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速度场常数及其自动检测装置 ＊ 王世龙 淮海工学院机械工程系, 江苏 连云港 222005 王志成 吉林大学中日联谊医院, 长春 130033 摘要 通过对烟道“速度场常数”的研究, 提出利用速度场常数监测烟道烟气平均流速的方法, 同时研制出速度场常数 自动检测装置。 解决烟道烟气平均流速自动监测的技术难题。 关键词 速度场常数 自动连续监测 平均流速 排放总量 ＊科技部科技型中小企业技术创新基金项目 OOC26212210136 我国计划在短时间内 , 对大蒸发量锅炉实现 SO2 在线监控 ,控制其总排放量。对烟气中二氧化硫排放 总量实施监控, 须同时监测烟气中二氧化硫的浓度和 烟气流量 ,而监测烟气流量,首先要监测其平均流速, 这是二氧化硫在线监测系统 CEMS 要解决的主要技 术问题。本试验重点研究了利用速度场常数监测烟 道内烟气平均流速的方法及速度场常数自动检测装 置的实现和应用 。 1 烟气平均流速的测定方法 测定烟气流速有多种方法 , 其中 , 皮托管法应用 较为广泛 。只选定一个位置进行测定的方法 ,称为单 点测定法。单点测定法简单、易实现, 但若测定点选 择不当,测定的烟气平均流速将不准确 。比较理想的 测定方法是 将烟道的测定截面平均分成若干大小相 等的小矩形 小矩形的个数与烟道截面积有关 ,分别 测定每个小矩形中心点的流速, 再取其流速平均值。 该方法能获得准确的测定结果 ,但烟道内布线多而繁 琐,给测定工作带来很多不便 。为此, 研发一种即方 便又准确的自动检测方法具有重要的实际应用价值。 2 速度场常数的研究和应用 根据动压测定流速原理可知, 气体的流速与其动 压的平方根成正比, 即 F0KP 2 Δ P ρ 1 式中 F0 气体流速 m s; Δ P 气体动压 Pa ; ρ 烟气密度 kg m 3 ; KP 皮托管系数 。 在通常污染源烟气条件下 ,式 1 可简化为 F00. 076 KPΔ P 273 t 2 式中 t 烟气温度 ℃。 根据式 2 , 如测出某点的烟气动压与烟气温度, 便可计算出该点的烟气流速。 设 采用多点手工方法测定的监测截面的烟气平 均流速为F1,采用在线自动连续监测系统 CEMS 测 定的监测截面某一点的烟气流速为 F2,则 F1 F2 KP1 KP2 Δ P1 Δ P2 273 t1 273 t2 3 式中 Δ P1 监测截面平均动压的平方根 ; Δ P2 监测截面某一点动压的平方根。 由于 2 种测定方法的测定位置接近, 可认为两者所处 位置的烟气温度相同 ,即 t1t2,则 F1 F2 K′ Δ P1 Δ P2 4 式中 K′ KP1 KP2为皮托管系数之比。 若两种方法的皮托管系数近似相等, 则 K′ 1 一般 S 型皮托管系数为 0. 84 , 则 F1 F2 Δ P1 Δ P2 , 这 样,2 种测定方法的流速之比即可转换为相应的动压 的平方根之比。 经分析 ,在 Δ P2的测定点不变的条件下 , 于任一 时刻 ,Δ P1 Δ P2应为一近似定值。这样 , 即可用 监测系统测定的某一时刻固定点烟气流速去确定整 个监测截面的烟气平均流速。 在这里 , 将 KvΔ P1 Δ P2定义为速度场常 数。则速度场常数是指在相同时间区间 ,烟道或管道 全截面烟气平均流速与截面内某一固定点的烟气流 速之比值。 为验证上述结论的正确性 , 特做如下实测试验 在环境大气压为 101. 30 kPa ,烟气湿度为 6. 4的检 64 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 测条件下 ,于同一时间段 ,在全监测截面范围内,用手 工方法测得 1 个动压平均值, 再用 CEMS 于某一固定 点采集1 个动压值,重复检测 6次 ,检测数据见表 1。 上述测定结果表明 , 在 6 次同时间段检测中, 用 同一固定点测得的烟气流速计算得到的速度场常数 基本上是一个稳定值 , 波动 3。因此, 可推论 位 于烟道截面内某一合适固定点放置一皮托管探头 ,测 出该点的烟气流速, 利用该点的烟气流速及速度场常 数即可计算出烟道截面的烟气平均流速 ,从而用于二 氧化硫排放总量的计算。 表 1 手工方法与 CEMS流速对比检测记录 序号Δ P1 PaΔ P2 PaKvFs ms- 1t ℃ 1148356. 00 . 64515 . 0112 2194472. 90 . 64117 . 3112 3201477. 90 . 64917 . 7112 4112271. 30 . 64313 . 1112 5124298. 70 . 64413 . 7112 6137341. 00 . 63414 . 5112 注 t 为烟气温度; Fs为手工方法计算得到的整个监测断面的平 均流速。 3 烟气平均流速的自动监测方法及装置 速度场常数自动监测装置结构如图 1 所示,该装 置由步进电机驱动、由丝杠螺母机构带动皮托管自动 进给 ,实现连续移位 、 等距取样 。 图 1 速度场常数自动监测装置 用皮托管可在位移方向上取足够多的点进行监 测,在烟道全监测截面内获取足够多的动压值 Δ Pi, 然后由系统自动计算其平均值 。根据式 2 可方便地 确定某一时刻的平均流速 。再取一合适固定测点的 动压值 Δ P0,即可计算出速度场常数 Kv。进而推算 出烟道全截面的烟气平均流速 。 4 烟气流量的计算 4. 1 速度场常数的计算 速度场常数 Kv ∑ n i 1 Δ Pi n Δ P0 5 4. 2 烟气平均流速的计算 由式 2 及式 5 ,烟气平均流速 F00. 076 KPKV273 t Δ P0 6 式中 KP 皮托管修正系数 出厂标定值 。 4. 3 烟气流量 排放量 的计算 根据烟气平均流速和烟道截面有效截面积,可计 算出烟气流量 排放量 Q 3 600 F0A 式中 F0 烟气平均流速 m s; A 烟道截面有效截面积 m 2 。 4. 4 干烟气流量的计算 根据有关标准规定,二氧化硫CEMS 须采用标准 状态下的干烟气流量参数参与二氧化硫排放总量的 计算 ,干烟气流量 Qns 3 600 F0A 273 273 t P绝 101. 325 1 -XSW 7 式中 t 烟气温度 ℃; P绝 烟气绝对压力 kPa; XSW 烟气中水分含量体积分数 ; A 烟道截面有效截面积 m 2 5 结论 二氧化硫 CEMS 采用皮托管动压法测定烟气流 速,若烟道内的固定测点位置选取适当 , 则可用速度 场常数自动监测装置测定的速度场常数 固定点流速 与平均流速的比值 为一稳定值,于任一时刻 ,用固定 点流速测定值去推算整个烟道的烟气平均流速值 ,用 于二氧化硫排放总量的计算。从而解决了烟气平均 流速和二氧化硫排放总量自动监测的技术难题。 经实践检验 ,所研究的检测方法正确 、 检验装置 结构合理, 检测结果稳定 、 可靠 。 参考文献 [ 1] 徐丽. 锅炉烟气二氧化硫在线监测系统. 长春工业大学硕士研 究生学位论文, 2003 23 -24. [ 2] 王世龙等. 锅炉烟道速度场常数自动检测装置. 吉林工学院学 报, 2002,23 1 53 -54. 作者通讯处 王世龙 222005 江苏省连云港市新浦区苍梧路 59 号 淮海工学院机械系 E -mail wslmail. ccut. edu. cn 2006- 04-25 收稿 65 环 境 工 程 2007年 2 月第25 卷第1 期 STUDY ONPOLYETHYLENE WASTE SLUDGE OF PAPERMAKING WASTE COMPOSITE Chai Xijuan Sun Kewei Wang Muping 59 Abstract The effect of filler particle size and content on the mechanical behavior of waste sludge of papermaking -reinforced polyethylene waste composite was investigated. In order to improve the general perance of the composite, the sodium hydroxide andKH -550 silane acting as filler modification agents and maleic anhydride modified polyethylene acting as additive of the system were applied. The results show the two kinds of agents can enhance the mechanical perance of the composite. At the same time, the maleic anhydride modified polyethylene canimprove the adhesion between the matrix and the filler. Keywords polyethylene, waste sludge of papermaking and waste composite OPTIMIZATION OF ENVIRONMENTAL MONITORING SITES BY ENTROPY WEIGHT MULTI- OBJECT DECISION MODELXu Lizhong Zhang Jiangshan Wang Feifeng 61 Abstract Entropy, one of the important concepts in thermodynamics, indicates the uncertain degree of a signal from the ination source, while entropy weight indicates the relatively important degree of a index inthe multi-object decision. It isintroduced the concept of entropy weight, property, analysis of its originality in the application to the optimization of environmental monitoring sites, and the entropy multi -object decision model is set up,which is proved to be feasible and reasonable in the case study . Keywords entropy weight, multi -object decision and optimal number of sites THE VELOCITY FIELD CONSTANT AND ITS AUTOMATIC CHECKING DEVICE Wang Shilong Wang Zhicheng 64 Abstract By means of study on velocity field constant for a flue, a to measure average velocity of gasin flue by constant of velocity fieldwas presented. Automatic checking device for velocity field constant simultaneously was developed. The technical difficult problem for automatic monitoring average velocity of flue gas was solved. Keywords velocity field constant, automatic continuous monitoring, average flow rate and gross emission EXPERIMENTONFLUEGASCONTINUOUSEMISSIONMONITORINGBASEDON DIFFERENTIAL OPTICAL ABSORPTION SPECTROSCOPYZheng Haiming Cai Xiaoshu 66 Abstract Differential optical absorption spectroscopy DOASmakes use of the flue gas pollutant different optical absorption characteristic at the UV -VIS wave band to measure their average concentration. By DOAS principle, experimental study was carried out to measure different concentration of SO2, NO2andNO. The DOAS technology can eliminate the influence of dust etc. The DOAS can be applied to monitoring the flue gas emission concentration and should correct the temperature effect on flue gas differential absorption characteristics. Keywords flue gas continuous emission monitoring , differential optical absorption spectroscopy DOAS, gas contamination and on -line monitoring APPLICATION OF BP MODELING BASED -ON RANDOM SAMPLES TO ASSESSMENT ON NATURAL WATER QUALITYZou Zhihong Wang Xueliang 69 Abstract This paper presents an error back propagation model to uate water quality comprehensively. Aiming at the problems of few training samples and no testing sampleswhen error back propagation model is applied in the field of water quality assessment, a great number of data can be generated through uni distribution random function as training samples and testing samples. Trying to anlysize the relationships of the output of testing samples and the expecting output using the MSE function inMATLAB 7 could raise the accountability of new sampling. This can greatly improve the accurancy of the ANN model in the water quality uation. Keywords BPANN, water quality synthetic uation, random samples and testing TECHNIQUES OF CORN STARCH WASTEWATER TREATMENT Cai Jing Chai Sheli Rui Mingxian et al 72 Abstract It is presented the characteristics of corn starch wastewater, the processes for this kind of wastewater treatment, some problems worth of considering and the choices of parameters in process design. Keywords corn starch wastewater and treatment processes THEINFLUENCEOFXIAOLANGDIRESERVOIRONRIVERWAYWATERQUALITY PURIFICATION ABILITYShi Yang Xu Zhixiu Mao Yuxia 74 Abstract According to “ Surface Water Environment Quality Standard” GB3838 -2002, it was uated the riverway water quality of 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25, No. 1,Feb. , 2007