膜分離法煙氣水分回收的不確定度評定

文_丁寧 河北冀研能源科學技術研究院有限公司

研究表明，膜法回收煙氣水分受煙氣流量、煙氣溫度、冷卻水流量、冷卻水溫度等因素影響。由于煙氣水分回收過程中存在多種不確定因素，如何科學、準確地表征煙氣回收水量，對于膜系統工藝性能研究及合理評估至關重要。目前，國內外關于利用膜分離技術回收煙氣水分的研究涉及模型計算、數值模擬和實驗驗證等多個方面，但是鮮少涉及對回收水量測定結果的不確定度判定，這對于實際應用非常不利。

有鑒于此，本文從煙氣回收水量測算不確定度的根源入手，依據JJF1059-2012測量不確定度評定與表示等有關規范，全面分析各種影響因素對膜法煙氣水分回收測試結果不確定度的影響，通過建立膜法煙氣水分回收不確定度的評定方法對測量過程進行不確定度評定，確定影響測量結果不確定度的因素，為科學研究和準確評價膜系統回收水量提供重要的依據。

1 不確定度評定方法

1.1 直接測量參數的不確定度評定

1.1.1 A類不確定度

根據A類不確定度判定原理可知，整個分析過程均需要在現場采用重復性不間斷方法測量各個參數數據。對測量參數xi進行n次重復性獨立測量，求得量值xi的算術平均值及樣本標準差s(xi)，根據以下公式計算測量值xi的A類不確定度uA(xi)。

式中

若用m臺測量裝置測同一參數，則：

1.1.2 B類不確定度

通過測量儀器設備本身的不確定度、采樣過程中的不確定度、測量設備讀數的不確定度等進行統計分析的方法來評定的不確定度稱為B類不確定度。工程中一般根據測量裝置的校準或鑒定證書提供的數據、準確度的等級和級別確定。

1.1.3 合成標準不確定度

不確定度的合成標準不確定度采用方和根合成方法，即單個測量參數xi的總不確定度等于A類、B類不確定度的平方和的開平方根，用表示。

1.2 間接測量參數的不確定度評定

1.2.1 煙氣流量

煙氣流速及煙氣量可通過測量煙道內煙氣動壓、靜壓及溫度等數據參數計算得出，根據相關標準計算可得煙氣量為：

對公式（7）求偏導，煙氣流量測量參數不確定度為：

1.2.2 冷卻水流量

冷卻水流量計算公式為

式中v為冷卻水流速，m/s；d為冷卻水管道外徑,mm；b為冷卻水管道厚度,mm。

對公式求偏導，冷卻水流量測量參數的不確定度為：

1.3 煙氣水分回收測定結果的不確定度評定

1.4 煙氣水分回收測定結果的不確定度評定

為定量評估各參數對最終結果不確定度的影響程度, 給出不確定度影響因子 的定義。設回收水量Q由多個參數xi計算得到, 由測量值xi導致不確定度影響最終結果不確定度的百分比為影響因子, 有：

2 不確定度評定實例

以煙氣量9547.8m3/h、冷卻水流量9.030t/h測試工況為例，煙氣水分回收不確定度計算如表1所示。合成標準不確定度

測試結果表明：冷卻水溫度、冷卻水流量、煙氣溫度影響因子數值較大，其對結果的不確定度影響較大。為降低膜法煙氣水分回收測試結果的不確定度，應提高冷卻水溫度、冷卻水流量、煙氣溫度等參數的測試數據的準確度；冷卻水進出口壓力對測量結果的不確定度影響較小，可以忽略。

表1 煙氣水分回收不確定度計算結果

3 結語

本文介紹了煙氣水分回收不確定度評定分析方法，通過實例計算，得出冷卻水溫度、冷卻水流量、煙氣溫度是析出水量測試結果不確定度的主要來源。因此，為提高煙氣回收水量的計算結果的可信程度，應嚴格控制冷卻水溫度、冷卻水流量、煙氣溫度的測量精度。測量過程中，保證試驗工況運行期間的穩定、提高重復性測量次數可大大減少不確定因素的影響。