煙氣監(jiān)測(cè)中的部分概念辨析
1.DAS軟件中的速度場(chǎng)常數(shù)Kv
島津CEMS系統(tǒng)中的煙氣流速采用的是皮托管法,根據(jù)動(dòng)壓測(cè)定流速原理可知,氣體的流速與其動(dòng)壓的平方根成正比,即
(1)
式中: F0為氣體流速,m/s;ΔP為氣體動(dòng)壓,Pa;
為煙氣密度,㎏/m³; kp為皮托管系數(shù)。
在通常污染源煙氣條件下,式(1)可簡(jiǎn)化為:
(2)
式中: t為煙氣溫度,℃。
根據(jù)式(2),如測(cè)出某點(diǎn)的煙氣動(dòng)壓與煙氣溫度,便可計(jì)算出該點(diǎn)的煙氣流速。
設(shè):采用多點(diǎn)手工方法測(cè)定的監(jiān)測(cè)截面的煙氣平均流速為
,采用在線自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(CEMS)測(cè)定的監(jiān)測(cè)截面某一點(diǎn)的煙氣流速為F2,則
(3)
式中:
為監(jiān)測(cè)截面平均動(dòng)壓的平方根;
為監(jiān)測(cè)截面某一點(diǎn)動(dòng)壓的平方根。
由于兩種測(cè)定方法的測(cè)定位置接近,可認(rèn)為二者所處位置的煙氣溫度相同,即t1=t2,則
(4)
式中:
為皮托管系數(shù)之比。
若兩種方法的皮托管系數(shù)近似相等,則
(一般S型皮托管系數(shù)為0.84),則:
,這樣,兩種測(cè)定方法的流速之比即可轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的動(dòng)壓的平方根之比。
經(jīng)分析,在ΔP2的測(cè)定點(diǎn)不變的條件下,于任一時(shí)刻,
應(yīng)為一近似定值。這樣,即可用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)定的某一時(shí)刻固定點(diǎn)煙氣流速去確定整個(gè)監(jiān)測(cè)截面的煙氣平均流速。在這里,將
定義為速度場(chǎng)常數(shù),指在相同時(shí)間區(qū)間,煙道或管道全截面煙氣平均流速與截面內(nèi)某一固定點(diǎn)的煙氣流速之比值。結(jié)論:位于煙道截面內(nèi)某一合適固定點(diǎn)放置一皮托管探頭,測(cè)出該點(diǎn)的煙氣流速,利用該點(diǎn)的煙氣流速及速度場(chǎng)常數(shù)即可計(jì)算出煙道截面的煙氣平均流速,從而用于二氧化硫排放總量的計(jì)算。
2.干態(tài)煙氣與濕態(tài)煙氣
與大氣相比,煙氣中的水蒸氣含量較高,變化范圍較大,為便于比較,監(jiān)測(cè)方法規(guī)以除去水蒸氣后標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干煙氣為基準(zhǔn)表示煙氣中有害物質(zhì)的測(cè)定結(jié)果。含濕量的測(cè)定方法有重量法、冷凝法、干濕球法等。煙氣濕態(tài)體積就是煙氣的實(shí)際體積。干態(tài)體積是去掉煙氣中水蒸汽含量后的體積。
3.工況和標(biāo)況
依煙氣狀態(tài)不同,分為工況和標(biāo)況兩種,工況是依實(shí)際條件測(cè)定的煙氣量,標(biāo)況是工況換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的煙氣量Nm3/h是指通常狀態(tài)下的風(fēng)量,即20度,1個(gè)大氣壓下;
因?yàn)闅怏w是可以壓縮的,流量與狀態(tài)有關(guān)。Nm3/h叫標(biāo)立方是就氣體而言的,是指換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積,是1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下273K下的體積。Nm3/h在環(huán)保中常用,許多環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)均有表述,是指換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量,標(biāo)態(tài)為溫度273K(0度),壓力101325Pa.可按下式簡(jiǎn)單換算:V標(biāo)準(zhǔn)/V實(shí)際=273/(273+T實(shí)際),V-體積流量,T實(shí)際-實(shí)際氣溫
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)standard condition
煙氣在溫度為273K,壓力為101325Pa時(shí)的狀態(tài),簡(jiǎn)稱“標(biāo)態(tài)”。
一般標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的大氣污染物排放濃度均指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣的數(shù)值。
大氣污染物排放登記表上面給出的污染源排放廢氣量采用的是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的體積。標(biāo)準(zhǔn)立方米指的是溫度273K,壓力為101325Pa時(shí)的干空氣所占體積。
在大氣環(huán)境模式計(jì)算里,使用的是工況狀態(tài)下的體積和煙氣實(shí)際排放速度,在不考慮氣體壓縮影響和濕度極小時(shí),工況狀態(tài)煙氣體積可由標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)體積換算出;
V=VN*PN*T/P*TN
式中: V-工況狀態(tài)下干空氣的體積;
VN-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干空氣的體積;
P-工況狀態(tài)下大氣壓,hPa;
PN-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下大氣壓,1013.25hPa;
T-工況狀態(tài)氣體溫度,K;
TN-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)溫度;273.15K。
在大氣環(huán)境容量測(cè)算時(shí),必須進(jìn)行上面修正,否則煙氣抬升計(jì)算不正確,甚至?xí)霈F(xiàn)煙氣的虛假下洗,導(dǎo)致容量測(cè)算有誤。
4.標(biāo)準(zhǔn)立方米
氣體流量測(cè)量單位采用標(biāo)準(zhǔn)立方米,看似體積單位,其實(shí)為質(zhì)量單位,它與使用地點(diǎn)的壓力,溫度沒有任何關(guān)系,如果氣體為天然氣,1標(biāo)準(zhǔn)立方米的質(zhì)量還與天然氣的組分有關(guān),在天然氣貿(mào)易結(jié)算計(jì)量時(shí)采用能量單位比較合理就因?yàn)橥瑯拥奶烊粴赓|(zhì)量,如其組分不同,則其發(fā)熱量亦不同。
例:空氣1標(biāo)準(zhǔn)立方米=1.2041千克 (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)為101.325 kPa, 20°C)
流量 100 m3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))=120.41 kg/h
天然氣 設(shè)天然氣相對(duì)密度 d=0.6, 則
1標(biāo)準(zhǔn)立方米=1.2041×0.6=0.7225 kg
流量 100 m3/h (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))=72.25 kg/h
標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)中壓力無論國(guó)內(nèi)外都是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,即101.325 kPa, 但是溫度就不盡相同,我過有二種溫度標(biāo)準(zhǔn),20°C,0°C。
天然氣用20°C,煤氣用0°C或20°C,這是歷史原因造成的。在貿(mào)易結(jié)算中合同雙方可協(xié)商用任何一個(gè)溫度,稱為合同溫度。
國(guó)際上則采用15.6°C(60°F)或15°C(59°F)。
流量計(jì)測(cè)量出工況體積流量,需經(jīng)壓力,溫度換算(用流量演算器)而得。
5.標(biāo)干流量
標(biāo)干流量是指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干排氣流量。是由工況下濕排氣流量換算得來的。單位表示量都是為m3/h。
濕排氣流量QS=3600×F×VS
式中:F--在排氣筒內(nèi)測(cè)定斷面面積,m2。
VS--測(cè)定斷面的濕排氣平均流速,m/s。
由此換算為標(biāo)干流量。所需測(cè)定排氣筒內(nèi)的參數(shù)有溫度、含濕量、壓力、流速及換算方法詳見GB/T16157-1996測(cè)定標(biāo)準(zhǔn),或國(guó)家環(huán)??偩志幹频摹犊諝夂蛷U氣監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)相關(guān)章節(jié)。
常溫常壓條件下,通風(fēng)管道中的空氣流量可按下式計(jì)算:
Qa=3600×F×Va
6.標(biāo)干態(tài)廢氣量英語(yǔ)翻譯
標(biāo)干態(tài)廢氣量”實(shí)際上指的是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣的排氣流量,可以翻譯成dry flue gas flow rate under standard condition 分析:這是《固定污染源排氣顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》里的一個(gè)術(shù)語(yǔ),而國(guó)家對(duì)氣態(tài)污染物的定義是"以氣體狀態(tài)分散在煙氣中的各種污染物",且一般標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的大氣污染物排放濃度均指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干煙氣的數(shù)值。所以“標(biāo)干態(tài)廢氣量”中的"廢氣"應(yīng)該是指煙氣(flue gas)."標(biāo)"在這里是指標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),即溫度273K,壓力101325Pa.標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)可以用stadard state,也可以用standard condition."干"在這里是指煙氣中不含水汽.《甘肅省固定污染源排放煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)驗(yàn)收技術(shù)規(guī)定》里有這么一句話:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干煙氣是指在溫度273K,壓力為101325Pa條件下不含水汽的煙氣。"量"在這里是指排氣流量,因?yàn)閙3/h是流量單位.
7.從mg/m3 轉(zhuǎn)化到ppm
ppm = (mg/m3)(273.15 + °C) / (12.187)(MW)
這里,ppm指體積;MW指分子量;°C指溫度,在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下。
例子:將20 mg/m3 NOx 于 25 °C轉(zhuǎn)化為ppm:
ppm = (20)(273.15 + 25) / (12.187)(46.01) = 10.6
由上公式可知,從ppm轉(zhuǎn)化到mg/m3時(shí),mg/m3 = (ppm)(12.187)(MW) / (273.15 + °C)
這里,ppm指體積;MW指分子量;°C指溫度,在1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的條件下。
以NOx為例,20ppmNOx轉(zhuǎn)化為mg/m3 =(20)(12.187)(46.01) / (273.15 + 25) = 37.6
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