方法實(shí)際上是檢查泄漏和電子方面的問(wèn)題。,平均壓差皮托管(阿牛巴皮托管)法,平均壓差皮托管(阿牛巴皮托管)是皮托管的改進(jìn)型，管上開(kāi)有4個(gè)或4個(gè)以上的孔，該測(cè)孔位置與圓形煙道截面同心環(huán)中心線與直徑線的交點(diǎn)一致，或與矩形煙道截面上設(shè)置的手工方法測(cè)定(一個(gè)測(cè)孔)流速的測(cè)點(diǎn)一致。測(cè)孔面對(duì)氣流方向測(cè)出煙道直徑范圍內(nèi)或測(cè)量線上的平均壓力，高壓測(cè)孔后面的測(cè)孔測(cè)得靜壓。由于安裝

18、在不同直徑(或?qū)挾?的煙道或煙囪上，平均壓差皮托管測(cè)孔的開(kāi)孔位置也不同，因此在設(shè)計(jì)皮托管前必須仔細(xì)地測(cè)量煙道的尺寸。,平均壓差皮托管(阿牛巴皮托管)法,平均壓差皮托管僅僅測(cè)定煙道一條直徑線上或測(cè)量線上煙氣的平均流速，如果安裝相互垂直的兩個(gè)皮托管，更能準(zhǔn)確地測(cè)量煙氣的流速。平均壓差皮托管和皮托管一樣，它的準(zhǔn)確度取決于修正系數(shù)(Kp)的穩(wěn)定性和假定的煙氣密度(分子量或組分和溫度)。因?yàn)闇?zhǔn)確地測(cè)量低壓差(P)比較困難(實(shí)際測(cè)定的最小壓差約為5Pa，能夠測(cè)量的最低流速約為2-3m/s)，所以S皮托管和平均壓差皮托管測(cè)定低流速時(shí)比測(cè)定高流速的靈敏度低，準(zhǔn)確性也差。同時(shí)，黏性的顆粒物、酸性氣體和水滴可引起

19、測(cè)量系統(tǒng)的故障，采用反吹或其他清潔技術(shù)有助于改善系統(tǒng)的性能。由于面對(duì)氣流測(cè)孔的煙氣壓力不同，在平均壓差皮托管中存在氣體流動(dòng)的問(wèn)題，對(duì)準(zhǔn)確測(cè)量煙氣流速會(huì)產(chǎn)生一定的影響。,平均壓差皮托管(阿牛巴皮托管)法,平均壓差皮托管使用時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，長(zhǎng)期使用，皮托管可能發(fā)生變形(彎曲)。由于皮托管上開(kāi)孔多，導(dǎo)致因反吹氣體壓力損失而不足以將聚集在面對(duì)氣流方向測(cè)孔上的塵粒吹掃干凈，影響測(cè)量準(zhǔn)確度。皮托管長(zhǎng)度也不宜過(guò)長(zhǎng)，過(guò)長(zhǎng)給正常維護(hù)和更換皮托管造成困難 。,超聲波法,1 原理 在流體中設(shè)置兩個(gè)超聲波傳感器，他們既可發(fā)射超聲波又可以接收超聲波，一個(gè)裝在管道的上游，一個(gè)裝在下游，其距離為L(zhǎng)。如順流方向的傳輸時(shí)間為t1

20、，逆流方向的傳輸時(shí)間為t2，流體靜止時(shí)的超聲波傳輸速度為c ，流體流動(dòng)速度為v，則 t1=L/(c+v)；t2=L/(c-v) 一般說(shuō)來(lái)，流體的流速遠(yuǎn)小于超聲波在流體中的傳播速度，則超聲波的傳輸時(shí)間差為 t=t2-t1=2Lv/(c2-v2) 可以求出流體的流速為 v=c2t/2L,超聲波法,實(shí)際應(yīng)用中兩個(gè)超聲波傳感器呈夾角相對(duì)安裝，此時(shí)的超聲波的傳輸時(shí)間由下式確定 ： 在煙氣流速連續(xù)監(jiān)測(cè)中，在煙道或煙囪兩側(cè)各安裝一個(gè)發(fā)射/接收器組成超聲波流速連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)，典型的角度為3060。,，,超聲波法,超聲波流速連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)的內(nèi)部檢查技術(shù)是采用電學(xué)的方法代替順氣流方向的信號(hào)和逆氣流方向的信號(hào)，使兩個(gè)信

21、號(hào)相等得到內(nèi)部零點(diǎn)。通過(guò)引入已知延遲時(shí)間的聲脈沖信號(hào)，并測(cè)量聲脈沖延遲時(shí)間檢查系統(tǒng)的漂移。,，,超聲波法,2 使用和維護(hù)注意事項(xiàng) 由于儀器為跨煙道或跨煙囪測(cè)量系統(tǒng)，不像插入式測(cè)量探頭那樣容易受到氣體的腐蝕和顆粒物的沾污。但顆粒物仍會(huì)弄臟發(fā)射/接收器表面，因此，需要用清潔空氣吹掃發(fā)射/接收器，保持傳感器的清潔，防止附著微粒。 超聲波流速連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量的是一條線，得到線平均而不是面平均流速。因此，理論而言，對(duì)于大多數(shù)用手工方法測(cè)定圓形煙道一條直徑線的平均流速作為面平均流速的煙道，通常不需校準(zhǔn)超聲波流速連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)定結(jié)果，可將測(cè)得的線平均流速作為面平均流速。當(dāng)超聲波流速連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)安裝在矩形煙

22、道或管道上時(shí)，仍需要利用場(chǎng)系數(shù)把線平均流速轉(zhuǎn)換為面平均流速。,超聲波法,2 使用和維護(hù)注意事項(xiàng) 流速分層，測(cè)量位置出現(xiàn)渦流、軸流都會(huì)影響流速測(cè)定。所以測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)盡量避開(kāi)安裝在這樣的位置。超聲波技術(shù)能夠測(cè)量低至0.03 m/s的氣流流速。,熱平衡法,1 原理 熱傳感技術(shù)需要兩個(gè)傳感器：一個(gè)加熱，另一個(gè)不加熱。加熱的傳感器，溫度高于煙氣溫度2540，不加熱的傳熱傳感器感器為溫度傳感器。熱傳感器是在陶瓷管上纏繞一根金屬鉑電阻絲，然后用不銹鋼管保護(hù)陶瓷管。長(zhǎng)傳感器(速度傳感器)加熱，短傳感器(溫度傳感器)不加熱。速度與溫度傳感器與電橋連接，在二者之間保持加熱傳感器與不加熱傳感器之間有一個(gè)恒定的溫差。當(dāng)

23、流動(dòng)的煙氣使加熱傳感器冷卻時(shí)，增加通過(guò)加熱傳感器的電流以保持溫差的恒定。增加的電流(和產(chǎn)生的電壓信號(hào))相當(dāng)于加熱傳感器的熱損失。,熱平衡法,1 原理 熱平衡流速連續(xù)測(cè)量系統(tǒng)與壓差型儀器不同，直接測(cè)量氣體的質(zhì)量流量，而不是體積流量。加熱傳感器的冷卻效率取決于煙氣的熱傳導(dǎo)率，熱傳導(dǎo)率與氣體的黏度和比熱有關(guān)，氣體的黏度分別與氣體的流速和密度有關(guān)。其結(jié)果是熱傳感儀產(chǎn)生的輸出信號(hào)與氣體的質(zhì)量流量成正比而不與體積流量成比例：，即,熱平衡法,1 原理,熱平衡法,1 原理 當(dāng)用質(zhì)量流量表示流量時(shí)，不需要測(cè)量煙氣的溫度和壓力。當(dāng)測(cè)量煙氣流速(m/s)和體積流量(m3/h)時(shí)，必須知道氣體的密度(g/cm3)。因

24、為氣體的密度與氣體的組分有關(guān)，煙氣中的水分含量、CO2濃度的變化等會(huì)影響儀器的校準(zhǔn)。,熱平衡法,2 使用和維護(hù)注意事項(xiàng) 水滴將引起熱傳感系統(tǒng)的測(cè)量誤差，因?yàn)楦街趥鞲衅魃系乃握舭l(fā)會(huì)帶走熱量，水蒸發(fā)造成的熱損失被認(rèn)為是氣流帶走的熱損失，結(jié)果導(dǎo)致測(cè)量流量偏高的誤差。因此，熱平衡流速測(cè)量系統(tǒng)不適合含有水滴的煙氣流量的測(cè)量。熱傳感系統(tǒng)會(huì)受到腐蝕和黏附微粒。酸液會(huì)腐蝕探頭金屬結(jié)合處并造成災(zāi)難性的故障而不是系統(tǒng)誤差。黏性的微粒在探頭的溫度傳感器上形成絕緣層，將使儀器的響應(yīng)時(shí)間變慢，不能實(shí)時(shí)地跟蹤測(cè)量變化的流速。因此，應(yīng)采用多種技術(shù)減少存在的問(wèn)題，如：瞬時(shí)加熱傳感器，或用清潔氣體吹掃探頭上的沉積物，或采用

25、機(jī)械的方法清除傳感器表面的沾污物，目前這些技術(shù)都得到了應(yīng)用。,熱平衡法,2 使用和維護(hù)注意事項(xiàng) 熱傳感系統(tǒng)的校準(zhǔn)檢查，很少檢查與熱傳感本身有關(guān)的測(cè)量偏差問(wèn)題。校準(zhǔn)檢查僅僅是用模擬信號(hào)檢查后端的電子系統(tǒng)，很少指示在煙道中遇到的測(cè)量偏差問(wèn)題。熱傳感技術(shù)能夠測(cè)量低至0.05m/s的氣體流速。測(cè)量流速范圍通常為0.5150m(標(biāo))/s。,1 原理 在煙道或管道中垂直于煙氣方向上安裝一個(gè)圓型的靶，煙氣經(jīng)過(guò)時(shí)由于受阻必然 要沖擊圓盤形的靶，靶上所受 的作用力與流速存在一定關(guān)系。 因此通過(guò)力矩轉(zhuǎn)換方式測(cè)出靶 上所受的力或動(dòng)壓，便能夠求 出流速。,靶式流量計(jì)法,1 原理 流速與動(dòng)壓能的關(guān)系式為： 式中：Vs-

26、 煙氣流速； - 煙氣密度； E- 煙氣動(dòng)壓能。,靶式流量計(jì)法,2使用和維護(hù)注意事項(xiàng) 靶式流量計(jì)適合于測(cè)量水平煙道或管道內(nèi)煙氣流速。與皮托管一樣，要防止插入煙氣中的靶被煙氣腐蝕，需要定期檢查并清理靶上的積灰。,靶式流量計(jì)法,煙氣溫度測(cè)量?jī)x,煙氣溫度測(cè)量?jī)x,煙氣溫度是煙氣重要的狀態(tài)參數(shù)之一，它涉及到煙氣濕度、密度、流速、流量等幾乎所有的計(jì)算，是必須測(cè)定的重要參數(shù)。煙氣溫度在煙道內(nèi)橫斷面分布通常是均勻的，即使有偏差，對(duì)最終的結(jié)果影響也可忽略不計(jì)，因此煙氣溫度只在靠近煙道中心的一點(diǎn)測(cè)量。煙氣溫度通常采用熱電偶或熱電阻原理的溫度變送器測(cè)量。,熱電偶溫度儀,將兩根不同的金屬導(dǎo)線連成一閉路，當(dāng)兩接點(diǎn)處于不

27、同的溫度環(huán)境時(shí)，便產(chǎn)生熱電勢(shì)。兩接點(diǎn)的溫差越大，熱電勢(shì)越大。如果熱電偶一個(gè)接點(diǎn)的溫度保持恒定(稱自由端)，則熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)大小便完全決定于另一個(gè)接點(diǎn)的溫度(稱為工作端)。通過(guò)測(cè)量熱電偶的熱電勢(shì)，就可以得出工作端所處環(huán)境的溫度。 熱電偶有鎳鉻-康銅，鎳鉻-鎳鋁，鉑-鉑銠等多種，在煙氣測(cè)試中多采用鎳鉻-鎳鋁熱電偶。,熱電阻溫度儀,鉑熱電阻性能穩(wěn)定、重復(fù)性好、精度高，在工業(yè)用溫度傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。它的測(cè)溫范圍一般為-200650鉑熱電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系近似線性，溫度上升時(shí)，鉑電阻的電阻值將增大。 常用的熱電阻式傳感器結(jié)構(gòu)由熱電阻、連接熱電阻的內(nèi)部導(dǎo)線、保護(hù)管、絕緣管、接線座組成。,煙

28、氣壓力測(cè)定,煙氣壓力測(cè)定,煙氣壓力是氣體在管道中流動(dòng)時(shí)所具有的能量，包括兩部分：一部分能量體現(xiàn)在壓強(qiáng)大小上，通常稱為靜壓；另一部分體現(xiàn)在流速的大小上，通常稱為動(dòng)壓。靜壓為作用于管道壁單位面積上的壓力，這一壓力表明煙道內(nèi)部壓力與大氣壓力之差。 動(dòng)壓是氣體所具有的動(dòng)能，是使氣體流動(dòng)的壓力，它與管道氣體流速的平方成正比。由于動(dòng)壓僅作用于氣體流動(dòng)方向，動(dòng)壓恒為正值。靜壓和動(dòng)壓的代數(shù)和稱為全壓。,煙氣壓力測(cè)定,全壓是氣體在管道中流動(dòng)時(shí)具有的總能量，全壓和靜壓一樣為相對(duì)壓力，有正負(fù)之分。通常在風(fēng)機(jī)前吸入式管道中，靜壓為負(fù)，動(dòng)壓為正，全壓可能為負(fù)，也可能為正。在風(fēng)機(jī)后壓入式管道中，靜壓和動(dòng)壓都為正。在煙道系

29、統(tǒng)中，風(fēng)機(jī)后大都串連煙氣溫度較高的煙囪，在熱壓作用下，煙囪也產(chǎn)生了很大的抽力，在這種情況下，風(fēng)機(jī)后至煙囪某一斷面之間的煙道，靜壓也多為負(fù)值，全壓可能為正，也可能為負(fù)。 煙氣壓力的測(cè)量一般由皮托管流速測(cè)量?jī)x的差壓變送器給出，也可單獨(dú)配套壓力變送器測(cè)量。壓力變送器多采用不銹鋼隔離膜片敏感組件，將固態(tài)集成工藝與隔離膜片技術(shù)結(jié)合在一起，可在惡劣條件下工作。,煙氣濕度測(cè)量?jī)x,紅外吸收法,紅外吸收法利用水對(duì)特定波長(zhǎng)的紅外光產(chǎn)生強(qiáng)烈吸收的原理。紅外輻射穿過(guò)被測(cè)氣體時(shí)其輻射能被水汽所吸收，含水量不同，對(duì)光的吸收程度不同，通過(guò)測(cè)量反射光的能量，可計(jì)算出被測(cè)氣體中的含水量。 紅外吸收法一般常見(jiàn)于固體物料中含水量的

30、非接觸式在線測(cè)量，如煙草、木材和紙張中的含水量。 用于煙氣水分測(cè)量，需要避開(kāi)CO2/SO2/NOX敏感波長(zhǎng)的干擾，存在一定困難，儀器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，目前很少應(yīng)用在煙氣水分的測(cè)量。,氧傳感器連續(xù)測(cè)定方法,由CEMS系統(tǒng)配置的氧傳感器測(cè)定煙氣除濕前、后氧含量計(jì)算煙氣中水分時(shí)，煙氣濕度按照以下公式計(jì)算： XSW=1-XO2/XO2 式中：XO2濕煙氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)，% XO2干煙氣中氧的體積百分?jǐn)?shù)，%,氧傳感器連續(xù)測(cè)定方法,干濕氧計(jì)算煙氣濕度主要存在以下問(wèn)題： 1）測(cè)點(diǎn)不一：測(cè)量濕氧所安裝的氧化鎬位置，與干氧采樣器所處的位置一般存在一定距離，導(dǎo)致干基氧和濕基氧的測(cè)點(diǎn)不一致，由此帶來(lái)測(cè)量誤差。