第二章 烟气参数的测定.doc

第二章 烟气参数的测定
2.仪器

①标准型皮托管。标准型皮托管的构造如图5-2-7所示。它是一个弯成90°的双层同心圆管，前端呈半圆形，正前方有一开孔，与内管相通，用来测定全压。在距前端6倍直径出外管壁上开有一圈孔径为1mm的小孔，通至后端的侧出口，用于测定排气静压。
按照上述尺寸制作的皮托管其修正系数为1.99 0.01，如果未经标定，使用时可取修正系数Kp为0.99。
标准型皮托管的侧孔很小当烟道内颗粒物浓度大时，易被堵塞。它是用于测量较清洁的排气。
②S型皮托管。S型皮托管的结构见图5-2-8.它是由两根相同的金属管并联组成。测量端有方向相反的两个开口，测定时，面向气流的开口测得的压力为全压，背向气流的开口测得的压力小于静压。按照图5-2-8设计要求制作的S型皮托管，其修正系数Kp为0.84 0.01。制作尺寸与上述要求有差别S型皮托管的修正系数需进行校正。其正，反方向的修正系数相差应不大于0.01。S型皮托管的测压孔开口较大，不易被颗粒物堵塞额，且便于在厚壁烟道中使用。

S型皮托管在使用前用标准皮托管在风洞中进行校正。S型皮托管的速度校正系数按下式计算：

式中：、——分别为标准皮托管和S型皮托管的速度校正系数；
、——分别为标准皮托管和S型皮托管测得的动压值，Pa。
③U形压力计。U形压力计用于测定排气的全压和静压，其最小分度值应不大于10Pa。压力计由U形玻璃管制成，内装测压也挺i，常用测压液体有水，乙醇和汞，视被测压力范围选用。压力P按下式计算：

式中：P——压力，Pa；
h——液柱差，mm；
ρ——液体密度，g/cm3;
在实际工作中，常用mmH2O表示压力，这样压力P=ρ*h
U形压力计的误差较大，不适宜测量微小压力。
④斜管微压计，斜管微压计用于测定排气的动压，测量范围0~2000Pa，其精确度应不低于2%，最小分度值应不大于2Pa。
斜管微压计，构造见示意图5-2-9.一端为截面积较大的容器，另一端为可调角度的玻璃管，管上刻度表示压力的读数。测压时，将微压计容器开口与测定系统中压力较高的一端相连，斜管与系统中压力较低的一端相连，作用于两个液面上的压力差，使液柱沿斜管上升，压力P按下式计算：
P=
令K=
式中：P——压力，Pa；
L——斜管斜管内液柱长度，mm；
α——斜管与水平面夹角；
S1——斜管截面积，mm2；
S2——容器截面积，mm2；
ρ——测压液体密度，g/cm3，常用密度为0.81的乙醇；
过去工厂生产的斜管微压计，刻度都以mmH2O作单位，修正系数K通常为0.1、0.2、0.3、0.6等几档。
⑤大气压力计。最小分度值应不大于0.1kPa。

3.测定方法
（1）准备工作
①将微压计调整至水平位置。
②检查微压计液注中有无气泡。
③检查微压计是否漏气。向微压计的正压端（或负压端）入口吹气（或吸气），迅速封闭该入口，如微压计的液柱位置不变，则表明该通路不漏气。
④检查皮托管是否漏气。
用橡皮管将全压管的出口与微压计的正压端连接，静压管的出口与微压计的负压端连接。由全压管测孔吹气后，迅速堵严该测孔，如微压计的液柱位置不变，则表明全压管不落至某一位置，如页面不继续跌落，则表明静压管不漏气。

（2）测量气流的动压（图5-2-10）
①将微压计的液面调整到零点。
②在皮托管上标出各测点应插入采样孔的位置。
③将皮托管插入采样孔。使用S型皮托管时，应使开孔平面垂直于测量断面插入。如断面上无涡流，微压计读书应在零点左右。使用皮托管时，在插入烟道前，切断皮托管和微压计的通路，以避免微压计中的酒精被吸入到连接管中，使压力测量产生错误。
④在各测点上，使皮托管得全压测孔正对着气流方向，其偏差不得超过10º，测出各点的动压，分别记录在表中。重复测定一次，取平均值。
⑤测定完毕后，检查微压计的液面是否回到原点。

（3）测量排气的静压（图5-2-10）
①将皮托管插入烟道近中心处的一个测点。
②使用S型皮托管测量时只用其一路测压管。其出口端用胶管与U型压力计一端相连，将S型皮托管插入到烟道近中心，使其测量端开口平面平行于气流方向，所测得的压力即为静压。
③使用标准型皮托管时，用胶管将其静压管出口端与U型压力计一端相连，将皮托管伸入烟道近中心处，使其全压测孔正对气流方向，所测得的压力即为静压。
(4)测量大气压力
①使用大气压力计直接测出。
②也可以根据当地气象站给出的数值，加或减因测点与气象站标高不同所需的修正值，即标高每增加10m，大气压力约减小110Pa。

4.说明
①在管道中流动的气体同时受到两种压力的作用，即静压和动压。
②静压是单位体积气体所具有的势能，他表现为气体在各个方向上作用于管壁的压力，管道内气体的压力比大气压力大时，静压为正，反之，静压为负。
③动压是单位体积气体所具有的动能是气体流动的压力，由于动压仅作用于气体流动的方向，动压恒为正值。
④静压和动压的代数和称为全压，是气体在管道中流动时具有的总能量，全压和静压一样为相对压力，有正负之分。
⑤通常在风机前吸入式管道中，静压为负，动压为正，全压可能为负，也可能为正。在风机后的压入式管道中，静压和动压都为正，全压也为正。在烟道系统中，风机后大都串连烟气温度较高的烟囱，在热压作用下烟气也产生较大的能量。在这种情况下，风机后至烟囱某一断面之间的烟道，静压也多为负值，全压可能为负，也可能为正。

四、流速（A） 本方法与GB/T-1996等效。

1. 原理
由于气体流速与气体动压的平方根成正比，可根据测得的动压计算气体的流速。

2. 仪器
① 皮托管。
② 斜管压力计或流速测定仪。

3. 测定方法
按本篇第一章一、采样位置与采样点的规定，在选定的测量位置和各测量点上，用皮托管和斜管微压计或皮托管和流速测定仪测定各点动压，重复测定一次取平均值。

4. 计算
① 测点气流速度Vs按下式计算：

当干排气成分与空气近似，排气露点温度在35~55℃之间，排气的绝对压力在97~103kPa之间时，Vs可按下式计算：

对于接近常温、常压条件下（t=20℃，Ba+Ps=101325Pa），通风管道德空气流速Va按下式计算：

式中：Vs——湿排气的气体流速，m/s
Va——常温常压下通风管道的空气流速，m/s；
Ba——大气压力，Pa；
Kp——皮托管修正系数；
Pd——排气动压，Pa；
Ps——排气静压，Pa；
Ρs——湿排气的密度，kg/m3；
Ms——湿排气气体的分子量，kg/kmol；
Ts——排气温度，℃。
② 平均流速的计算：烟道某一断面的平均速度可根据断面上各测点测出的流速Vsi，由下式计算：

式中：——某一测点的动压，Pa；
n——测点的数目。
当干排气成分与空气相近，排气露点温度为35~55℃之间。排气绝对压力在97~103kPa之间时，某一断面的平均气流速度按下式计算：

对于接近常温、常压条件下（t=20℃，Ba+Ps=101325Pa），通风管道中某一断面的平均空气流速按下式计算：

5. 说明
计算排气流速中排气密度和气体分子量的计算方法如下：
（1） 排气密度的计算
① 排气密度和其分子量、气温、压力的关系由下式计算：

式中：——湿排气的密度，kg/m3；
——排气气体的分子量，kg/kmol；
——大气压力，Pa；
——排气的静压，Pa；
——排气的温度，℃；
② 标准状态下湿排气的密度按下式计算：

式中: ——标准状态下湿排气的密度，kg/m3；
——湿排气气体的分子量，kg/kmol；
、、、、——排气中氧、一氧化碳、二氧化碳、氮气和水的分子量，kg/kmol；
、、、——排气中氧、一氧化碳、二氧化碳、氮气的体积百分数，%；
——排气中水分含量的体积百分数，%。
③ 测量状态下烟道内湿排气的密度可按下式计算：

式中：——测量状态下烟道内湿排气的密度，kg/m3；
Ps——排气的静压，Pa。

（2） 排气气体分子量的计算
① 排气气体分子量的计算
已知各成分气体的体积百分数Xi和其分子量Mi，排气气体的分子量按下式计算：

式中：——排气气体的分子量，kg/kmol；
——某一成分气体的体积百分数，%
——某一成分气体的分子量，kg/kmol。
② 干排气气体分子量的计算
干排气气体的分子量Msd按下式计算：

③ 湿气气体分子量的计算
湿排气气体分子量Ms按下式计算

五、流量（A） 本方法与GB/T 16157-1996等效

1.原理
由测定断面的湿排气平均流速和测定断面面积，得到工况下的湿排气流量；由工况下的湿排气流量和大气压力、排气静压、排气温度、排气中水分含量体积百分数得到标准状态下干排气流量。

2.仪器
①温度计。
②皮托管。
③斜管微压计或流速测定仪。
④U型压力计。
⑤大气压力计。
⑥排气中水分含量测定装置。

3.测定方法
按本章温度，含湿量，压力，流速的测定方法测定排气的温度、水分含量体积百分数、压力、气流流速和大气压力。

4.计算
①工况下的湿排气流量按下式计算：

式中：——工况下湿气流量，m3/h;
——测定断面面积，m2;
——测定断面的湿排气平均流速，m/s；
②标准状态下干排气流量按下式计算：

式中：——标准状态下干排气流量，m3/h；
——大气压力，Pa；
——排气静压，Pa；
——排气温度，℃；
——排气中水分含量体积百分数，%。
④ 常温常压条件下，通风管道中的空气流量按下式计算：

式中：——通风管道中的空气流量，m3/h。

六、烟气成分
烟气成分分析主要是测定烟气中O2、CO、CO2。目前，烟气含氧量分析有电化学法，如定点为电解法，氧化锆法；物理分析法，如磁性测氧法；一氧化碳分析有非分散红外吸收法，定电位电解法等；二氧化碳分析有非分散红外吸收法。奥式气体分析器法能同时测定二氧化碳、氧含量和高浓度的一氧化碳。
（一） 非分散红外吸收法与定电位电解法测定一氧化碳
非分散红外吸收法测定CO见本篇第四章十一（一）非分散红外吸收法。
定电位电解法测定CO见本篇第四章十一（二）顶电位电解法。
（二） 奥式气体分析器法测定氧、一氧化碳、二氧化碳（A）
奥式气体分析器法测定O2、CO、CO2见本篇第四章十一（三）奥式气体分析器法。
（三） 电化学法测定氧（B）

1. 原理
被测气体中的氧气，通过传感器半透膜充分扩散进入铅镍合金——空气电池中。经电化学反应产生电能，其电流大小遵循法拉第定律与参加反应的氧原子摩尔数成正比，放电形成的电流经过负载形成电压，测量负载上的电压大小得到氧含量数值。图5-2-11为氧传感器工作原理示意图。传感器工作时的化学反应如下：
阴极：
阳极：
总反应：
测定范围：0 ~25%，精密度：0.1%。

2. 仪器
① 由气泵、流量控制装置、控制电路及显示屏组成。
② 采样管及样气预处理器。
③ 技术指标：参见本篇第四章二（三）定电位电解法测定一氧化氮测试仪的技术指标。

3. 测试
按仪器使用说明书的要求连接气路，并对气系统进行漏气检查，开启仪器气泵，当