多点网格流速在线测量方法研究.docx

1、-监测技术-doi:10.3969/j.issn.1674-6732.2013.06.010多点网格流速在线测量方法研究刘宁借'，李浙英2,沈建康'(1.江苏省环境监测中心，江苏南京210036；2.南京埃森环境技术有限公司，江苏南京210002)摘要：烟气流速是CEMS监测的重要参数，其准确性直接关系到污染物排放总出，由于受安装场地的限制，同一烟道截面流速分布不均匀，单点测员难以真实反映断面流真实流速。根据某电厂流速监测现状.结合Fluent软件对烟道流场进行模拟分析和手工网格采祥理论.提出多点网格在线流速测量方法,明显提高流速测房精度和代表性。关键词：烟汽;流速；多点网格;

2、流场模拟中图分类号：X83】文献标识码：B文章编号：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引言燃煤电厂烟气排放量测定以监测断面的平均烟气流速为依据，流速测虽的准确度直接关系到污染物排放总虽、浓度计算及烟气净化系统效率的评估。目前实际监测多采用单点流速测最方式，但由于脱硫后净烟气通往烟囱的烟道较短，旦存在90。拐角烟道，导致烟道气流存在涡流、紊流现象，使得同一监测断面流速场分布不均匀，单点流速测虽方式难以保证测量流速值代表断面真实流速。通过采用流体动力学流速场模拟分析软件(Fluenl)对某300MW火电厂机组从增压风机至烟例入门的烟道流速进行模拟分析，研究出一套以

6、皮托管法为测量原理.参考手工网格多点采样，在同一烟道断面上布置多台流速仪的多点网格流速在线测量方法并通过手T.比对进行轮证。比对结果表明采用多点网格流速在线测量系统所得断面平均流速能够符合运行监控和环保监测精度要求，能够提高流速测量的准确性。1多点网格流速在线测量方法多点网格流速在线测量系统是指在烟道断面具有代表性流速区域进行布点而实现多点监测，通过各测点流速值进行算术平均后输出烟道断面平均流速，根据烟道结构、风量、烟温等边界条件，通过Fluent软件对烟道流场进行模拟分析，获取监测断面流速分布区域.再以根据Fluent软件模拟分析的烟道断面高、中、低流速区域作为布点依据，再将在线流速监测设备

7、安装在相应的流速区域并获得断面平均流速的一种方法。2多点网格流速在线测量方法应用采用多点网格流速在线测量系统测段某300MW燃煤电厂烟囱入口的烟气流速。电厂烟囱入口直管段长度小于15m,水平烟道尺寸为收稿日期：2013-10-10；修订日期：2O13T1-29作者简介：刘宁钳(1968一).男.教授级高1.本科，从事环境监测工作。6inx5m,不符合固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法(GB/T161571996)采样位置要:求c测试包括该电厂4#和5#脱硫塔。2.1Fluent软件模拟分析烟道流场分布2.1.1烟道网格划分用Flurnl软件对监测烟道截面的烟流场进行数值模拟计算首先

8、建立烟道几何模型.根据从增压风机出口至烟【奸入【I实际烟道的尺寸,然后对烟道结构进行网格划分，烟道内的烟气流体为三维不可压稳态湍流。采用质ht守恒、动M守恒和能尽守恒，分析流场流体的流动方向、速度和均匀性。2.1.2Fluent软件数值模拟计算结果分析4#脱硫塔和5#脱硫塔在烟道结构上相同，烟道方向成180。对立，脱硫后净烟气经出口烟道汇入烟囱,因此本次软件计算调节两个脱硫塔的不同机组负荷来观察流场的变化情况。从Fluent软件分析结果来看，同一烟道截面上存在烟气回流区、低流速区、中流速区和高流速IX：,巧安装在回流IX或低流速区时，流速测ht值只有23m/s左右，当安装在高流速区域时，流速测

9、缺值在13m/s左右，上述两种测ht结果均与烟道实际平均流速相差甚远,所测流速度以M实反映断面底实流速图I为机组在运行165MW和232MW负荷况条件下，利用Fluent软件分别模拟计算烟道截面流场等值线分布图。从图2中可以看出，同-烟道截面在不同负荷条件卜烟'(流场流速等值线分布规律相似，均存在烟'(W流区、低流速区域、中流速区域和高流速IX域,流速测hHl*在一定程度上发生变化，但.高、中、低流速区域大体位置未发生重大变化,因此在布设采样点时爪点号虑在不同流速分布区域安装烟气流速仪，使所得流速值能够代表烟道断面平均流速。取样戮面长度方:向图1发电负荷分别为185MVV和23

10、2MW时烟气流场等值线模拟分析取样截面长度方向要求.对比对监测结果进行评价图2多点网格流速在线测量系统现场布点情况2.2多点网格流速测量2.2.1监测点位布设依据Eluent软件模拟分析得出的烟道流速分布区域.在高、中、低流速区域进行布点,流速测帔设备选用南京埃森环境技术有限公司生产的VPT511BFA在线流速测量设备，在水平烟道上布置了5个监测点位，监测点分布情况如图2所示。2.2.2手工比对测试及评价依据采用S型皮托管在环保测试孔上进行监测，与多点网格流速在线测虻系统测得的平均流速进行手工比对，比对结果见图3。比对依据参考固定污染源烟气排放连续监测技术规范(HJ/T75-2007)7.2参

11、比方法验收内容中附录I)的技术指标测试时间测点1测点2测点3测点4测点516莒g忠OOQ二二一寸图3多点网格流速在线测量系统与手工测量值比对2.2.3比对结果分析多点网格流速在线监测系统获得的断面平均流速为11.4m/s,与S型皮托管手工测试值HmA非常接近，两者的相对误差为4%,符合HJ/T75-2007的流速比对要求。从各监测点位来看,最低流速为2.6m/s,最高流速在16m/s,流场分布呈现高、中、低流速区域.，流速实际测量值与Fluent软件模拟分析结果存在一定差异，原因在于Fluent软件分析时采用的边界条件较为简单.因此在模拟分析值上存在一定出入，但根据模拟分析得出的流速分布区域与

12、多点网格流速在线测量系统较为吻合。3结论针对国内大多数电厂烟道布设不规范,流速场分布不均匀，单点测最难以满足烟道流速测量准确性要求的现象，参考根据Eluent软件流场分布及手网格采样原理提出多点网格流速在线测量系统，在同一烟道截面上布设多台流速仪，通过手工比对和在线式多点流速仪在线监测的比对验证，比对合格率高，流速相对误差低于5%。多点网格流速在线测量系统可有效解决单点测量难以代表断面真实流速的问题。参考文献I朱卫东.朱建徐淮明.等.烟气排放连续监测系统的烟气参散在线监测技术J).在线分析程技术.2011(1):83-88.I2K万林.齐小婚.火电厂烟气排放流枇测质方法研究.浙江电F,2009

13、(6)：I7-I9.3王福军.计算流体力学分析-CFD软件原理与应用【MJ.北京:清华大学出版社.2004.4E丽挪.邯财.王世庞.利用速度场常敬测峨烟气平均流速方法的研究J1.计址科学,2004(10)：3-4.5HJ/T76-2OO7固定污染源烟气排放连续监测系统技术要，求及监测方法(试行)S.2OO7.6GBI6I57-I996固定污染源排气中颗粒物测定与'(态污染物采样方法S.I996.(栏目编唐松林)(上接笫26页)3结论建立了加速溶剂萃取，固相萃取柱净化，气相色谱-串联质谱法测定土壤中20种有机氯农药的方法。方法自动化程度高，试剂消耗少.背景干扰低，灵敏度高,20种有机氯农药的检出限在0.1-3.0pig/kg范围,适用于土壤中20种有机氯农药残留的H常测定和确认。参考文献-I刘小虬周文斌,胡利娜;.等.鄱阳湖区洲滩底质有机项农药的垂污染特征J.生态环境,2(X)«,17(4)：I348-I353.2路瑞.秦廷文.邢内辉.等.沉积物中仃机纵农约超声提取分析方法研究JL环境科学研,2008.21(3):135-140.I3李姐，丁峨宁.微波萃取-气相色谱/质谱法测定土壤中的有机龄J.中国环境监溯,2005.21(4)：49-51.4中中兰.蔡继宝:.高芸.等.基质内相分散-加速溶剂弟垠气相色潜法测