[发明专利]测量燃烧过程废气流中的气体流率的方法

说明书

本发明涉及一种测量工业废烟气中气体流率的方法，例如燃烧炉(如熔玻璃燃烧炉)中的废烟气。本发明特别涉及一种测量燃烧过程所产生的废烟气中气体流率的方法。

为了对空气排放进行监视，环境管理机构经常需要测量烟气流量。随着人们对工业过程空气排放所引起的环境问题越来越关心，强烈需要确切知道排放到大气中的某种气体的量。这些气体中，NO_X(如NO和NO₂)和SO_X(如SO₂和SO₃)是人们最关心的，因为它们对光化学空气污染和酸雨起了一定作用，很多国家已经严格限制这些气体排入环境的量。

为了执行这些空气排放限制，环境管理机构需要常常(若不是连续)测量某种受管制气体的空气排放量。为此，必须在气源(例如废烟气中)处采样，测量这些气体的浓度，同时测量与气体采样同一位置的烟气流量。各种的流量测量和废烟气采样方法是已知的且在文献也有所报道，例如参见Industrial Ventilation，20thEdition，1988，Ch.9，9-1至9-28页，方法1-稳定气源的采样和速度横向分布，NSPS检测方法，美国环境保护署，技术支持部，OAQPS，排放测量技术信息中心，技术公文，EMTIC TM-001，December 15，1988，以及其中的参考文献；方法1A-小型烟道和风道的稳定气源的采样和速度横向分布，NSPS检测方法，美国环境保护署，技术支持部，OAQPS，排放测量技术信息中心，技术公文，EMTIC TM-001A，February 14，1989，以及其中的参考文献。方法2-烟气速度和体积流率的测定方法(S型皮托管)，NSPS检测方法，美国环境保护署，技术支持部，OAQPS，排放测量技术信息中心，技术公文，EMTIC TM-002，February 3，1989，以及其中的参考文献；工厂管理者对空气排放的保证，AmericanGlass Review，7-9页，November，1992。

正如上述出版物中的详述，一般来说，欲测量流率的采样点是按下面的原则选定的，在管式风道或烟道的情况下，采样点在由烟道的任何弯头、扩大或缩小部分引起的任何流体扰动的上游至少8倍烟道或风道直径和下游2倍直径处。在矩形烟道或风道的情况下，采样点必须距任何流体扰动有一定的距离，该距离按下式定义为D：

D＝2LW/(L＝W)

其中L和W为烟道或风道的横截面尺寸。

在选定采样点后，为确定在此采样位置的气体速度分布，需在烟道或风道的横截面的不同点进行8到12个点的气速测量。用一个定向探测装置或皮托管装置测得的差压可确定气体速度。当差压等于或大于0.05英寸H₂O柱时，可用一个标准测压计或等效装置来测量差压。对于较低的气速，当差压小于0.05英寸H₂O柱时，必须用经管理人员批准的更灵敏的差压仪。

通常浓度的测量是直接进行的，但流量的测量则不是直接进行。这是因为一般测量所用的气体分析仪是以干气为基础测量某种受管制气体的浓度(从气样中脱除湿气)，而传统的气体流量测量则是以湿气为基础(有湿气存在)。

在大多数情况中，烟气中的含湿量相当可观，可高达10-30％(体积)。为计算排放到大气中的某种气体量，气体流量测量必须校正成表示有类似在分析中存在的含湿量的有效气体流量。此外，目前工业烟气所用的流量测量法如皮托管法或热导率法，实际测量的是表观气速，而不是体积流量，为计算总体积流率，因此都需要确定横跨烟道直径的气速分布，为达到此目的，必须在距任何几何变化几倍直径处的烟道或风道直段内进行测量，这些几何变化可能会引起湍流或非均匀气速分布，然后才可能由速度分布和烟道横截面积计算总气流量。

由于该要求，大部分空气排放测量必须在很不方便的位置进行，例如在大型工业烟道的中段进行。除了烟道或风道几何形状的要求外，还有最小气速的限制。这种限制的实际值是由相应的环境管理条例来确定，但一般该限值定在约每秒几英尺，但在实际情况中不可能总能达到该最小气速限值。