多點網(wǎng)格流速在線測量方法研究.docx

1、-監(jiān)測技術(shù)-doi:10.3969/j.issn.1674-6732.2013.06.010多點網(wǎng)格流速在線測量方法研究劉寧借'，李浙英2,沈建康'(1.江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇南京210036；2.南京埃森環(huán)境技術(shù)有限公司，江蘇南京210002)摘要：煙氣流速是CEMS監(jiān)測的重要參數(shù)，其準(zhǔn)確性直接關(guān)系到污染物排放總出，由于受安裝場地的限制，同一煙道截面流速分布不均勻，單點測員難以真實反映斷面流真實流速。根據(jù)某電廠流速監(jiān)測現(xiàn)狀.結(jié)合Fluent軟件對煙道流場進(jìn)行模擬分析和手工網(wǎng)格采祥理論.提出多點網(wǎng)格在線流速測量方法,明顯提高流速測房精度和代表性。關(guān)鍵詞：煙汽;流速；多點網(wǎng)格;

2、流場模擬中圖分類號：X83】文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1674-6732(2013)-060032-03StudyontheOnlineMeasurementMethodoftheFlueGasFlowofMulti-gridLILNing-kai,LIZhe-ying,SHENJian-kang(1.JiangsuProvincialEnvironmentalMonitoringCenter,Nanjing,Jiangsu210036,China；2.NanjingAssenEnvironmentalTechnologyCo.Ltd.,Nanjing,Jiangsu210002,China)A

3、BSTRACT:FluegasvelocityisanimportantparameterofCEMSmonitoring,anditsaccuracyisdirectlyrelatedt”thetotala-tnountofpollutantemissions.Duetotherestrictionsoftheinstallationsiteandtheunevenvehicitydislribulionofthrsameflue-sec-tional,thesingle-pointmeasurementisdifHcuhtotrulyreflectthecross-sectionalflo

4、wrealflowrate.Accordingtotheflowratemonitoringofthestatusquoofapowerplant,wcproposedmulti-gridlineflowratemeasurementmethodsincombinationwiththeFluentsoftwareflueflowfieldsimulationanalysisandhand-gridsamplingtheory,whichwillsignificantlyincreasetheflowratemeasurementaccuracyatulrepresentativeness.K

5、EYWORDS:fluegasfame；velocity;multi-grid;flowfieldsimulation0引言燃煤電廠煙氣排放量測定以監(jiān)測斷面的平均煙氣流速為依據(jù)，流速測雖的準(zhǔn)確度直接關(guān)系到污染物排放總雖、濃度計算及煙氣凈化系統(tǒng)效率的評估。目前實際監(jiān)測多采用單點流速測最方式，但由于脫硫后凈煙氣通往煙囪的煙道較短，旦存在90。拐角煙道，導(dǎo)致煙道氣流存在渦流、紊流現(xiàn)象，使得同一監(jiān)測斷面流速場分布不均勻，單點流速測雖方式難以保證測量流速值代表斷面真實流速。通過采用流體動力學(xué)流速場模擬分析軟件(Fluenl)對某300MW火電廠機(jī)組從增壓風(fēng)機(jī)至煙例入門的煙道流速進(jìn)行模擬分析，研究出一套以

6、皮托管法為測量原理.參考手工網(wǎng)格多點采樣，在同一煙道斷面上布置多臺流速儀的多點網(wǎng)格流速在線測量方法并通過手T.比對進(jìn)行輪證。比對結(jié)果表明采用多點網(wǎng)格流速在線測量系統(tǒng)所得斷面平均流速能夠符合運行監(jiān)控和環(huán)保監(jiān)測精度要求，能夠提高流速測量的準(zhǔn)確性。1多點網(wǎng)格流速在線測量方法多點網(wǎng)格流速在線測量系統(tǒng)是指在煙道斷面具有代表性流速區(qū)域進(jìn)行布點而實現(xiàn)多點監(jiān)測，通過各測點流速值進(jìn)行算術(shù)平均后輸出煙道斷面平均流速，根據(jù)煙道結(jié)構(gòu)、風(fēng)量、煙溫等邊界條件，通過Fluent軟件對煙道流場進(jìn)行模擬分析，獲取監(jiān)測斷面流速分布區(qū)域.再以根據(jù)Fluent軟件模擬分析的煙道斷面高、中、低流速區(qū)域作為布點依據(jù)，再將在線流速監(jiān)測設(shè)備

7、安裝在相應(yīng)的流速區(qū)域并獲得斷面平均流速的一種方法。2多點網(wǎng)格流速在線測量方法應(yīng)用采用多點網(wǎng)格流速在線測量系統(tǒng)測段某300MW燃煤電廠煙囪入口的煙氣流速。電廠煙囪入口直管段長度小于15m,水平煙道尺寸為收稿日期：2013-10-10；修訂日期：2O13T1-29作者簡介：劉寧鉗(1968一).男.教授級高1.本科，從事環(huán)境監(jiān)測工作。6inx5m,不符合固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法(GB/T161571996)采樣位置要:求c測試包括該電廠4#和5#脫硫塔。2.1Fluent軟件模擬分析煙道流場分布2.1.1煙道網(wǎng)格劃分用Flurnl軟件對監(jiān)測煙道截面的煙流場進(jìn)行數(shù)值模擬計算首先

8、建立煙道幾何模型.根據(jù)從增壓風(fēng)機(jī)出口至煙【奸入【I實際煙道的尺寸,然后對煙道結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，煙道內(nèi)的煙氣流體為三維不可壓穩(wěn)態(tài)湍流。采用質(zhì)ht守恒、動M守恒和能盡守恒，分析流場流體的流動方向、速度和均勻性。2.1.2Fluent軟件數(shù)值模擬計算結(jié)果分析4#脫硫塔和5#脫硫塔在煙道結(jié)構(gòu)上相同，煙道方向成180。對立，脫硫后凈煙氣經(jīng)出口煙道匯入煙囪,因此本次軟件計算調(diào)節(jié)兩個脫硫塔的不同機(jī)組負(fù)荷來觀察流場的變化情況。從Fluent軟件分析結(jié)果來看，同一煙道截面上存在煙氣回流區(qū)、低流速區(qū)、中流速區(qū)和高流速IX：,巧安裝在回流IX或低流速區(qū)時，流速測ht值只有23m/s左右，當(dāng)安裝在高流速區(qū)域時，流速測

9、缺值在13m/s左右，上述兩種測ht結(jié)果均與煙道實際平均流速相差甚遠(yuǎn),所測流速度以M實反映斷面底實流速圖I為機(jī)組在運行165MW和232MW負(fù)荷況條件下，利用Fluent軟件分別模擬計算煙道截面流場等值線分布圖。從圖2中可以看出，同-煙道截面在不同負(fù)荷條件卜煙'(流場流速等值線分布規(guī)律相似，均存在煙'(W流區(qū)、低流速區(qū)域、中流速區(qū)域和高流速IX域,流速測hHl*在一定程度上發(fā)生變化，但.高、中、低流速區(qū)域大體位置未發(fā)生重大變化,因此在布設(shè)采樣點時爪點號慮在不同流速分布區(qū)域安裝煙氣流速儀，使所得流速值能夠代表煙道斷面平均流速。取樣戮面長度方:向圖1發(fā)電負(fù)荷分別為185MVV和23

10、2MW時煙氣流場等值線模擬分析取樣截面長度方向要求.對比對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行評價圖2多點網(wǎng)格流速在線測量系統(tǒng)現(xiàn)場布點情況2.2多點網(wǎng)格流速測量2.2.1監(jiān)測點位布設(shè)依據(jù)Eluent軟件模擬分析得出的煙道流速分布區(qū)域.在高、中、低流速區(qū)域進(jìn)行布點,流速測帔設(shè)備選用南京埃森環(huán)境技術(shù)有限公司生產(chǎn)的VPT511BFA在線流速測量設(shè)備，在水平煙道上布置了5個監(jiān)測點位，監(jiān)測點分布情況如圖2所示。2.2.2手工比對測試及評價依據(jù)采用S型皮托管在環(huán)保測試孔上進(jìn)行監(jiān)測，與多點網(wǎng)格流速在線測虻系統(tǒng)測得的平均流速進(jìn)行手工比對，比對結(jié)果見圖3。比對依據(jù)參考固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范(HJ/T75-2007)7.2參

11、比方法驗收內(nèi)容中附錄I)的技術(shù)指標(biāo)測試時間測點1測點2測點3測點4測點516莒g忠OOQ二二一寸圖3多點網(wǎng)格流速在線測量系統(tǒng)與手工測量值比對2.2.3比對結(jié)果分析多點網(wǎng)格流速在線監(jiān)測系統(tǒng)獲得的斷面平均流速為11.4m/s,與S型皮托管手工測試值HmA非常接近，兩者的相對誤差為4%,符合HJ/T75-2007的流速比對要求。從各監(jiān)測點位來看,最低流速為2.6m/s,最高流速在16m/s,流場分布呈現(xiàn)高、中、低流速區(qū)域.，流速實際測量值與Fluent軟件模擬分析結(jié)果存在一定差異，原因在于Fluent軟件分析時采用的邊界條件較為簡單.因此在模擬分析值上存在一定出入，但根據(jù)模擬分析得出的流速分布區(qū)域與

12、多點網(wǎng)格流速在線測量系統(tǒng)較為吻合。3結(jié)論針對國內(nèi)大多數(shù)電廠煙道布設(shè)不規(guī)范,流速場分布不均勻，單點測最難以滿足煙道流速測量準(zhǔn)確性要求的現(xiàn)象，參考根據(jù)Eluent軟件流場分布及手網(wǎng)格采樣原理提出多點網(wǎng)格流速在線測量系統(tǒng)，在同一煙道截面上布設(shè)多臺流速儀，通過手工比對和在線式多點流速儀在線監(jiān)測的比對驗證，比對合格率高，流速相對誤差低于5%。多點網(wǎng)格流速在線測量系統(tǒng)可有效解決單點測量難以代表斷面真實流速的問題。參考文獻(xiàn)I朱衛(wèi)東.朱建徐淮明.等.煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的煙氣參散在線監(jiān)測技術(shù)J).在線分析程技術(shù).2011(1):83-88.I2K萬林.齊小婚.火電廠煙氣排放流枇測質(zhì)方法研究.浙江電F,2009

13、(6)：I7-I9.3王福軍.計算流體力學(xué)分析-CFD軟件原理與應(yīng)用【MJ.北京:清華大學(xué)出版社.2004.4E麗挪.邯財.王世龐.利用速度場常敬測峨煙氣平均流速方法的研究J1.計址科學(xué),2004(10)：3-4.5HJ/T76-2OO7固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要，求及監(jiān)測方法(試行)S.2OO7.6GBI6I57-I996固定污染源排氣中顆粒物測定與'(態(tài)污染物采樣方法S.I996.(欄目編唐松林)(上接笫26頁)3結(jié)論建立了加速溶劑萃取，固相萃取柱凈化，氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法測定土壤中20種有機(jī)氯農(nóng)藥的方法。方法自動化程度高，試劑消耗少.背景干擾低，靈敏度高,20種有機(jī)氯農(nóng)藥的檢出限在0.1-3.0pig/kg范圍,適用于土壤中20種有機(jī)氯農(nóng)藥殘留的H常測定和確認(rèn)。參考文獻(xiàn)-I劉小虬周文斌,胡利娜;.等.鄱陽湖區(qū)洲灘底質(zhì)有機(jī)項農(nóng)藥的垂污染特征J.生態(tài)環(huán)境,2(X)«,17(4)：I348-I353.2路瑞.秦廷文.邢內(nèi)輝.等.沉積物中仃機(jī)縱農(nóng)約超聲提取分析方法研究JL環(huán)境科學(xué)研,2008.21(3):135-140.I3李姐，丁峨寧.微波萃取-氣相色譜/質(zhì)譜法測定土壤中的有機(jī)齡J.中國環(huán)境監(jiān)溯,2005.21(4)：49-51.4中中蘭.蔡繼寶:.高蕓.等.基質(zhì)內(nèi)相分散-加速溶劑弟垠氣相色潛法測