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、NO x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p t ：气体在管道中流动具有的总能量；

静压p s ：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p v ：单位气体所具有的动能，即气体流动的压力。 三者关系：t s v p p p =+

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：

h g p ⋅⋅=ρ （4.1-1）

式中：ρ——工作液体的密度，kg/m 3；

g ——重力加速度，m/s 2； 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：

11.24100%273

1.24273101.3

w

w a t d w

G X P P V G t =

⨯+⨯⨯++ （4.1-2）

式中：X w ——烟气中水蒸气的体积百分含量，%；

G w ——吸湿管采样后增重，g ； V d ——测量状态下抽取干烟气体积，L ； t 1——流量计前烟气温度，℃； p a ——大气压力，kPa ； p t ——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(v s )：

ρ

v

P s p K v 2⨯

= （4.1-3）

式中：v s ——烟气流速，m/s ；

K P ——皮托管校正系数； p v ——烟气动压，Pa ； ρ——烟气密度，kg/m 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s v 为：

n

v v v v n

s +++=

21 （4.1-4）

2．流量

测量状态下的烟气流量按（4.1-5）式计算：

A v Q s s ⨯=3600 （4.1-5）

273

(1)101325273a s Nd s w s

p p Q Q X t +=-⨯

⨯+ （4.1-6）

式中：A ——断面的横截面积，m 2；

s v ——烟气平均流速，m/s ；

Q s ——实际状态下烟气流量，m 3

/h Q Nd ——标准状态下烟气流量，m 3/h ；

p s ——烟气静压，Pa ；

p α——大气压力，Pa ；

X w ——含湿量体积百分数，%；

t s ——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。