專利名稱：一種用于cems系統(tǒng)的濕度測量方法及測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明用于灰塵量高、腐蝕性大的環(huán)境中測量濕度，尤其在電廠中CEMS系統(tǒng)上 濕度測量的應(yīng)用，為一種用于CEMS系統(tǒng)的濕度測量方法及測量裝置。
背景技術(shù)：
國內(nèi)早期通過干濕氧測量的原理進(jìn)行轉(zhuǎn)換成煙氣濕度，但這種測量方式的測量誤差 很大，原因在于，干氧的干燥程度不統(tǒng)一，其次是千濕氧儀表的測量的精度和穩(wěn)定度都 不一樣，在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常會(huì)計(jì)算得出的濕度為負(fù)數(shù)。
目前，在國內(nèi)應(yīng)用的在電廠脫硫煙氣排放連續(xù)在線濕度監(jiān)測，都是直接通過安裝在 煙道內(nèi)的濕度傳感器進(jìn)行測量，濕度的測量使用方法是電阻電容法，其測量原理是利用 濕敏元件的電阻值、電容值隨環(huán)境濕度的變化而按一定規(guī)律變化的特性進(jìn)行濕度測量。
但濕敏元件的使用有如下注意事項(xiàng)
1) 、濕敏元件的感濕部分不能以手觸摸；
2) 、濕敏元件的感濕部分避免受污染；
3) 、濕敏元件的感濕部分避免受腐蝕；
4) 、濕敏元件的感濕部分避免在凝露環(huán)境下使用；
5) 、在塵土較多的場所使用時(shí)， 一定要安裝外罩或過濾器等裝置；
6) 、不應(yīng)在濕度接近100。/。RH的氣體中長期使用。
然而煙道內(nèi)的工況一般為
煙氣S02: 178mg/Nm3，脫硫效果不好時(shí)，最高值3900mg/Nm
煙氣NOx: 886mg/Nm3;
煙氣煙塵66mg/Nm3，最高值286mg/Nm3;
煙氣濕度(體積比)9.31%
煙氣溫度50°C
'通過以往的現(xiàn)場使用情況匯總，在這種高粉塵、高凝結(jié)水、高腐蝕性氣體存在的場
合，國外最好的濕度監(jiān)測儀使用壽命短，最多5個(gè)月就需要更換；儀器漂移大， 一般在
5%RH;維護(hù)校對(duì)頻率高， 一般l次/月。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題是針對(duì)現(xiàn)有電廠脫硫CEMS系統(tǒng)的濕度測量中，濕度傳感
器壽命短或測量誤差大的問題，提供一種可以長期使用，不怕粉塵、不怕腐蝕的濕度測 量裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種用于CEMS系統(tǒng)的濕度測量方法，將煙道內(nèi)待測煙氣 中的水分通過Nafion干燥管分離到另一獨(dú)立的通有干燥空氣的管道中，檢測所述管道 中的水氣濕度，由關(guān)系式
待測煙氣濕度-水氣濕度XTxX水氣流量/ (Tn X待測煙氣流量) 得到待測煙氣的煙氣濕度，其中Tx為分離的水氣所在管道內(nèi)溫度下的飽和蒸汽壓，Tn 為煙道內(nèi)溫度下的飽和蒸汽壓。
待測煙氣分離水分之前，先過濾掉待測煙氣中的灰塵。
一種用于CEMS系統(tǒng)的濕度測量裝置，連接在系統(tǒng)的工藝管道上，包括濕度轉(zhuǎn)移 器、待測煙氣流量計(jì)和水氣流量計(jì)，濕度轉(zhuǎn)移器包括外層管、內(nèi)層管和濕度傳感器，內(nèi) 層管為Nafion干燥管，內(nèi)層管內(nèi)為待測煙氣腔，與工藝管道連接，外層管與內(nèi)層管構(gòu) 成水氣腔，水氣腔與待測煙氣腔相互獨(dú)立，分別設(shè)有出入口，濕度傳感器設(shè)置于水氣腔， 水氣腔連接干燥氣源，待測煙氣流量計(jì)設(shè)置在待測煙氣腔與工藝管道之間，水氣流量計(jì) 設(shè)置在水氣腔與干燥氣源之間。
作為除去待測煙氣中粉塵的預(yù)處理，本發(fā)明在工藝管道與濕度轉(zhuǎn)移器間還設(shè)有煙氣 灰塵過濾部分，包括壓縮氣源、電磁閥、兩加熱溫控裝置和過濾器，工藝管道連接過濾 器的輸入，壓縮氣源連接過濾器，電磁閥設(shè)置在壓縮氣源與過濾器之間， 一加熱溫控裝 置設(shè)置在過濾器旁，另一加熱溫控裝置與待測煙氣流量計(jì)設(shè)置在過濾器與濕度轉(zhuǎn)移器的 待測煙氣腔的連接通路上。
本發(fā)明測量裝置的待測煙氣腔連接抽氣泵，濕度轉(zhuǎn)移器的外層管為不銹鋼管。
本發(fā)明測量裝置的濕度轉(zhuǎn)移器，是將通過Nafion干燥管內(nèi)的煙氣濕度通過Nafion 干燥管轉(zhuǎn)移到Nafion干燥管外干燥的空氣內(nèi)，即由待測煙氣腔轉(zhuǎn)移到水氣腔，由水氣 腔的濕度傳感器檢測濕度。通過連續(xù)抽取工藝管道內(nèi)煙氣，先過濾粉塵，再將含有腐蝕 性的煙氣通過濕度轉(zhuǎn)移器的待測煙氣腔，其中的水分通過Nafion干燥管全部置換到另 一獨(dú)立的流路管道，即水氣腔，在Nafion干燥管的作用下，只有水分過去，在水氣腔 內(nèi)裝有濕度傳感器，通過對(duì)比兩個(gè)腔內(nèi)的氣體流量得出原煙道內(nèi)煙氣濕度。
通過使用Nafion管，使得腐蝕性氣體全部被過濾掉，而水份在高溫?zé)o凝結(jié)狀態(tài)下完全滲透出來，最終露點(diǎn)可以達(dá)到-45'C，水氣滲透充分。從而形成無粉塵、無腐蝕氣體、 無凝結(jié)水的濕度監(jiān)測環(huán)境，濕度傳感器的使用壽命可以達(dá)到2年以上，儀器漂移不大于 1%RH，維護(hù)校對(duì)頻率l次/半年。
本發(fā)明提供了一種可以長期使用，不怕粉塵、不怕腐蝕的濕度測量方法和裝置，在 CEMS系統(tǒng)上的應(yīng)用效果優(yōu)異，測量精度不受影響，濕度傳感器的使用壽命長，解決了 目前國內(nèi)電廠脫硫工程中CEMS系統(tǒng)上濕度測量的濕度傳感器容易被煙道內(nèi)灰塵堵塞 和被煙道內(nèi)腐蝕性氣體腐蝕，導(dǎo)致使用壽命非常低的現(xiàn)狀，具有應(yīng)用前景廣、應(yīng)用面寬、 適用于在灰塵量高腐蝕性大的環(huán)境中測量濕度的場合，尤其是在電廠中CEMS系統(tǒng)上 濕度測量的應(yīng)用；使得電廠脫硫煙氣在線濕度監(jiān)測儀的測量精度提高，維護(hù)周期延長， 使用壽命加大，為環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性、準(zhǔn)確性提供必要保證。


圖1為本發(fā)明測量裝置的濕度轉(zhuǎn)移器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明測量裝置實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通過不同管路的流量比得到它們的濕度比，進(jìn)而得到其中一管路的濕度數(shù) 值，將煙道內(nèi)待測煙氣中的水分通過Nafion干燥管分離到通有干燥空氣的管道中，檢 測得所述管道的水氣濕度?？諝獾臐穸瓤赏ㄋ椎乩斫鉃榭諝獾某睗癯潭?它有絕對(duì)濕度 和相對(duì)濕度之分，由于直接測量空氣中水蒸氣的密度比較困難，而水蒸氣的壓強(qiáng)隨水蒸 氣密度的增大而增大，因此絕對(duì)濕度指空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)；相對(duì)濕度是為了表示空氣 中水蒸氣離飽和狀態(tài)的遠(yuǎn)近而引入的概念，
根據(jù)濕度轉(zhuǎn)換公式相對(duì)濕度=(絕對(duì)濕度/飽和蒸氣壓)X100%
水氣相對(duì)濕度=(水氣絕對(duì)濕度/Tx) X100% (1) 煙氣相對(duì)濕度=(煙氣絕對(duì)濕度/Tn) X100% (2)
根據(jù)水分質(zhì)量守衡，將待測煙氣中的水分分離后滿足
煙氣絕對(duì)濕度X煙氣流量=水氣絕對(duì)濕度X水氣流量 (3 )
根據(jù)關(guān)系式(1)、 (2)、 (3)得到本發(fā)明方法的濕度測量關(guān)系式
待測煙氣濕度-水氣濕度XTxX水氣流量/ (Tn X待測煙氣流量)
其中Tx為分離的水氣所在管道內(nèi)溫度下的飽和蒸汽壓，Tn為煙道內(nèi)溫度下的飽和蒸汽壓，飽和蒸氣壓與氣壓和溫度有關(guān)，不同溫度的飽和蒸汽壓都可以查表得到，不再詳述。 如圖1，本發(fā)明測量裝置的濕度轉(zhuǎn)移器16包括外層管1、內(nèi)層管2和濕度傳感器3， 內(nèi)層管2為Nafion干燥管，內(nèi)層管2內(nèi)為待測煙氣腔A，與工藝管道12連接，外層管 1與內(nèi)層管2構(gòu)成水氣腔B，水氣腔B與待測煙氣腔A相互獨(dú)立，待測煙氣腔A設(shè)有 入口a，出口b，水氣腔B設(shè)有入口c，出口d，濕度傳感器3設(shè)置于水氣腔B的出口 d 附近，水氣腔B的入口c連接干燥氣源20。
待測煙氣流量計(jì)18測量待測煙氣腔A內(nèi)的煙氣流量，水氣流量計(jì)19測量水氣腔B 內(nèi)的氣體流量。
如圖2，為本發(fā)明測量裝置的一個(gè)具體實(shí)施例，工藝管道12與濕度轉(zhuǎn)移器16間設(shè) 有煙氣灰塵過濾部分，包括壓縮氣源IO、電磁閥ll、兩加熱溫控裝置13和過濾器15， 工藝管道12連接過濾器15的輸入，壓縮氣源10連接過濾器15，電磁閥11設(shè)置在壓 縮氣源10與過濾器15之間，壓縮氣源10和電磁閥11用于過濾器15的反吹自清灰； 一加熱溫控裝置13設(shè)置在過濾器15旁，另一加熱溫控裝置13與待測煙氣流量計(jì)18設(shè) 置在過濾器15與濕度轉(zhuǎn)移器16的待測煙氣腔A的連接通路上，加熱溫控裝置用于氣 體傳輸過程中的保溫保濕，屬于現(xiàn)有技術(shù)不再詳述；水氣流量計(jì)19設(shè)置在水氣腔B與 干燥氣源20之間，待測煙氣腔A連接抽氣泵17，濕度轉(zhuǎn)移器16的外層管1為不銹鋼 管。
本發(fā)明測量裝置的原理在于，先將含有粉塵和腐蝕性氣體的煙氣從工藝管道內(nèi)抽 出，過濾掉粉塵，然后把不含粉塵的煙氣中的水分從煙氣中分離出來，分離到另一獨(dú)立 的干燥空氣流路內(nèi)，在此流路內(nèi)安裝濕度傳感器，此時(shí)的獨(dú)立干燥空氣流路內(nèi)的氣體是 不含粉塵和腐蝕性氣體的，只含有原待測煙氣中的水分，從而解決了粉塵和腐蝕性氣體 對(duì)濕度傳感器的損傷。
因?yàn)镹afion管的滲透特性，CO、 C02、 SOx、 NOx、 02、 N2、 HN03、 H2S04、 H2S、 HCL、 HF等煙氣成份不能通過Nafion管進(jìn)入水氣腔B，能夠完全滲透Nafion管的氣體只
有H2。。
經(jīng)Nafion管處理后，水氣腔中 煙氣S02: 0mg/Nm3 煙氣NOx: Omg/Nm3 煙氣煙塵Omg/Nm3
本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)為原煙氣經(jīng)過過濾器15，將煙氣中粉塵過濾掉，無塵煙氣經(jīng)過待測煙氣流量計(jì)18，到達(dá)濕度轉(zhuǎn)移器16，在濕度轉(zhuǎn)移器16中，無塵煙氣由入口a進(jìn) 入待測煙氣腔A內(nèi)，由出口b離開待測煙氣腔A，即Nafion干燥管，通過抽氣泵17排 走。無塵煙氣在流經(jīng)Nafion干燥管過程中，煙氣中的水分通過Nafion干燥管被置換到 水氣腔B內(nèi)，干燥氣源20將干燥無油的壓縮氣體經(jīng)過水氣流量計(jì)19后，由水氣腔B 的入口 c進(jìn)入水氣腔B，將水氣腔B內(nèi)從待測煙氣腔A置換出的水分全部帶往出口 d， 并經(jīng)過設(shè)置的濕度傳感器3，測量出濕度后，經(jīng)出口d排出。
通過嚴(yán)格控制濕度煙氣流量計(jì)18和水氣流量計(jì)19的流量得到煙氣流量和水氣流 量，測量水氣腔B的濕度數(shù)據(jù)，煙道內(nèi)的溫度可以油CEMS系統(tǒng)本身獲得，水氣腔B 內(nèi)設(shè)置的濕度傳感器3同時(shí)也可以測量水氣腔B內(nèi)的溫度，查表得相應(yīng)的飽和蒸氣壓 值，由本發(fā)明測量方法的關(guān)系式，經(jīng)后臺(tái)計(jì)算，即可得待測煙氣的濕度數(shù)值。
例待測煙氣流量計(jì)18測得流量為1L/Min,水氣流量計(jì)19測得流量為2L/Min,此 時(shí)濕度傳感器3測得濕度值為30%，測得煙道和水氣腔B內(nèi)的溫度相同，得到實(shí)際煙 道內(nèi)煙氣濕度為60%，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測煙氣濕度。
本發(fā)明中濕度、溫度與氣體流量之間的比例關(guān)系通過反復(fù)實(shí)驗(yàn)，在恒溫狀態(tài)下模擬 一定值濕度的環(huán)境，將己知濕度的氣體通過本發(fā)明測量裝置，通過控制兩個(gè)流量計(jì)的流 量和測量煙道內(nèi)和水氣腔B的溫度，以及測量水氣腔B的水氣濕度，由本發(fā)明關(guān)系式 得出的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)已知濕度的值吻合。
本發(fā)明的原理在于，通過過濾粉塵，置換原煙氣水分后再測量濕度的辦法，來解決 粉塵堵塞和氣體腐蝕的問題，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)思想的情況下，對(duì)本發(fā)明做出的任何 形式的改變均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于CEMS系統(tǒng)的濕度測量方法，其特征是將煙道內(nèi)待測煙氣中的水分通過Nafion干燥管分離到另一獨(dú)立的通有干燥空氣的管道中，檢測所述管道中的水氣濕度，由關(guān)系式待測煙氣濕度＝水氣濕度×Tx×水氣流量/(Tn×待測煙氣流量)得到待測煙氣濕度，其中Tx為分離的水氣所在管道內(nèi)溫度下的飽和蒸汽壓，Tn為煙道內(nèi)溫度下的飽和蒸汽壓。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于CEMS系統(tǒng)的濕度測量方法，其特征是待測煙 氣分離水分之前，先過濾掉待測煙氣中的灰塵。
3、 一種用于CEMS系統(tǒng)的濕度測量裝置，連接在系統(tǒng)的工藝管道(12)上，其特 征是包括濕度轉(zhuǎn)移器(16)、待測煙氣流量計(jì)(18)和水氣流量計(jì)(19)，濕度轉(zhuǎn)移器(16) 包括外層管(1)、內(nèi)層管(2)和濕度傳感器(3)，內(nèi)層管(2)為Nafion干燥管，內(nèi)層 管(2)內(nèi)為待測煙氣腔(A)，與工藝管道(12)連接，外層管(1)與內(nèi)層管(2)構(gòu) 成水氣腔(B)，水氣腔(B)與待測煙氣腔(A)相互獨(dú)立，分別設(shè)有出入口，濕度傳 感器(3)設(shè)置于水氣腔(B)，水氣腔(B)連接干燥氣源(20)，待測煙氣流量計(jì)(18) 設(shè)置在待測煙氣腔(A)與工藝管道(12)之間，水氣流量計(jì)(19)設(shè)置在水氣腔(B) 與干燥氣源(20)之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于CEMS系統(tǒng)的濕度測量裝置，其特征是工藝管 道(12)與濕度轉(zhuǎn)移器(16)間還設(shè)有煙氣灰塵過濾部分，包括壓縮氣源(10)、電磁 闊(11)、兩加熱溫控裝置(13)和過濾器(15)，工藝管道(12)連接過濾器(15)的 輸入，壓縮氣源(10)連接過濾器(15)，電磁閥(11)設(shè)置在壓縮氣源(10)與過濾 器(15)之間， 一加熱溫控裝置(13)設(shè)置在過濾器(15)旁，另一加熱溫控裝置(13) 與待測煙氣流量計(jì)(18)設(shè)置在過濾器(15)與濕度轉(zhuǎn)移器(16)的待測煙氣腔(A) 的連接通路上。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種用于CEMS系統(tǒng)的濕度測量裝置，其特征是待 測煙氣腔(A)連接抽氣泵(17)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種用于CEMS系統(tǒng)的濕度測量裝置，其特征是濕 度轉(zhuǎn)移器(16)的外層管(1)為不銹鋼管。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于CEMS系統(tǒng)的濕度測量裝置，其特征是濕度轉(zhuǎn) 移器(16)的外層管(1)為不銹鋼管。
全文摘要
一種用于CEMS系統(tǒng)的濕度測量方法和測量裝置，將煙道內(nèi)待測煙氣中的水分通過Nafion干燥管分離到通有干燥空氣的獨(dú)立管道中，檢測得分離出的水氣濕度，得到待測煙氣濕度。本發(fā)明提供了一種可以長期使用，不怕粉塵、不怕腐蝕的濕度測量方法和裝置，在CEMS系統(tǒng)上的應(yīng)用效果優(yōu)異，測量精度不受影響，濕度傳感器的使用壽命長，解決了目前國內(nèi)電廠脫硫工程中CEMS系統(tǒng)上濕度測量的濕度傳感器容易被煙道內(nèi)灰塵堵塞和被煙道內(nèi)腐蝕性氣體腐蝕，導(dǎo)致使用壽命非常低的現(xiàn)狀，具有應(yīng)用前景廣、應(yīng)用面寬、適用于在灰塵量高腐蝕性大的環(huán)境中測量濕度的場合，尤其是在電廠中CEMS系統(tǒng)上濕度測量的應(yīng)用。
文檔編號(hào)G01N33/00GK101561426SQ20091002715
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者斌 俞, 瀏 劉, 周黎輝, 康運(yùn)奇, 煜 杜 申請(qǐng)人:南京盛唐電力控制系統(tǒng)有限公司