[發明專利]氣體超聲煙道氣排放量測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 201410407256.4
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN105444826A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 石泓然;楊興慧;吳衛國
• 申請（專利權）人: 上海中核維思儀器儀表有限公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 上海元一成知識產權代理事務所(普通合伙) 31268
• 代理人: 譚震威

技術領域

氣體超聲煙道氣排放量測量裝置及測量方法，涉及對煙道氣流量測量技術，以及對煙道氣真實流量進行測量的方法，適用于在不同狀態流場環境中對煙道氣排放量進行測量。

背景技術

現有對煙道氣排放量的測量大多采用實際測量和理論計算的方法。實際測量煙道氣排放量有兩種方法：一種是手工測量，也即將煙道的斷面分成若干個小網格，然后人工對每一個小網格中的煙氣動壓、靜壓、溫度、濕度測點大氣壓等進行測量，并通過復雜的公式計算得出每一個網格標干態的煙氣量的總和。這種方法每隔一定時間測量一個網格(也即煙道截面中的一小部分區域)，不能夠反映連續排放煙氣的流量；另外一種利用熱式儀表或皮托管微差壓流量計在線連續測量煙道氣的排放量的方法，但該類型流量測量儀表僅能采集煙道氣斷面上的一個點的流速，其測量數據不能準確反映整個煙道中氣體的排放量，一般測量準確度只能達到±(3～10)％。

煙道氣排放量理論計算方法，主要有排放因子、經驗公式等方法。排放因子法是以SO₂為主要排放物，確定SO₂排放因子，按照燃料消耗量，最終計算出煙氣的排放量：排放量＝燃料消耗×排放因子。經驗公式法一般用于計算生成原理復雜或難以準確測量煙道排放物的排放因子的情況下，利用測定NO_X的含量來計算煙道氣排放量。但實際上NO_X生成原理非常復雜，有燃料型、熱力型和快速型，因此很難用一組公式將實際生產過程中的煙道氣排放量準確的計算出來。

發明內容

為了實現對煙道氣排放量的準確檢測，本發明提供了氣體超聲煙道氣排放量測量裝置及方法。本發明的氣體超聲煙道氣排放量測量裝置由插入式測量棒和計算單元組成，插入式測量棒與計算單元電纜連接。

考慮到現有普通的工業煙道直徑在3～5米，直接測量煙道氣的線平均流速，即氣體超聲換能器發射到接收之間的聲程達到3～5米是一件非常不易的事情。同時兩個互相發射和接收的換能器與信號處理單元間的導線也不易過長，以避免過長的信號線引入干擾信號，影響測量的精度。因此本發明采用的插入式測量棒，分別將兩個換能器探頭相對安裝在測量棒中的前部，在兩個換能器探頭之間兩側對稱開有測量窗口，為防止測量窗口過長使得測量棒的剛度降低，可將測量窗口分為幾個測量窗口，測量窗口之間的管壁作為支撐。測量時測量窗口迎煙道氣設置，煙氣通過測量窗口流動。依據實際煙道氣排放通道內部結構情況和對測量準確度的要求，可分別在選定的煙道氣測量點橫截面的不同位置向煙道內插入一根或兩根或四根插入式測量棒對煙道氣排放量進行測量，插入式測量棒與煙氣通道軸線成30°～75°的夾角。

氣體超聲技術測量煙道氣排放量時，預選測量點要根據實際煙道氣排放通道的高度，測量位置應滿足上游直線段通道的長度為5～10倍煙氣通道直徑，下游直線段通道的長度為5倍煙氣通道直徑以及對測量準確度的要求確定，在煙氣通道設定高度的橫截面上進行測量，本發明通過將插入式測量棒插入煙道內，橫穿煙道截面進行測量，通過插入的測量棒，得到的一條或幾條線平均流速替代熱式表或皮膜表的一個點流速的測量，在這些截面上的線流速通過計算轉換成面流速，而且本發明能夠在線連續的測量煙道氣的排放流量，由于氣體超聲技術測量具有準確度高的優勢，使測量煙道氣排放流量的測量準確度等級可達到±(1.0～2)％。

為了實現氣體超聲技術煙道氣排放量的測量，通過測量設定煙道高度的橫截面上的煙氣排放面平均流速V_S，然后乘以該橫截面的面積S，最終得出煙氣排放流量Q＝S×V_S。但實際上面平均流速是很難直接測量得到，因此需要通過在該截面上設定的測量點，測量出測量點的線平均流速然后通過計算求出煙氣排放的面平均流速V_S，然后乘以該橫截面的面積S，最終得出煙氣排放流量Q＝S×V_S。

沿聲道的線平均流速通過下公式獲得：

V‾=1L∫Lv(r)dr]]>