阻容法便携式烟气水分仪测量烟气湿度准确性的探讨.doc

阻容法便携式烟气水分仪
测量烟气湿度准确性的探讨
钱斌
( 江苏省环境监测中心，江苏南京210013)
摘 要：通过用国标方法（干湿球法和重量法）与阻容法现场同步测量各种工况条件下烟气含湿量(湿度) ，并对各种工况条件下所测数据进行对比分析，监测结果分析表明，阻容法便携式烟气水分仪能克服烟道内烟气高温、髙湿等复杂的工况，实现对固定污染源排气中含湿量现场稳定可靠的测量。
关键词:烟气含湿量; 干湿球法; 重量法; 阻容法
RC Act portable flue gas moisture analyzer To investigate the accuracy of the measurement of flue gas humidity
Qianbin
(Environment Monitoring Central Station of Jiangsu Province，Nanjing 210013，China;)
Abstract: By using the national standard method (wet and dry bulb method and gravimetric method) and RC-site simultaneous measurement method under various conditions of flue gas moisture content (humidity), and the conditions under various conditions to compare the measured data analysis, monitoring results showed that the RC method can overcome the portable flue gas moisture meter in the flue gas temperature, humidity and other Gao complex conditions, to achieve a stable and reliable measurement of moisture content in the exhaust gas from stationary sources on site.
Keywords: flue gas moisture content; Wet and Dry Bulb Method; gravimetric method; resistive and capacitive method
前言：
烟气中污染物的浓度是指在标准状态下干烟气中该物质的含量，所以在固定污染源排气监测工作中，烟气含湿量作为一项重要的烟气参数是一必测因子，其准确性与否将直接影响排放总量或污染物浓度的计算。本文通过在高温高湿条件下用重量法与阻容法现场同步测量烟气含湿量(湿度) ，在非在高温高湿条件下用干湿球法与阻容法现场同步测量烟气含湿量(湿度)，并对所测数据进行对比分析，探讨阻容法在固定污染源排气中含湿量测量的准确性。
1、试验
1．1 方法原理
1．1．1 干湿球法
污染源领域所用干湿球法通常采用2支完全相同的热电偶作为感温元件，分别测量干球温度和湿球温度。干球温度的感温元件处于烟气气流主体中，湿球温度的感温元件用棉纱布包裹，棉纱布与盛水容器相连。将湿球与周围的烟气作为一个系统，不考虑辐射导热。基于干湿球法原理的含湿量自动测量装置，其微处理器控制传感器测量、采集湿球、干球表面温度及通过湿球表面压力及排气静压等参数，同时由湿球表面温度导出该温度下饱和水蒸气压力，结合输入大气压，根据公式自动计算出烟气含湿量。计算公式见文献［1］。
1．1．2 重量法
由烟道中抽取一定体积的烟气，通过冷凝管组件( 冷凝管和U 形干燥管) 吸收的方法，烟气中水分被冷凝管组件吸收，冷凝管组件增加的质量即为已知体积烟气中含有的水分量［3］。计算公式见文献［1］。
1．1．3 阻容法
阻容法利用湿敏元件的电阻值和电阻率随环境湿度变化的特性，进行湿度测量。阻容式湿度传感器的工作原理为空气湿度改变引起敏感元件阻抗变化的特性。
1． 2 测试仪器
3012H 型全自动烟尘测试仪和烟气含湿量检测器(青岛崂山应用技术研究所) ；便携式湿度发生器和MDW－01重量法烟气水分测量装置(南京埃森环境技术有限公司) ；HMS545P 便携式阻容法烟气水分仪(南京埃森环境技术有限公司)；烟道温度计、空盒气压表、温湿度计(美国NK公司Kestrel)。
1． 3 测试过程
干湿球法能较准确测定烟温在100℃以下烟气的含湿量，但当烟温较高时烟气的含湿量准确度较差；重量法原理成熟，在现场多工况条件下测试均能表现稳定，测定结果重现性、准确性均较高。根据以上因素对应选择水泥工艺中的某个排口和垃圾发电厂的烟囱排口分别进行比对监测，每个污染源测点测量6组数据，同步测量湿度测量点的烟气参数烟温、烟气流速、烟气动压、静压，对自动监测仪器则统计5 min ～ 10 min 监测数据的平均值。为了使对比试验具有可比性，烟道选择在同一断面且有2个测孔，将2种方法同时进行操作。2013年现场测试环境的条件见表1，测试污染源烟气特征见表2。
表1 污染源烟气特征及现场测试环境
污染源
测试日期
现场监测环境
θ( 环境) /℃
RH/%
p( 环境) /kpa
水泥厂
5月16日
22
62
101.2
垃圾发电厂
11月27日
3
47
102.5

表2 测试污染源烟气特征
项 目
单 位
水泥厂某排口
2013.5.16
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
第六次
烟温
℃
27
27
28
28
26
26
烟气静压
Pa
-160
-220
-240
-180
-200
-210
烟气密度
kg/m3
1.2160
1.2152
1.2110
1.2117
1.2195
1.2194
动压值
Pa
306
296
301
299
298
303
烟气流速
m/s
18.8
18.5
18.7
18.7
18.6
18.7
项 目
单 位
垃圾发电厂烟囱排口
2013.11.27
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
第六次
烟温
℃
143
143
144
140
141
141
烟气静压
Pa
-280
-290
-290
-290
-260
-290
烟气密度
kg/m3
0.8871
0.8870
0.8849
0.8935
0.8916
0.8913
动压值
Pa
130
148
118
130
141
122
烟气流速
m/s
14.4
15.3
13.7
14.3
14.9
13.9

2、测试结果与讨论
测试结果见表3。
表3 测试数据对照表
项 目
所用方法
水泥厂某排口
2013.5.16
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
第六次
均值
含湿量%
干湿球法
4.1
4.4
4.5
4.0
4.4
3.8
4.2
阻容法
3.95
4.43
4.56
3.97
4.62
4.01
4.26
项 目
所用方法
垃圾发电厂烟囱排口
2013.11.27
第一次
第二次
第三次
第四次
第五次
第六次
均值
含湿量%
重量法
21.6
22.7
20.9
22.1
21.5
22.8
21.9
阻容法
21.5
22.9
20.8
22.1
21.8
23.5
22.1
测试结果表明阻容法测定水泥厂和垃圾发电厂时的6次测定结果的相对标准偏差较小，精密度均较好；与干湿球法、重量法测定结果之间的均值相对偏差较小，准确度均较好。通过两种国标方法与阻容法进行对比测试结果表明阻容法能克服烟道内烟气高温、髙湿等复杂的工况，实现对固定污染源排气中含湿量现场稳定可靠的测量。HMS545P便携式阻容法烟气水分仪在测量过程中工作较稳定，监测仪器结构紧凑，携带方便，可以显示实时读数，并带有存储器，可在今后工作中推广使用。
［参考文献］
［1］ 国家环境保护局．GB /T 16157 － 1996 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法［S］．北京:中国环境科学出版社，996．
［2］ 国家环境保护总局．HJ/T397－2007 固定源废气监测技术规范［S］．北京:中国标准出版社，2007．
［3］ 田毅． 湿度测量标准———重量法湿度计［J］．山西科技，2007，2(2):143－144．
［4］ 刘从平．燃煤锅炉烟气含湿量的探讨［J］．中国环境监测，1999， 15(3):30－33．
［5］ GB/T11605－2005．湿度测量方法［S］．