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NIST转向使用新的传感器来测量烟囱排放
2019年07月11日    阅读量:83    新闻来源:中国机械网 okmao.com  |  投稿

燃煤电厂每年都要进行烟囱排放测试,这个过程可能会变得冗长而耗时。为了加快这一过程,美国国家标准与技术研究院(NIST)的研究人员完成了第一次真实世界的测试,测试了燃煤电厂烟囱排放的潜在改进方法。该过程涉及使用新的传感器探头来测量流量排放,以及一种新的测量方法,可以将现场审核速度提高10倍中国机械网okmao.com


NIST作为与电力研究所(EPRI)的合作研发协议(CRADA)的一部分进行了这项工作,该机构是一个独立的非营利组织,其成员包括电力公司,企业和政府机构。


为了监测燃煤电厂的排放,技术人员需要测量 烟囱排放烟气的速率  。烟囱内的流动包含漩涡和漩涡,但通常向上移动。NIST测试涉及将四个探测器(称为皮托管)水平插入烟囱。


燃煤发电厂的烟囱   包含连续测量烟气排放浓度的监测器,包括二氧化碳,汞,二氧化硫和氮氧化物,以及烟气的流速。根据联邦法律,内置流量传感器需要在年度审核期间进行校准。


四个传感器探头分别在四个不同的位置进行流量测量,总共进行16次测量。有了这些信息,NIST的科学家们就可以测试新的导管设计和测量方法的精度和准确性。


“燃煤发电机组可以从当前的NIST工作中受益,通过改进标准和技术来更准确地测量大规模排放,增加了对所有实体统一报告的信心,”EPRI项目经理Tom Martz说道。声明。他补充说,潜在的时间节省“不是我们现在可以准确量化的东西,但这将是未来工作的一个关键目标。”


研究人员设想EPA有朝一日会制定烟囱排放校准的新标准。“我们的目标是将其作为EPA标准编写,”约翰逊说。“但行业成员仍然需要决定是否要使用它。”


燃煤发电厂的烟囱   包含连续测量烟气排放浓度的监测器,包括二氧化碳,汞,二氧化硫和氮氧化物,以及烟气的流速。根据联邦法律,内置流量传感器需要在年度审核期间进行校准。


通过将称为皮托管的小型便携式设备插入堆叠中来执行该校准。用于这项工作的最常见的传感器是“S探头”,它有两个孔或端口。一个端口直接面向气流并检测管内积聚的压力。另一个端口面向相反的方向。流量越快,两个端口之间的压力差越大; 通过测量压力差,审计人员可以计算流量的速度。


使用传统的S型探头是劳动密集型的,因为技术人员必须手动旋转传感器,直到一侧直接面向流动以进行测量。由于烟气流量不一定在测试点直接向上行进,因此现场年度校准可能需要一天或更长时间才能完成。


为加快这一进程,NIST的科学家们进行了三项创新。首先,他们创造了两种新型皮托管,其中五个孔而不是两个,其性能优于S型探头,并且可能优于目前使用的其他五孔皮托管型号。


由NIST物理学家Iosif Shinder设计的探头有两种形状:半球形和圆锥形。


科学家们还为他们的新传感器开发了校准方案,不需要技术人员在烟囱内旋转探头,以便为每次测量找到真正的流动方向。因此,虽然传感器必须在使用前进行校准,但在实际审核期间使用时间会少得多。


燃煤电厂有一个封闭的平台,皮托管插入烟囱。但天然气工厂的平台对元素开放。NIST技术员Joey Boyd说,在大约45米(145英尺)的空中,“事情发生了变化”。“当你在工作的时候,堆栈在摇晃,你下面的地板正在移动。”


当NIST研究人员分析数据时,他们的结果很有希望,他们的实验室结果同意在2%以内。


“探测器在烟囱中的表现与在NIST的测试设施中表现相同,”约翰逊说。


未来的现场测试将帮助研究人员解决他们遇到的最大问题:传感器堵塞,其中皮托管的端口被水和颗粒物质弄脏,并且必须在测试继续之前冲洗。


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