數(shù)字化分析技術(shù)在環(huán)保監(jiān)測中的應(yīng)用研究

張琪

摘 要：隨著信息技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的更迭，環(huán)保監(jiān)測工作中的應(yīng)用范圍和頻率也大大提升，給環(huán)保監(jiān)測工作人員帶來了福音。本文圍繞數(shù)字化分析技術(shù)在環(huán)保監(jiān)測中的應(yīng)用議題進(jìn)行了探討，以電廠煙氣在線監(jiān)測為例，根據(jù)在線監(jiān)測的實(shí)際情況分析了數(shù)字化分析技術(shù)的具體應(yīng)用，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字分析技術(shù);環(huán)保監(jiān)測;技術(shù)應(yīng)用

1、引言

我國煤炭儲量豐富，火力發(fā)電是我國電力生產(chǎn)的重要力量。在火電廠中，煙氣環(huán)保管理工作是十分重要的內(nèi)容。利用數(shù)字化分析技術(shù)對火電廠煙氣進(jìn)行監(jiān)測，不僅提升了監(jiān)測的可靠性，而且能夠?yàn)闊煔馓幚砉に嚨母脑焯峁┛茖W(xué)的建議和支持，這也是數(shù)字化分析技術(shù)在環(huán)保監(jiān)測中應(yīng)用越來越普遍的原因所在。

2、在線監(jiān)測工況

火電廠的煙氣處理采用的是靜電除塵法，煙氣經(jīng)過靜電除塵裝置后進(jìn)入到兩個(gè)分支管道，兩個(gè)分支管道最終匯合為一個(gè)總管道，總管道中安裝有百葉閥用來調(diào)節(jié)煙氣流量。在百葉閥上游管道內(nèi)位置安裝有煙氣監(jiān)測裝置。煙氣管道的運(yùn)行過程中，靜電除塵裝置出口位置的管道內(nèi)煙氣溫度為330℃，壓力為3kPa，煙氣的密度為0.56kg/m3，動(dòng)力粘度為3×10-5Pa·s。煙氣兩個(gè)分支管道的尺寸為4*5*0.005m，匯合后的總管道尺寸為8*5m。煙氣管道運(yùn)行的過程中，監(jiān)測到的煙氣流量在300～800t/h之間。由于煙氣管道的直管段不足，且煙氣管道性狀為方形管道，存在多處變徑結(jié)構(gòu)，因此在對煙氣監(jiān)測的過程中存在監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)的情況。另外，由于煙氣中含有較多的粉塵顆粒，容易造成管道監(jiān)測設(shè)備的磨損及堵塞現(xiàn)象，也會影響煙氣監(jiān)測的有效性。

3、煙氣管道的氣流分布情況

根據(jù)上述在線監(jiān)測管道的運(yùn)行參數(shù)，利用數(shù)字化分析技術(shù)對煙氣管道進(jìn)行氣流分布情況的模擬，得到煙氣流速和煙氣壓力的分布圖。圖象表明：煙氣經(jīng)過靜電除塵器后進(jìn)入到的出口處的兩個(gè)分支管道中，由于分支管道口徑程縮減式，因此煙氣的氣流運(yùn)動(dòng)情況總體穩(wěn)定。在經(jīng)過兩個(gè)分支管道后煙氣匯入到總管道中，此時(shí)從氣流分布圖中可以發(fā)現(xiàn)兩支氣流在交匯入口處發(fā)生氣流的碰撞，造成紊流狀態(tài)。而煙氣監(jiān)測裝置位于百葉閥的前端，當(dāng)百葉閥運(yùn)行時(shí)，煙氣流量得到調(diào)節(jié)，但是同時(shí)會改變原有的煙氣流場，造成監(jiān)測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況。為了提高煙氣在線監(jiān)測的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，工作人員根據(jù)上述分析結(jié)果進(jìn)行了在線監(jiān)測裝置的安裝。

4、在線監(jiān)測裝置的安裝

由于煙氣的兩個(gè)分支管道有較長的直段距離，而且管道結(jié)構(gòu)比上游下游的結(jié)構(gòu)更加簡單，因此在線監(jiān)測裝置的安裝位置選擇在兩個(gè)分支管道中。然后對兩個(gè)分支管道中的煙氣流速和壓力進(jìn)一步測定，確定在線監(jiān)測裝置的具體安裝位置。選取兩個(gè)分支管道中代表性切面，然后進(jìn)行管道煙氣數(shù)字化分析，結(jié)果表明：煙氣從靜電除塵器進(jìn)入到兩個(gè)分支管道入口處的煙氣流速和壓力變化情況不劇烈，說明分支管道管道濺縮區(qū)域很好地緩沖了煙氣的紊流，煙氣能較平穩(wěn)地進(jìn)入到分支管道中。兩個(gè)分支管道出口并交匯入總管道處的煙氣流速和壓力發(fā)生了劇烈變化，說明在管道交匯出煙氣紊流嚴(yán)重。由上述分析結(jié)果，工作人員確定在線監(jiān)測裝置的安裝應(yīng)避開分支管道匯入總管道的區(qū)域。由于煙氣在經(jīng)過靜電除塵后仍舊殘存一些粉塵顆粒，因此應(yīng)盡可能避免粉塵顆粒對在線監(jiān)測裝置造成的磨損后堵塞，確保監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行情況良好。在選擇在線監(jiān)測裝置的種類時(shí)，工作人員選擇了耐磨性能良好以及具有防堵塞性能的傳感器，采用插入式在線監(jiān)測裝置以適應(yīng)現(xiàn)場運(yùn)行的性能要求。煙氣兩個(gè)分支管道為對稱結(jié)構(gòu)，因此只需要在一支分管道中安裝即可。沿分管道的縱軸取間隔為0.5m的5個(gè)點(diǎn)，然后分別取5個(gè)矩形橫截面，監(jiān)測每個(gè)橫截面的煙氣平均流速，得到分支管道不同橫截面位置的煙氣流速分布曲線。從曲線上找到煙氣流速平穩(wěn)的截面，即為在線監(jiān)測裝置安裝位置的橫截面。同理，沿分管道的橫軸取間隔的5個(gè)點(diǎn)，然后分別取5個(gè)縱截面，監(jiān)測每個(gè)縱截面的煙氣平均流速，得到分支管道不同縱截面位置的煙氣流速分布曲線。從曲線上找到煙氣流速分布均勻的截面，即為在線監(jiān)測裝置安裝位置的縱截面。有橫縱截面確定在線監(jiān)測裝置的安裝點(diǎn)位。另一個(gè)分支管道在線監(jiān)測裝置安裝位置與上述分支管道在線監(jiān)測裝置安裝位置對稱。

5、在線監(jiān)測裝置運(yùn)行情況

在煙氣數(shù)字化分析的基礎(chǔ)上，工作人員確定出最佳的監(jiān)測裝置安裝位置，然后對在線監(jiān)測裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)原有監(jiān)測數(shù)據(jù)得知，煙氣流量在300～800t/h之間，因此將在線監(jiān)測裝置的刻度流量設(shè)為1200t/h，最小流量為300t/h，最大流量為800t/h。然后利用數(shù)字化分析技術(shù)對管道煙氣監(jiān)測裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行檢驗(yàn)。

儀表系數(shù)平均值為11.425，儀表線性度0.43%，符合監(jiān)測精讀的要求。從檢測數(shù)據(jù)看，1200t/h時(shí)的壓差為220.20Pa，300t/h時(shí)的壓差為17.12Pa，滿足煙氣監(jiān)測的信號要求。

6、結(jié)語

本文以火電廠煙氣在線監(jiān)測裝置為例，采用數(shù)據(jù)化分析技術(shù)對檢測裝置進(jìn)行了調(diào)整和優(yōu)化，很好地滿足了煙氣環(huán)保監(jiān)測管理的工藝需求，供業(yè)內(nèi)人士參考。

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