脱硫脱硝技术课程实验

实验一 烟气分析

一、实验意义和目的

大气污染主要来源是工业污染源排出的废气，其中烟道气造成的危害极为严重，因此，烟道状态参数的测定是大气污染源监测的基本操作。其中烟气的温度、压力、含湿量是计算烟气流速、流量等烟气参数的主要因素，因而在大气评价及准确获取SO2、NOx等污染性气体浓度，验证烟气脱硫脱硝装置的功效等方面起到了不可低估的作用。

通过本实验，要求达到以下目的：

1．了解测量烟道气的温度、压力、含湿量等参数的原理，学会测量以上参数的全过程。

2．掌握各种测量仪器的使用方法及注意事项。 3．掌握各种烟气参数的计算方法。 二、实验原理 （一）温度的测量

对于直径大、温度高的烟道，一般用热电偶测温毫伏计测量，测温原理是将两根不同的金属导线连成闭合回路，当两接点处于不同温度环境时，便产生热电势，两接点温差越大，热电势越大。如果热电偶一个接点温度保持恒定(称为自由端)，则热电偶的热电势大小便完全决定于另一个接点的温度(称为工作端)，用毫伏计测出热电偶的热电势，可得知工作端所处的环境温度。测量原理见图4.1-1。

图4.1-1 热电偶测温原理

1．工作端；2．热电偶；3．自由端；4．测温毫伏计

（二）压力的测定

压力的测定可以采用标准皮托管及与U形压力计。 全压pt：气体在管道中流动具有的总能量；

静压ps：单位气体所具有的势能，即气体在各个方向上作用于器壁的压力； 动压pv：单位气体所具有的动能，即气体流动的压力。 三者关系：pt?ps?pv

从U形压力计上读出液面差，或从微压计上读出斜管液柱长度，按相应公式计算测得压力。图4.1-2、4.1-3为标准皮托管及与U形压力计测量烟气压力的连接方法。U形压力计是一个内装工作液体（如水、乙醇、汞等，视被测压力范围选用）的U形玻璃管。使用时，将两端或一端与测压系统连接，测得压力p用下式计算：

p???g?h （4.1-1）

式中：ρ——工作液体的密度，kg/m3；

g——重力加速度，m/s2； h——两液面高度差，m。

式中压力为Pa，但在实际工作中，常用毫米汞柱表示压力，这样，p=ρ.g。U形压力计的误差可达1～2 mm水柱，不适宜测量微小压力。

图4.1-2 标准皮托管

1．全压测孔；2．静压测孔；3．静压管接口；4．全压管；5．全压管接口

图4.1-3 标准皮托管与U型压力管连接方法

1．全压测孔；2．静压测孔；3．动压测孔；4．皮托管；5．烟道；6．橡胶管

（三）含湿量的测定

含湿量的测定方法有重量法、冷凝法、干湿球法等。本实验选用常用的重量法。从烟道采样点抽取—定体积的烟气，使之通过装有吸收剂的吸收管，则烟气中的水蒸气被吸收剂吸收，吸收管的增重即为所采烟气的水蒸气质量。其测定装置如图4.1-4所示。

图4.1-4 重量法测定烟气含湿量装置

1.过滤器；2.保温或加热器；3.吸湿管；4.温度计；5.流量计；6.冷却器；7.压力计；8.抽气泵

烟气中的含湿量按（4.1-2）式计算：

Xw?1.24Gw?100% （4.1-2）

Pa?Pt273Vd???1.24Gw273?t1101.3式中：Xw——烟气中水蒸气的体积百分含量，%；

Gw——吸湿管采样后增重，g； Vd——测量状态下抽取干烟气体积，L； t1——流量计前烟气温度，℃； pa——大气压力，kPa； pt——流量计前烟气表压，kPa；

1.24——标准状态下1 g水蒸气的体积，L。 （四）流速和流量的测定 1．流速

在测出烟气的温度、压力等参数后，按（4.1-3）式计算各测点的烟气流速(vs)：

vs?KP?式中：vs——烟气流速，m/s；

KP——皮托管校正系数； pv——烟气动压，Pa； ρ——烟气密度，kg/m3。

2pv? （4.1-3）

烟道断面上各采样点烟气平均流速的计算式（4.1-4）如下： 平均流速vs为：

vs?v1?v2???vn （4.1-4）

n2．流量

测量状态下的烟气流量按（4.1-5）式计算：

Qs?3600vs?A （4.1-5）

QNd?Qs(1?Xw)?pa?ps273? （4.1-6）

101325273?ts式中：A——断面的横截面积，m2；

vs——烟气平均流速，m/s；

Qs——实际状态下烟气流量，m/h QNd——标准状态下烟气流量，m/h；

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ps——烟气静压，Pa；

pα——大气压力，Pa；

Xw——含湿量体积百分数，%；

ts——烟气温度，℃。 三、实验仪器和试剂 1．器材

（1）热电偶，K型；

（2）测温毫伏计，EFT110型； （3）标准皮托管，S型； （4）U型差压计 （5）流量计，转子型； （6）抽气泵 2．试剂

（1）酒精，分析纯，500 mL。 四、实验方法和步骤 （一）采样位置的选择

采样孔和采样点的位置主要根据烟道的大小及断面的形状而定。下面说明不同形状烟道采样点的布置。

1．采样位置

气流分布均匀稳定的垂直、平直管段，采样断面阻力构件下游方向大于6倍管道直径处，或者阻力构件上游方向大于3倍管道直径处。（至少不小于管道直径的1.5倍）。流速要求大于5 m/s。

2．采样点数目

图4.1-5 圆形烟道布点

图4.1-6 矩形烟道布点

（1）圆形烟道：采样点分布如图4.1-5。将烟道的断面划分为适当数目的等面积同心圆环，各采样点均在等面积的中心线上，所分的等面积圆环数由烟道的直径大小而定。

（2）矩形烟道：将烟道断面分为等面积的矩形小块，各块中心即采样点见图4.1-6。

（二）烟气温度的测定

实验中采用热电偶及便携式测温毫伏计联合进行测温。将热电偶的热端（工作端）伸入被测的烟气中（按预先测定好的位置），将热电偶冷端置于不变的温度中，一般放在保持0℃的恒温器中，从测温毫伏计指针偏转可得知烟气的温度。如果冷端不是0℃，应采用修正方法。修正如下公式计算：

E(t,t0)?E(t,t1)?E(t1,t0) （4.1-7）

式中：t——被测烟气的实际温度，℃；

t1——冷端温度，即测试点的环境温度，℃； t2——0℃。

测温毫伏计与热电偶的技术数据、热电偶型号、种类、测量范围及外接电阻必须匹配。

（三）烟气压力的测定

测量烟气压力的仪器利用S型皮托管和倾斜压力计。S型皮托管适用于含尘

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