
一篇講透——
煙氣流速與煙氣密度
煙氣流速Vs是煙塵采樣和煙氣排放量計算的重要參數,其數值大小會影響等速采樣流量、工況/標況體積、煙氣/標干流量、煙氣排放量等結果。因此,煙氣流速的測定是至關重要的一環。



現場煙氣流速測量一般采用的是S型皮托管,它是有兩根相同的金屬管并聯組成,測量端有方向相反的兩個開口。根據各廠家制作尺寸差別,需設置皮托管系數Kp對其修正,見圖1所示。

圖1 皮托管結構圖
修正系數的確定方法為標準風洞測試,在實際應用中可參照廠家提供的標定值,通常為0.84,在出廠前,廠家會將皮托管與標準流速儀同步測量,通過公式反推皮托管系數。


流速測定時,面向氣流開口測得的壓力為全壓,背向氣流的開口測得的是靜壓,兩者的差值就是動壓,動壓越大,流速越快。因此,皮托管▲P+一端全壓傳感器,▲P-一端動壓傳感器。見圖2所示。

圖2 皮托管動靜壓傳感器原理圖
通過測量煙氣動壓,可以計算出煙氣流速:

式中,
Vs——煙氣流速,m/s;
Kp——皮托管系數,一般為0.84。
Pd——煙氣動壓,Pa;(皮托管實際測量得出)
ρs——工況下濕煙氣密度,kg/m3(與含濕量、煙氣組分含量有關)

煙氣密度:
為什么標準狀態下默認1.34kg/m3
很多監測人員會疑惑:“煙氣密度怎么不是固定值?1.34這個數是瞎編的嗎?" 。其實這個數值來自國標(GB5468-91《鍋爐煙塵測試方法》),是基于實際鍋爐煙氣組分推導的科學值。
但是,在實際煙道內,煙氣含量往往因工藝不同而有明顯差異,尤其是隨著超低排放改造,往往煙道內含濕量較高。因此,其濕煙氣密度不是一個固定值,理論上說,需要每次進行測量煙氣組分和含濕量,然后計算輸入準確的煙氣密度。

最后,我們來詳細推導一下ρs
標準狀態下濕煙氣密度:

Ms——排氣氣體的分子量,煙道內排氣為燃燒后混合濕氣,需要根據下方公式計算對應的排氣氣體分子量。

例如:某典型燃煤鍋爐煙氣中,氧氣含量為6%,氮氣含量為80%,CO2含量14%,含濕量為8%時,計算:

由理想氣體狀態方程 PV=nRT,
工況狀態下濕煙氣密度:

其中,Ba——大氣壓;
Ps——靜壓
ts——排氣溫度(煙溫)
總結:
因此煙氣流速的測定與動壓、靜壓、大氣壓、煙溫、含濕量、煙氣組分含量均有關系。