燃煤电厂脱硫烟气在线监测系统烟气平均流速测点选择方
法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种烟气流速测点的选择方法，具体涉及一种
燃煤电厂脱硫烟气在线监测系统烟气平均流速测点选择方法。
背景技术
[0002] 为实现燃煤电厂在脱硫装置投运后性能达标试验的脱硫效率满足性能保证值，国内的设备厂家在设计
采样点时，通常将净烟气测点设计在脱硫塔出口净烟气烟道上，其一是因为采样测点前有足够长的直管段烟道，能保证烟气监测系统在气流相对稳定的状态
下采样，反映烟气的实际状态；其二，能防止旁路烟道
挡板不严，部分烟气漏入，导致SO2浓度偏高，影响机组脱硫效率。但是，这样的采样布点方式却不符合环保部
门的监控要求。
[0003] 目前各电厂均已将FGD出口净烟气参数采样点移位到烟囱入口混合烟道处的
水平烟道上，从而确保在线监测系统测量的是整个电厂最终排放的烟气参数，既满足了环保部门的监测要求，也满足了综合脱硫效率监测的要求，但在实施的同时，烟气参数（比如流量）采样点的选取又遇到了新的问题，对于新建、扩建机组，为节省投资，加之空间有限，旁路烟道与净烟道混合后至烟囱入口的混合烟道直段较短，且净烟道与混合烟道的连接成90°，此外
法兰、挡板均加装在这一较短的直段烟道内，致使进入混合烟道内的气流产生较大的离心
力，极不稳定，较为紊乱，造成流量值的
波动较大，给流量的采样及计量带来了困难。总之，在这种特殊的短而粗且带有急弯的混合烟气通道内，选择
烟气脱硫在线监测系统流速测点，尚需积极探索。
发明内容
[0004] 本发明的目的是为解决现有燃煤电厂脱硫烟气参数采样点移位到烟囱入口混合烟道处的水平烟道上，由于混合烟道内的气流产生较大的
离心力，极不稳定，较为紊乱，造成流量值的波动较大，给流量的采样及计量带来困难的问题，进而提供一种燃煤电厂脱硫烟气在线监测系统烟气平均流速测点选择方法。
[0005] 本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
[0006] 本发明的燃煤电厂脱硫烟气在线监测系统烟气平均流速测点选择方法的具体步骤为：
[0007] 步骤一、网格法确定混合烟道内烟气的平均流速，混合烟道测点处湿烟气的流速Vs混可按式（1）求取：
[0008]
[0009] 其中：Kp为标准皮托管修正系数，Kp=1.0；Pd混为动压，Pa；ρs混为混合烟道湿烟气3
的
密度，kg/m，
[0010] 式（1）中的混合烟道湿烟气密度ρs混按式（2）计算得到：
[0011]3
[0012] 其中：ρn混为标准状态下湿烟气密度，kg/m ；Ts为烟气
温度，℃；Ba为
大气压力，Pa；Ps混为混合烟道内排气静压，Pa，
[0013] 式（2）中的ρn混按式（3）计算得到：
[0014]
[0015] 其中，Ms混为混合烟道湿烟气摩尔
质量，kg/kmol，Vt为标准状况下气体摩尔体积，即Vt=22.4L/mol，
[0016] 上式（3）中的湿烟气摩尔质量Ms混按式（4）计算得到：
[0017]
[0018] 其中： XCO混、 和XSW混分别为混合烟道内烟气中O2、CO、CO2、N2、H2O（气体）的体积百分数，%； MCO、 分别为烟气中O2、CO、CO2、
N2、H2O（气体）的摩尔质量，kg/kmol，
[0019] 混合烟道的烟气平均流速 可根据混合烟道纵截面上各测点测出的流速Vs混，由式（5）计算得到：
[0020]
[0021] 其中：Vsi混为混合烟道内某一测点的烟气流速，m/s；n为测点的数量， 为混合烟道烟
气动压平方根的平均值，Pa；
[0022] 上式（5）中的 可按式（6）计算得到，
[0023]
[0024] 其中，Pdi混为混合烟道内各测点的动压测定值（i=1，2，…n），Pa；
[0025] 步骤二、混合烟道内找寻平均流速代表点，根据步骤一中得到混合烟道内烟气的平均流速 按公式 求出混合烟道内与烟气平均流速对应的动压值Pd3
混′，其中：Kp为标准皮托管修正系数，Kp=1.0，Pa；ρs为湿烟气的密度，kg/m，按网格测速法，在烟囱入口的混合烟道上由上至下布置多个烟气采样测孔，用皮托管分别对网格测点进行动压值测定，记录下与皮托管连接的数字差压计显示值为Pd混′时的所在测孔对应的测点
位置，该测点位置与相应测孔之间的垂直距离为L；
[0026] 步骤三、平均流速代表点的相对
稳定性验证及确定，
[0027] （Ⅰ）在一定的机组运行负荷下，在步骤二中确定的与相应测孔之间的垂直距离为L的测点处测定5次时间间隔为T1秒的烟气流速a1、a2、a3、a4、a5，和时间间隔为T2秒的烟气流速b1、b2、b3、b4、b5，并进行误差分析；
[0028] 时间间隔为T1秒的烟气的平均流速测量平均值 为：
[0029]
[0030] 绝对偏差△ai为：
[0031]
[0032] 其中：ai为第i次时间间隔为T1秒烟气的平均流速测定结果（i=1，2，…5），m/s，[0033] 相对偏差δai为：
[0034]
[0035] 其中：δai为第i次绝对偏差△ai下的测定结果（i=1，2，…5），
[0036] 由式（9）可得到式（10）
[0037]
[0038] 其中： 为平均相对偏差，%，
[0039] 同理，时间间隔为T2秒的烟气的平均流速测量平均值 为：
[0040]
[0041] 绝对偏差Δbi为：
[0042]
[0043] 其中：bi为第i次时间间隔为T2秒的烟气的平均流速测定结果（i=1，2，…5），m/s，
[0044] 相对偏差δbi为：
[0045]
[0046] 其中：δbi为第i次绝对偏差Δbi下的测定结果（i=1，2，…5），
[0047] 由式（13）可得到式（14）
[0048]
[0049] 其中： 为平均相对偏差，%，
[0050] 通过计算，比较 和 的数值大小，选取平均相对偏差值较小所对应的时间间隔进行烟气平均流速校核性试验；
[0051] （Ⅱ）混合烟道平均流速校核性试验，通过改变电厂机组运行负荷，分别在步骤二中确定的与相应测孔之间的垂直距离为L的测点处测定5次时间间隔为（Ⅰ）中确定的平均相对偏差较小值所对应的时间间隔的烟气平均流速，并按照（Ⅰ）中确定的平均相对偏差较小值所对应的公式进行误差分析，得到机组不同运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值，判断机组每种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值是否均小于10%，如果机组每种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值均满足小于10%，则步骤二中确定的与相应测孔之间的垂直距离为L的测点为平均流速代表点，烟气平均流速测点选择完成；如果机组的其中一种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值不满足小于10%，则返回步骤二重新确定动压值为Pd混′时的所在测孔对应的测点位置，也即重新标定平均流速代表点，重新确定该测点位置与相应测孔之间的垂直距离为L，直到通过步骤三的（Ⅰ）和（Ⅱ）得出机组的每种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值均满足小于10%，此时，烟气平均流速测点选择完成。
[0052] 本发明的燃煤电厂脱硫烟气在线监测系统烟气平均流速测点选择方法的具体步骤为：
[0053] 步骤一、确定混合烟道内烟气平均流速，
[0054] 计算
除尘器出口实际状态下的烟气体积流量Q1，
[0055]
[0056] 其中：F1为除尘器出口烟道截面积，m2； 为除尘器出口的烟气平均流速，m/s，可按照网格法测量并根据下述一系列公式计算得到，
[0057] 除尘器出口各测点处湿烟气的流速Vs可按式（2）求取：
[0058]
[0059] 其中：Kp为标准皮托管修正系数，Kp=1.0；Pd为动压，Pa；ρs为除尘器出口湿烟气3
的密度，kg/m，
[0060] 式（2）中的除尘器出口湿烟气密度ρs按式（3）计算得到：
[0061]3
[0062] 其中：ρn为标准状态下湿烟气密度，kg/m ；Ts为除尘器出口烟气温度，℃；Ba为大气压力，Pa；Ps为除尘器出口排气静压，Pa，
[0063] 式（3）中的ρn按式（4）计算得到：
[0064]
[0065] 其中，Ms为除尘器出口湿烟气气体摩尔质量，kg/kmol，Vt为标准状况下气体摩尔体积，即Vt=22.4L/mol，
[0066] 上式（4）中的除尘器出口湿烟气气体摩尔质量Ms按式（5）计算得到：
[0067]
[0068] 其中： XCO 和XSW分别为除尘器出口烟气中O2、CO、CO2、N2、H2O（气体）的体积百分数，%； MCO、 分别为烟气中O2、CO、CO2、
N2、H2O（气体）的摩尔质量，kg/kmol，
[0069] 除尘器出口的烟气平均流速 可根据除尘器出口截面上各测点测出的流速Vs，由式（6）计算得到：
[0070]
[0071] 其中：Vsi为除尘器出口内某一测点的烟气流速，m/s；n为测点的数量， 为烟气动压平方根的平均值，Pa；
[0072] 上式（6）中的 可按式（7）计算得到，
[0073]
[0074] 其中，Pdi为除尘器出口各测点的动压测定值（i=1，2，…n），Pa；
[0075] 利用公式（1）～（7）计算求得除尘器出口实际状态下的烟气体积流量Q1，然后根据引
风机的的温升、
增压风机后压头的增加，利用公式（8）换算成脱硫塔入口的在标准状态下的干烟气流量Qs1，
[0076]
[0077] 其中：P1为脱硫塔入口烟气静压，Pa；t1为脱硫塔入口烟气平均温度，℃；Xsw1为除尘器出口烟气平均含湿量，%，
[0078] 通过网格法测量脱硫塔入口烟气平均
氧量O2in及混合烟道截面的平均氧量O2out，计算得到烟道漏风率△α，由漏风率可计算得到混合烟道截面的标准状态下的干烟气流量Qs2，
[0079]
[0080] 其中：K为大气中的含氧量，根据海拔高度查表得到，
[0081] 由式（9）可得到混合烟道截面实际状态下干烟气体积流量Q干：
[0082]
[0083] 其中：P2为混合烟道内的烟气静压，Pa；t2为混合烟道内的烟气平均温度，℃；Xsw2为混合烟道内的烟气平均含湿量，%，
[0084] 混合烟道截面实际状态下的饱和水蒸气质量M水由式（11）计算：
[0085] M水=M0·Xsw2 （11）
[0086] M0=ρ干·Qs2 （12）
[0087]
[0088] 其中：M0为混合烟道标准状态下干烟气质量，kg/h；ρ干为干烟气密度，kg/m3，ρ干3 3
的取值为：当α=1.0时ρ干取为1.39kg/Nm ；当α=1.4时ρ干取为1.36kg/Nm，（α为
过量空气系数），Pw为混合烟道平均温度下饱和水蒸气分压，可通过计算或查饱和水蒸气分压力表得到，Pa；
[0089] 脱硫塔出口烟气携带的饱和水蒸气体积流量Q水可由式（14）计算得到，[0090]
[0091] ρ水—饱和水蒸气密度，可查饱和蒸气密度表得到，kg/m3，
[0092] 由式（10）和式（14）得到混合烟道的烟气体积流量，
[0093] Q混=Q干+Q水 （15）
[0094] 由式（16）可得到混合烟道的烟气平均流速
[0095]
[0096] F混=X×W （17）
[0097] 其中：F混为混合烟道截面积，m2，X为混合烟道截面的长度，m，W为混合烟道截面的宽度，m，
[0098] 步骤二、混合烟道内找寻平均流速代表点，根据步骤一中得到的混合烟道内的烟气平均流速 按公式 求出混合烟道内与烟气平均流速对应的动压值3
Pd′，其中：Kp为标准皮托管修正系数，Kp=1.0，Pa；ρs为湿烟气的密度，kg/m，在烟囱入口混合烟道上由上至下布置监测烟气用的多个采样测孔，用皮托管分别对多个测孔进行动压值测定，
[0099] 记录下与皮托管连接的数字差压计显示值为Pd′时的所在测孔对应的测点位置，标定为平均流速代表点，该测点位置与相应测孔之间的垂直距离为L；
[0100] 步骤三、平均流速代表点的相对稳定性验证及确定，
[0101] （Ⅰ）在一定的机组运行负荷下，在步骤二中确定的与相应测孔之间的垂直距离为L的测点处测定5次时间间隔为T1秒的烟气流速a1、a2、a3、a4、a5，和时间间隔为T2秒的烟气流速b1、b2、b3、b4、b5，并进行误差分析；
[0102] 其中，时间间隔为T1秒的烟气平均流速测量平均值 为：
[0103]
[0104] 绝对偏差△ai为：
[0105]
[0106] 其中：ai为第i次时间间隔为T1秒烟气平均流速测定结果（i=1，2，…5），m/s[0107] 相对偏差δai为：
[0108]
[0109] 其中：δai为第i次绝对偏差△ai下的测定结果（i=1，2，…5），
[0110] 由式（20）可得到式（21）
[0111]
[0112] 其中： 为平均相对偏差，%，
[0113] 同理，时间间隔为T2秒的烟气平均流速测量平均值 为：
[0114]
[0115] 绝对偏差Δbi为：
[0116]
[0117] 其中：bi为第i次时间间隔为T2秒烟气平均流速测定结果（i=1，2，…5），m/s[0118] 相对偏差δbi为：
[0119]
[0120] 其中：δbi为第i次绝对偏差Δbi下的测定结果（i=1，2，…5），
[0121] 由式（24）可得到式（25）
[0122]
[0123] 其中： 为平均相对偏差，%，
[0124] 通过计算，比较 和 的数值大小，选取平均相对偏差值较小所对应的时间间隔进行烟气平均流速校核性试验，
[0125] （Ⅱ）混合烟道平均流速校核性试验，通过改变电厂机组运行负荷，分别在步骤二中确定的与相应测孔之间的垂直距离为L的测点处测定5次时间间隔为（Ⅰ）中确定的平均相对偏差较小值所对应的时间间隔的烟气平均流速，并按照（Ⅰ）中确定的平均相对偏差较小值所对应的公式进行误差分析，得到机组不同运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值，判断机组每种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值是否均小于10%，如果机组每种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值均满足小于10%，则步骤二中确定的与相应测孔之间的垂直距离为L的测点为平均流速代表点，烟气平均流速测点选择完成；如果机组的其中一种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值不满足小于10%，则返回步骤二重新确定动压值为Pd′时的所在测孔对应的测点位置，也即重新标定平均流速代表点，即确定该测点位置与相应测孔之间的垂直距离为L，直到通过步骤三的（Ⅰ）和（Ⅱ）得出机组的每种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值均满足小于10%，此时，烟气平均流速测点选择完成。
[0126] 本发明的有益效果是：一、本发明可以在测试受现场条件限制的情况下（无法开测孔，或空中无
脚手架难于实施测试），采取易地测试辅助理论计算的方法准确求取混合烟道平均流速；二、本发明在混合烟道内找寻平均流速代表点中，通过混合烟道平均流速测点选择试验中，用靠背管分别对多个测孔进行不间断点速度场测试（测定平均流速在的动压值Pd′），记录下数字差压计显示值为Pd′时的测点位置，得到了测点位置与相应测孔之间的垂直距离为L，保证了速度值的准确性；通过混和烟道平均流速代表点验证，为验证所测混合烟道平均速度代表点数据是否具有较高的可信度和稳定性，采用了相对误差分析方法，分别在与相应测孔之间的垂直距离为L的测点位置测定5次时间间隔为T1秒的烟气流速a1、a2、a3、a4、a5，和时间间隔为T2秒的烟气流速b1、b2、b3、b4、b5并进行误差分析，验证得到所测混合烟道平均速度代表点数据具有较高的可信度和稳定性；三、本发明在验证平均流速代表点的相对稳定性和可靠性时，通过改变机组负荷，即在不同负荷下进行烟气平均流速校核性能试验，即选用平均相对偏差值较小所对应的时间间隔进行误差分析，经分析，其相对偏差维持在小于10%，最终确定与相应测孔之间的垂直距离为L的测点为符合CEMS系统（CEMS是英文Continuous Emission Monitoring System的缩写，是指对大气污染源排放的气态污染物和颗粒物进行浓度和排放总量连续监测并将信息实时传输到主管部门的装置，被称为“烟气自动
监控系统”，亦称“烟气排放连续监测系统”或“烟气在线监测系统”）要求的烟气平均流速代表点。
[0127] 本发明通过上述混合烟道烟气的平均流速的确定，平均流速代表点的寻找（通过对烟道现用测点截面附近的比对孔速度场的测试），以及平均流速代表点的相对稳定性的验证，即可在混合烟道内找到既能代表
锅炉实际烟气流量又是稳定的速度代表点，以供CEMS系统流量采集及计量所用，为环保部门科学、准确核定污染物
排放量提供了技术依据，有效地解决了现有燃煤电厂脱硫烟气参数采样点移位到烟囱入口混合烟道处的水平烟道上，由于混合烟道内的气流产生较大的离心力，极不稳定，较为紊乱，造成流量值的波动较大，流量的采样及计量困难的问题。
附图说明
[0128] 图1是本发明的烟气平均流速测点选择过程
框图，图2是混合烟道内寻找烟气平均流速时测点以及测孔的布置示意图，图3是本发明结合的烟囱、混合烟道和湿法烟气脱硫装置的连接结构示意图（图中1为烟囱，2为混合烟道，3为湿法烟气脱硫装置，4为烟气采样测孔）。
具体实施方式
[0129] 具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的燃煤电厂脱硫烟气在线监测系统烟气平均流速测点选择方法的具体步骤为：
[0130] 步骤一、网格法确定混合烟道内烟气的平均流速，混合烟道测点处湿烟气的流速Vs混可按式（1）求取：
[0131]
[0132] 其中：Kp为标准皮托管修正系数，Kp=1.0；Pd混为动压，Pa；ρs混为混合烟道湿烟气3
的密度，kg/m，
[0133] 式（1）中的混合烟道湿烟气密度ρs混按式（2）计算得到：
[0134]
[0135] 其中：ρn混为标准状态下湿烟气密度，kg/m3；Ts为烟气温度，℃；Ba为大气压力，Pa；Ps混为混合烟道内排气静压，Pa，
[0136] 式（2）中的ρn混按式（3）计算得到：
[0137]
[0138] 其中，Ms混为混合烟道湿烟气摩尔质量，kg/kmol，Vt为标准状况下气体摩尔体积，即Vt=22.4L/mol，
[0139] 上式（3）中的湿烟气摩尔质量Ms混按式（4）计算得到：
[0140]
[0141] 其中： XCO混 和XSW混分别为混合烟道内烟气中O2、CO、CO2、N2、H2O（气体）的体积百分数，%； MCO 分别为烟气中O2、
CO、CO2、N2、H2O（气体）的摩尔质量，kg/kmol，
[0142] 混合烟道的烟气平均流速 可根据混合烟道纵截面上各测点测出的流速Vs混，由式（5）计算得到：
[0143]
[0144] 其中：Vsi混为混合烟道内某一测点的烟气流速，m/s；n为测点的数量， 为混合烟道烟气动压平方根的平均值，Pa；
[0145] 上式（5）中的 可按式（6）计算得到，
[0146]
[0147] 其中，Pdi混为混合烟道内各测点的动压测定值（i=1，2，…n），Pa；
[0148] 步骤二、混合烟道内找寻平均流速代表点，根据步骤一中得到混合烟道内烟气的平均流速 按公式 （其中：Kp为标准皮托管修正系数，Kp=1.0，Pa；ρs为3
湿烟气的密度，kg/m，）求出混合烟道内与烟气平均流速对应的动压值Pd混′，按网格测速法，在烟囱入口的混合烟道上由上至下布置多个烟气采样测孔，用皮托管分别对网格测点进行动压值测定，记录下与皮托管连接的数字差压计显示值为Pd混′时的所在测孔对应的测点位置，该测点位置与相应测孔之间的垂直距离为L；
[0149] 步骤三、平均流速代表点的相对稳定性验证及确定，
[0150] （Ⅰ）在一定的机组运行负荷下，在步骤二中确定的与相应测孔之间的垂直距离为L的测点处测定5次时间间隔为T1秒的烟气流速a1、a2、a3、a4、a5，和时间间隔为T2秒的烟气流速b1、b2、b3、b4、b5，并进行误差分析；
[0151] 时间间隔为T1秒的烟气的平均流速测量平均值 为：
[0152]
[0153] 绝对偏差△ai为：
[0154]
[0155] 其中：ai为第i次时间间隔为T1秒烟气的平均流速测定结果（i=1，2，…5），m/s，[0156] 相对偏差δai为：
[0157]
[0158] 其中：δai为第i次绝对偏差△ai下的测定结果（i=1，2，…5），
[0159] 由式（9）可得到式（10）
[0160]
[0161] 其中： 为平均相对偏差，%，
[0162] 同理，时间间隔为T2秒的烟气的平均流速测量平均值 为：
[0163]
[0164] 绝对偏差Δbi为：
[0165]
[0166] 其中：bi为第i次时间间隔为T2秒的烟气的平均流速测定结果（i=1，2，…5），m/s，
[0167] 相对偏差δbi为：
[0168]
[0169] 其中：δbi为第i次绝对偏差Δbi下的测定结果（i=1，2，…5），
[0170] 由式（13）可得到式（14）
[0171]
[0172] 其中： 为平均相对偏差，%，
[0173] 通过计算，比较 和 的数值大小，选取平均相对偏差值较小所对应的时间间隔进行烟气平均流速校核性试验；
[0174] （Ⅱ）混合烟道平均流速校核性试验，通过改变电厂机组运行负荷，分别在步骤二中确定的与相应测孔之间的垂直距离为L的测点处测定5次时间间隔为（Ⅰ）中确定的平均相对偏差较小值所对应的时间间隔的烟气平均流速，并按照（Ⅰ）中确定的平均相对偏差较小值所对应的公式进行误差分析，得到机组不同运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值，判断机组每种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值是否均小于10%，如果机组每种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值均满足小于10%，则步骤二中确定的与相应测孔之间的垂直距离为L的测点为平均流速代表点，烟气平均流速测点选择完成；如果机组的其中一种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值不满足小于10%，则返回步骤二重新确定动压值为Pd混′时的所在测孔对应的测点位置，也即重新标定平均流速代表点，重新确定该测点位置与相应测孔之间的垂直距离为L，直到通过步骤三的（Ⅰ）和（Ⅱ）得出机组的每种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值均满足小于10%，此时，烟气平均流速测点选择完成。
[0175] 本实施方式的步骤一中按照《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（GB/T1657-1996）中规定，采样位置应选择在垂直管段，同时避开烟道弯头和断面急剧变化的部位作为锅炉烟气测量点，采用烟道截面网格法直接测量各网格
节点的烟气动压平方根，进而求出混合烟道截面的烟气的平均流速，混合烟道截面用的测点布置如图2所示，[0176] 本实施方式的步骤一中按采样位置要求，在皮托管上标出各测点应插入采样孔的位置（混合烟道上的测点所在的平面（也即混合烟道纵截面）与多个测孔所在的平面垂直），以网格布点的方式逐点对烟道中烟气动压、静压、温度、湿度等参数进行测定，同时利用烟气成分分析仪对烟气中不同气体体积百分比进行测定，也可根据所燃煤质元素分析计算出不同气体体积百分比，利用上述公式可直接测量测点的动压，求得混合烟道的烟气的平均流速。
[0177] 本实施方式的步骤一中在计算Ms混时，采用混合烟道内湿烟气摩尔质量以及各成分气体摩尔质量，kg/kmol表示，由于气体的分子量即气体相对分子质量与摩尔质量数值相同，但单位不相同，便于计算标准标准状况下混合烟道内湿烟气体的密度，kg/m3。
[0178] 本实施方式的步骤二中为了便于验证烟气的平均流速的代表点，验证前烟囱入口的混合烟道上分别装有CEMS小间，CEMS系统安装在CEMS小间内，每个烟道内CEMS所用测孔及上下比对测孔亦安装在CEMS小间内。
[0179] 具体实施方式二：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的燃煤电厂脱硫烟气在线监测系统烟气平均流速测点选择方法的具体步骤为：
[0180] 步骤一、确定混合烟道内烟气平均流速，
[0181] 计算除尘器出口实际状态下的烟气体积流量Q1，
[0182]
[0183] 其中：F1为除尘器出口烟道截面积，m2； 为除尘器出口平均流速，m/s， 可按照网格法测量并根据下述一系列公式计算得到。
[0184] 除尘器出口各测点处湿烟气的流速Vs可按式（2）求取：
[0185]
[0186] 其中：Kp为标准皮托管修正系数，Kp=1.0；Pd为动压，Pa；ρs为除尘器出口湿烟气3
的密度，kg/m，
[0187] 式（2）中的除尘器出口湿烟气密度ρs按式（3）计算得到：
[0188]3
[0189] 其中：ρn为标准状态下湿烟气密度，kg/m ；Ts为除尘器出口烟气温度，℃；Ba为大气压力，Pa；Ps为除尘器出口排气静压，Pa，
[0190] 式（3）中的ρn按式（4）计算得到：
[0191]
[0192] 其中，Ms为除尘器出口湿烟气气体摩尔质量，kg/kmol，Vt为标准状况下气体摩尔体积，即Vt=22.4L/mol，
[0193] 上式（4）中的除尘器出口湿烟气气体摩尔质量Ms按式（5）计算得到：
[0194]
[0195] 其中： XCO 和XSW分别为除尘器出口烟气中O2、CO、CO2、N2、H2O（气体）的体积百分数，%； MCO、 分别为烟气中O2、CO、CO2、
N2、H2O（气体）的摩尔质量，kg/kmol，
[0196] 除尘器出口的烟气平均流速 可根据除尘器出口截面上各测点测出的流速Vs，由式（6）计算得到：
[0197]
[0198] 其中：Vsi为除尘器出口内某一测点的烟气流速，m/s；n为测点的数量， 为烟气动压平方根的平均值，Pa；
[0199] 上式（6）中的 可按式（7）计算得到，
[0200]
[0201] 其中，Pdi为除尘器出口各测点的动压测定值（i=1，2，…n），Pa；
[0202] 利用公式（1）～（7）计算求得除尘器出口实际状态下的烟气体积流量Q1，然后根据引风机的的温升、增压风机后压头的增加，利用公式（8）换算成脱硫塔入口的在标准状态下的干烟气流量Qs1，
[0203]
[0204] 其中：P1为脱硫塔入口烟气静压，Pa；t1为脱硫塔入口烟气平均温度，℃；Xsw1为除尘器出口烟气平均含湿量，%，
[0205] 通过网格法测量脱硫塔入口烟气平均氧量O2in及混合烟道截面的平均氧量O2out，计算得到烟道漏风率△α，由漏风率可计算得到混合烟道截面的标准状态下的干烟气流量Qs2，
[0206]
[0207] 其中：K为大气中的含氧量，根据海拔高度查表得到，
[0208] 由式（9）可得到混合烟道截面实际状态下干烟气体积流量Q干：
[0209]
[0210] 其中：P2为混合烟道内的烟气静压，Pa；t2为混合烟道内的烟气平均温度，℃；Xsw2为混合烟道内的烟气平均含湿量，%，
[0211] 混合烟道截面实际状态下的饱和水蒸气质量M水由式（11）计算：
[0212] M水=M0·Xsw2 （11）
[0213] M0=ρ干·Qs2 （12）
[0214]
[0215] 其中：M0为混合烟道标准状态下干烟气质量，kg/h；ρ干为干烟气密度，kg/m3，ρ干3 3
的取值为：当α=1.0时ρ干取为1.39kg/Nm ；当α=1.4时ρ干取为1.36kg/Nm，（α为过量空气系数），Pw为混合烟道平均温度下饱和水蒸气分压，可通过计算或查饱和水蒸气分压力表得到，Pa；
[0216] 脱硫塔出口烟气携带的饱和水蒸气体积流量Q水可由式（14）计算得到，[0217]
[0218] ρ水—饱和水蒸气密度，可查饱和蒸气密度表得到，kg/m3，
[0219] 由式（10）和式（14）得到混合烟道的烟气体积流量，
[0220] Q混=Q干+Q水 （15）
[0221] 由式（16）可得到混合烟道的烟气平均流速
[0222]
[0223] F混=X×W （17）
[0224] 其中：F混为混合烟道截面积，m2，X为混合烟道截面的长度，m，W为混合烟道截面的宽度，m，
[0225] 步骤二、混合烟道内找寻平均流速代表点，根据步骤一中得到的混合烟道内的烟气平均流速 按公式 （其中：Kp为标准皮托管修正系数，Kp=1.0，Pa；ρs为湿烟气的密度，kg/m3，）求出混合烟道内与烟气平均流速对应的动压值Pd′，在烟囱入口混合烟道上由上至下布置监测烟气用的多个采样测孔，用皮托管分别对多个测孔进行动压值测定，记录下与皮托管连接的数字差压计显示值为Pd′时的所在测孔对应的测点位置，标定为平均流速代表点，该测点位置与相应测孔之间的垂直距离为L；
[0226] 步骤三、平均流速代表点的相对稳定性验证及确定，
[0227] （Ⅰ）在一定的机组运行负荷下，在步骤二中确定的与相应测孔之间的垂直距离为L的测点处测定5次时间间隔为T1秒的烟气流速a1、a2、a3、a4、a5，和时间间隔为T2秒的烟气流速b1、b2、b3、b4、b5，并进行误差分析；
[0228] 其中，时间间隔为T1秒的烟气平均流速测量平均值 为：
[0229]
[0230] 绝对偏差△ai为：
[0231]
[0232] 其中：ai为第i次时间间隔为T1秒烟气平均流速测定结果（i=1，2，…5），m/s[0233] 相对偏差δai为：
[0234]
[0235] 其中：δai为第i次绝对偏差△ai下的测定结果（i=1，2，…5），
[0236] 由式（20）可得到式（21）
[0237]
[0238] 其中： 为平均相对偏差，%，
[0239] 同理，时间间隔为T2秒的烟气平均流速测量平均值 为：
[0240]
[0241] 绝对偏差 为：
[0242]
[0243] 其中：bi为第i次时间间隔为T2秒烟气平均流速测定结果（i=1，2，…5），m/s[0244] 相对偏差δbi为：
[0245]
[0246] 其中：δbi为第i次绝对偏差Δbi下的测定结果（i=1，2，…5），
[0247] 由式（24）可得到式（25）
[0248]
[0249] 其中： 为平均相对偏差，%，
[0250] 通过计算，比较 和 的数值大小，选取平均相对偏差值较小所对应的时间间隔进行烟气平均流速校核性试验，
[0251] （Ⅱ）混合烟道平均流速校核性试验，通过改变电厂机组运行负荷，分别在步骤二中确定的与相应测孔之间的垂直距离为L的测点处测定5次时间间隔为（Ⅰ）中确定的平均相对偏差较小值所对应的时间间隔的烟气平均流速，并按照（Ⅰ）中确定的平均相对偏差较小值所对应的公式进行误差分析，得到机组不同运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值，判断机组每种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值是否均小于10%，如果机组每种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值均满足小于10%，则步骤二中确定的与相应测孔之间的垂直距离为L的测点为平均流速代表点，烟气平均流速测点选择完成；如果机组的其中一种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值不满足小于10%，则返回步骤二重新确定动压值为Pd′时的所在测孔对应的测点位置，也即重新标定平均流速代表点，即确定该测点位置与相应测孔之间的垂直距离为L，直到通过步骤三的（Ⅰ）和（Ⅱ）得出机组的每种运行负荷下的烟气平均流速的平均相对偏差值均满足小于10%，此时，烟气平均流速测点选择完成。
[0252] 本实施方式的步骤一中所述烟气携带的饱和水蒸气是由
燃料燃烧产生的水蒸气及在脱硫塔内原烟气与
浆液热交换产生的饱和水蒸气组成。
[0253] 本实施方式的步骤一中在计算Ms时，采用除尘器出口湿烟气气体摩尔质量以及各成分气体摩尔质量，kg/kmol表示，由于气体的分子量即气体相对分子质量与摩尔质量数值3
相同，但单位不相同，便于计算标准标准状况下除尘器出口内湿烟气体的密度，kg/m。
[0254] 本实施方式的步骤一中在计算除尘器出口实际状态下的烟气体积流量Q1时，首先，选择在有足够长直管段的除尘器出口烟道上进行温度、压力、氧量、含湿量等参数的测量，然后，根据引风机的的温升、增压风机后压头的增加，利用公式，换算出脱硫塔入口的烟气标干态流量Qs1；步骤一中在计算烟道漏风率△α时，由于从湿法烟气脱硫装置（FGD）入口至混合烟道这一管段存在一定的漏风，加之在脱硫塔内，氧化风机加入一定氧量，因此要可通过网格法测量脱硫塔入口烟气平均氧量O2in及混合烟道截面的平均氧量O2out，用于计算烟道漏风率△α；步骤一中在计算干烟气的含湿量时，由于在工程实际中，不同的工程烟气参数都不一致，但是同状态下干烟气密度和干空气密度相差不大，因此，可用干空气的
含水量公式来计算干烟气的含湿量；步骤一中在计算混合烟道横截面实际状态下干烟气体积流量Q干时，根据温度、压力、含湿量等参数代入相应公式进行换算。
[0255]
实施例：为了进一步说明本发明，结合图1、图2和图3说明，烟囱入口的混合烟道上分别装有CEMS小间，CEMS系统安装在CEMS小间内，混合烟道内CEMS所用测孔及上下比对测孔亦安装在CEMS小间内，如图2所示，混合烟道上设置有A测孔、B测孔和C测孔三个测孔。
[0256] 根据式（16）得到的烟气平均流速 按公式 （其中：Kp为标准皮3
托管修正系数，Kp=1.0，Pa；ρs为湿烟气的密度，kg/m，）求出其在混合烟道内与烟气平均流速对应的动压值Pd′，假定混合烟道上测孔A为CEMS所用测孔，则用皮托管（靠背管）分别对测孔B和测孔C进行不间断点速度场测试（用皮托管分别对多个测孔进行动压值测定），记录下数字差压计显示值为Pd′时的测点位置，该测点位置所对应的测孔为测孔B，该测点位置与测孔B之间的垂直距离为L，该测点标定为烟气平均流速代表点，具体位置如图2所示，
[0257] 对某发电企业一台600MW国产引进型凝汽式汽轮发
电机组进行了测试（该机组加装一套湿法烟气脱硫（FGD）装置，采用石灰石/
石膏湿式脱硫工艺，原烟气从锅炉经引风机后水平总烟道引出进入FGD系统的吸收塔，在吸收塔内脱硫
净化后经混合烟道进入烟囱，最终排入大气，混合烟道截面尺寸宽×高为5m×5.6m，烟道长度4m），采用步骤一的混合烟道内烟气平均流速的确定和步骤二的混合烟道平均流速测点选择试验中阐述的方法，最终确定L=2.64m（如图2所示的B测孔），将与测孔B之间的垂直距离为2.64m的测点标定为烟气平均流速代表点，现以该机组在L=2.64m时的烟气平均流速测量结果为例，按照步骤三平均流速代表点的相对稳定性和可信度验证方法，进一步验证混合烟道内烟气平均流速代表点的可靠性和可信度，计算结果如表1所示。
[0258] 表1机组负荷为600MW条件下，5s和60s时间间隔内，测点位置为L=2.64m时的计算结果：
[0259]
[0260] 根据表1可知，5s间隔内平均流速的平均相对偏差值 为6.696%，60s间隔内平均流速的平均相对偏差值 为3.540%，因此选取平均相对偏差值较小的时间间隔60s进行校核性试验，为考察不同工况条件下混合烟道内烟气的平均流速的变化情况，设置混合烟道平均速度校核性试验。试验条件为改变电厂运行负荷，在机组负荷分别为600MW（100%）、480MW（80%）和360MW（60%）时，在L=2.64m处分别测定5次时间间隔为60s的烟气的平均流速，并利用式（18）、式（19）、式（20）和式（21）或式（22）、式（23）、式（24）和式（25）进行误差分析，经分析，在三种负荷情况下，烟气的平均流速的平均相对偏差分别为：3.540%、3.336%、3.408%，均满足误差要求，即平均相对偏差维持在小于10%内，因此，确定L=2.64m的测点即为符合CEMS系统采集要求的烟气的平均流速相对稳定的代表点，实现了本发明的烟气平均流速测点的选择。
