

一篇讲透——
烟气流速与烟气密度
烟尘综合测试仪关键参数
烟气流速Vs是烟尘采样和烟气排放量计算的重要参数,其数值大小会影响等速采样流量、工况/标况体积、烟气/标干流量、烟气排放量等结果。因此,烟气流速的测定是至关重要的一环。

01 S型皮托管和修正系数
现场烟气流速测量一般采用的是S型皮托管,它是有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。根据各厂家制作尺寸差别,需设置皮托管系数Kp对其修正,见图1所示。

图1 皮托管结构图
修正系数的确定方法为标准风洞测试,在实际应用中可参照厂家提供的标定值,通常为0.84,在出厂前,厂家会将皮托管与标准流速仪同步测量,通过公式反推皮托管系数。

02 动静压和流速测量
流速测定时,面向气流开口测得的压力为全压,背向气流的开口测得的是静压,两者的差值就是动压,动压越大,流速越快。因此,皮托管▲P+一端全压传感器,▲P-一端动压传感器。见图2所示。

图2 皮托管动静压传感器原理图
通过测量烟气动压,可以计算出烟气流速:

式中,
Vs——烟气流速,m/s;
Kp——皮托管系数,一般为0.84。
Pd——烟气动压,Pa;(皮托管实际测量得出)
ρs——工况下湿烟气密度,kg/m³(与含湿量、烟气组分含量有关)
03 烟气密度:
为什么标准状态下默认1.34kg/m³
很多监测人员会疑惑:“烟气密度怎么不是固定值?1.34这个数是瞎编的吗?” 。其实这个数值来自国标(GB5468-91《锅炉烟尘测试方法》),是基于实际锅炉烟气组分推导的科学值。
但是,在实际烟道内,烟气含量往往因工艺不同而有明显差异,尤其是随着超低排放改造,往往烟道内含湿量较高。因此,其湿烟气密度不是一个固定值,理论上说,需要每次进行测量烟气组分和含湿量,然后计算输入准确的烟气密度。

最后,我们来详细推导一下ρs
标准状态下湿烟气密度:

Ms——排气气体的分子量,烟道内排气为燃烧后混合湿气,需要根据下方公式计算对应的排气气体分子量。

例如:某典型燃煤锅炉烟气中,氧气含量为6%,氮气含量为80%,CO2含量14%,含湿量为8%时,计算:

由理想气体状态方程 PV=nRT,
工况状态下湿烟气密度:

其中,Ba——大气压;
Ps——静压
ts——排气温度(烟温)
总结:
因此烟气流速的测定与动压、静压、大气压、烟温、含湿量、烟气组分含量均有关系。