[發(fā)明專利]一種PM2.5煙氣流場(chǎng)自調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510572543.5
• 申請(qǐng)日: 2015-09-10
• 公開（公告）號(hào): CN105135897B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖熳;陳春蓮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南長(zhǎng)重機(jī)器股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N15/06
• 分類號(hào): G01N15/06;F27D17/00;F27D21/00;F27D19/00;G01M9/06
• 代理公司: 長(zhǎng)沙星耀專利事務(wù)所(普通合伙)43205
• 代理人: 許伯嚴(yán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種PM2.5煙氣流場(chǎng)自調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其方法，尤其涉及鋼鐵等行業(yè)冶金爐窯高溫?zé)煔獾膬艋幚恚瑢儆赑M2.5捕集技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

PM2.5是指大氣中直徑小于等于2.5μm的顆粒物，具有粒徑小、比表面積大的特點(diǎn)，易吸附有毒害物質(zhì)且具有很強(qiáng)的穿透力，可抵達(dá)細(xì)支氣管壁，影響呼吸系統(tǒng)健康，直接危害人們身體健康。在我國(guó)，有些重要工業(yè)城市，來源于鋼鐵行業(yè)的PM2.5超過三成，引起了人們的高度關(guān)注。

在PM2.5清潔除塵過程中，煙道流場(chǎng)分布的均勻性如何，直接影響相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行的效率。現(xiàn)在鍋爐等的煙道流場(chǎng)分布常用的測(cè)量方法為：在煙道內(nèi)根據(jù)測(cè)試要求搭設(shè)腳手架，各大風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行，調(diào)整參數(shù)具備試驗(yàn)條件，測(cè)試人員進(jìn)入煙道內(nèi)，手持儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。因腳手架和架板的搭設(shè)較多，對(duì)流場(chǎng)造成一定的影響。測(cè)試人員需要上下攀爬腳手架，逐點(diǎn)測(cè)試，工作量較大，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境惡劣，風(fēng)速大，灰塵多，不但危害測(cè)試人員身體健康，還存在一定的安全隱患且檢測(cè)數(shù)據(jù)不精確。在鋼鐵冶金領(lǐng)域，其產(chǎn)生的燒結(jié)煙氣粉塵量大，影響面廣，溫度較高，且含有氯化氫（HCl）、硫氧化物（SO_x）、氮氧化物（NO_x）、氟化氫（HF）等腐蝕性氣體，煙氣溫度一般在120～180℃上下。在這種情形下，為了除塵和測(cè)量煙道流場(chǎng)，冶煉廠也不可能停工檢修，傳統(tǒng)的煙道流場(chǎng)檢測(cè)和優(yōu)化方法是不可行的，這導(dǎo)致冶金工廠的設(shè)備運(yùn)行效率不高，其制造的含有大量PM2.5的工業(yè)煙塵無法得到有效地處理。

雖然隨著民眾健康和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)對(duì)空氣質(zhì)量越發(fā)關(guān)注，PM2.5話題迅速升溫，但國(guó)內(nèi)外對(duì)于PM2.5的研究還處于初始階段，除了對(duì)生活領(lǐng)域PM2.5的監(jiān)測(cè)有一些專利出現(xiàn)，但結(jié)合冶金行業(yè)高腐蝕性、高溫、高能、高速等特征，專門研究工業(yè)除塵的PM2.5監(jiān)測(cè)、檢測(cè)與流場(chǎng)分布優(yōu)化的結(jié)果微乎其微。現(xiàn)有技術(shù)不僅存在對(duì)PM2.5的監(jiān)測(cè)檢測(cè)體系不完善，精度不準(zhǔn)確等問題，還存在對(duì)工業(yè)煙氣的處理不適用、設(shè)備失效、抗腐蝕性不強(qiáng)、無法實(shí)現(xiàn)智能化和自動(dòng)化等眾多復(fù)雜技術(shù)難題。

目前，測(cè)量煙氣流場(chǎng)的方法有：（1）聲波測(cè)速法，聲波是機(jī)械波，在氣體介質(zhì)中傳播時(shí)為縱波。聲速是小擾動(dòng)的傳播速度，在流體中與介質(zhì)自身的流速為線性疊加關(guān)系。（2）測(cè)速管測(cè)定法，便于觀察和了解氣流的運(yùn)動(dòng)軌跡和射流射程等，可以得出氣流的速度場(chǎng)方向圖譜和測(cè)定各處氣流的速度值。（3）熱線 / 熱膜測(cè)速法，利用熱平衡原理來測(cè)量氣體的平均速度和脈動(dòng)速度，具有慣性小，頻率響應(yīng)寬，靈敏度高，對(duì)流場(chǎng)干擾小的特點(diǎn)。（4）PIV粒子圖像測(cè)速法，作為一種非接觸式的測(cè)量方法，可在同一時(shí)刻記錄下整個(gè)流場(chǎng)的有關(guān)信息，又能獲得平面流場(chǎng)顯示的整體結(jié)構(gòu)和瞬態(tài)圖像。但上述各方法都有一定的弊端，要么不適用工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合，要么精確度和分辨率不高，不能滿足鋼鐵冶金煙氣除塵和PM2.5過濾的需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明旨在提供一種分布式檢測(cè)、在線式監(jiān)測(cè)、智能化控制的PM2.5煙氣流場(chǎng)自調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其方法，能夠在線監(jiān)測(cè)到工業(yè)煙氣的檢測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)節(jié)煙氣管道的流場(chǎng)優(yōu)化分布。

一種PM2.5煙氣流場(chǎng)自調(diào)節(jié)系統(tǒng)及其方法，其特征在于包括煙氣檢測(cè)裝置、在線監(jiān)測(cè)裝置和自控調(diào)節(jié)裝置，煙氣檢測(cè)裝置分布式設(shè)置于煙氣管道和除塵箱體的各檢測(cè)點(diǎn)，通過支腳固定在煙氣管道和除塵箱體的內(nèi)壁，煙氣檢測(cè)裝置的探測(cè)頭以不同高度外露于煙氣通道進(jìn)行取樣，煙氣檢測(cè)裝置與在線監(jiān)測(cè)裝置相連，將檢測(cè)分析結(jié)果傳輸于在線監(jiān)測(cè)裝置的中央處理器，中央處理器根據(jù)煙氣流場(chǎng)的分布狀況，通過自控調(diào)節(jié)裝置的多通道實(shí)時(shí)同步控制系統(tǒng)控制煙氣管道和除塵箱體內(nèi)部的導(dǎo)流板和風(fēng)壓泵的啟閉、轉(zhuǎn)向。

更進(jìn)一步地，所述的煙氣檢測(cè)裝置包括探測(cè)頭、固定用支腳和檢測(cè)分析模塊，其特征在于還包括集成傳感器、分層隔離室和PM2.5檢測(cè)單元，通過集成傳感器能精確檢測(cè)到最初探測(cè)的煙氣溫度、濕度、流向、流速、氣壓和化學(xué)組分，分層隔離室通過PM2.5切割器分成第一分層隔離室和第二分層隔離室，外部煙氣中≤20μm的粉塵粒子通過探測(cè)頭的表層濾膜進(jìn)入第一分層隔離室，≤2.5μm的粉塵粒子通過PM2.5切割器進(jìn)入第二分層隔離室，第二分層隔離室的PM2.5檢測(cè)單元能將PM2.5的各項(xiàng)物理和化學(xué)表征檢測(cè)出來，集成傳感器與PM2.5檢測(cè)單元的檢測(cè)數(shù)值通過檢測(cè)分析模塊計(jì)算出結(jié)果或繪制成圖像，再傳輸給在線監(jiān)測(cè)裝置的中央處理器。