[发明专利]基于检测氧含量的插入式烟气流量测量方法及测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业炉窑烟气排放领域，尤其涉及在过剩空气燃烧环境下一种插入式烟气流量测量方法及装置。

背景技术

我国钢铁行业各种炉窑排放的烟气余热回收利用率仅为30%左右，远远低于发达国家水平，随着节能减排和环境保护的日益重视，加强低品位余热/废热资源的回收利用将是我国钢铁企业未来发展的主攻方向之一。在烟气余热回收中，首先要对烟气的余热量进行评估，这就涉及到烟气温度和流量的测量，通过烟气流量、烟气温度以及烟气物性可以对余热量进行计算，以便确定回收潜力、回收方案以及余热的潜在效益。温度可以通过温度计轻易测得，物性可以查得，但烟气流量往往不便于得到，并且中低温烟气余热的利用此前并未受到人们重视而许多厂矿企业往往忽略如何获得工业炉燃烧后的烟气流量的检测。因此，如何准确、方便、实时地测量烟气流量，是烟气余热利用前的一项重要工作。

目前，工业上获得烟气流量的方法主要是流量直接测量和通过燃料换算。

燃料换算法方面。工业炉中为保证充分燃烧、空气往往过量，并且空气往往是从多个途径、不同位置根据燃烧状况实时地掺入以调节燃烧，空气量往往很难准确得知或测量得到。因而通过燃料作理论换算很难对空气量的影响进行准确把握。

流量直接测量方面。往往需要在管道安装之初进行设计和布置，测量方法上主要是流量计测量，从结构上大致可分为容积式流量计、涡轮式流量计、差压式流量计等，根据安装位置划分又可概括为插入式流量计和非插入式流量计。这些流量计基本可以满足工业各种测量要求，但是在烟气余热回收方面往往差强人意。具体表现为：

①测量原理方面。常规测量原理一般基于速度、压力或动量衍生而来，物性参数的波动、分布的不均匀或是测量点选择不合适就容易导致测量偏差较大，不可靠。

②在操作性方面。基于速度或动量的流量计，在实际测量中操作性差，尤其在大截面管道内，速度分布情况不易掌握，不同测量点会导致很大差异；基于压差的流量计方面，普遍都是基于节流装置设计而成，易导致低流量排烟不畅或测量不准。

③在安装方面。一方面，烟气管道往往非常大，不适合常规流量计的安装；另一方面，目前烟气余热回收主要应用于已有工业炉的节能改造，常规流量计，如涡轮式流量计、文丘里管、靶式流量计等非插入式需要在铺设管道时嵌入进去，此时往往难以应用。

现有的中国专利201020121691.8中公开了一种插入式烟气流量计，该技术采用一根受力杆插入烟道内以接受不同速度下的压力信号，该装置包括：插入被测管道的检测杆和力电转换元件。检测杆与力电转换元件连接，力电转换元件与变换电路连接，检测杆与固定外壳通过支撑座连接，变换电路通过导线与固定外壳内的力电转换元件连接，固定外壳与被测管道焊接。该装置属于插入式流量计，克服了非插入式流量计的许多问题，但在高温烟气温度波动时，会出现检测杆应力及弹性系数剧烈变化，导致测量不准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于检测氧含量的插入式烟气流量测量方法及测量装置，通过测量烟气中的氧气含量，再根据燃料的组份和流量来推算烟气流量，安装布置方便，为现存无流量检测的排烟管道中烟气流量测量提供了方便可行的测量装置和测量方法。

本发明是这样实现的：一种基于检测氧含量的插入式烟气流量测量方法，通过对烟气中含氧量的检测并通过数据计算处理来测量实际烟气流量，包括以下步骤：

步骤一、从数据处理装置输入端输入燃料的各组分含量和燃料流量，在数据处理装置中根据燃料的各组分含量及其中可燃成分的化学反应方程式计算得到该燃料的理论空气比，同时还根据完全燃烧残余空气组分计算得到该燃料的理论烟气比，再根据燃料流量通过公式1计算出理论空气流量、通过公式2计算出理论烟气流量；

理论空气流量＝燃料流量×理论空气比          公式1

理论烟气流量＝燃料流量×理论烟气比          公式2

步骤二、通过氧含量检测装置测量探头探测得到烟气中的氧含量，传输至数据处理装置，利用氧含量通过公式3计算出过剩空气量；

过剩空气量＝（过剩空气系数－1）×理论空气流量       公式3

其中：过剩空气系数＝实际空气流量÷理论空气流量＝21%÷（21%－氧含量）

步骤三、通过公式4计算出实际烟气流量。

实际烟气流量＝理论烟气流量+过剩空气量      公式4