一种测量烟气过饱和度的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种测量烟气过饱和度的方法和装置，采用一种间接方法(过饱和烟气转变为可测量的未饱和烟气)来测量烟气过饱和度，首先测量过饱和烟气的密度、温度、颗粒质量浓度，过饱和气体经干燥剂充分减湿后得到未饱和气体，为了保证该过程温度恒定，同时采用氮气来保证烟气温度不变，最后测得未饱和烟气的密度、压力、温度、相对湿度，根据一系列参数换算和计算得到减湿后未饱和烟气的含湿量，并通过烟气减湿前后干空气质量不变，经过计算得到干燥段过程的含湿量，这两种含湿量的总和即为过饱和烟气的总含湿量，然后由过饱和气体的压力和温度得到该温度和压力所对应的饱和含湿量，这两者的比值即为过饱和烟气的过饱和度。

【技术实现步骤摘要】
一种测量烟气过饱和度的方法和装置
本专利技术涉及一种测量烟气过饱和度的方法和装置，属于气体湿度测量

技术介绍
目前研究表明，水汽以细颗粒物为凝结核的非均相核化凝结长大作用是应用蒸汽相变技术促进细颗粒物脱除的主要机理。过饱和水汽在细颗粒物表面异质核化在PM2.5脱除领域具有重要的意义。水汽在PM2.5颗粒表面凝结长大的首要条件就是构成过饱和环境。研究结果表明，水汽过饱和度是影响PM2.5长大的重要影响因素之一。所以测量表征过饱和环境的过饱和度非常重要，但是现阶段不能直接测量气体的过饱和度值，这是因为过饱和烟气处于非平衡态，同时湿度计的测量范围而过饱和状态的采用将过饱和气体转变为未饱和气体进行测量。过饱和气体转变为未饱和气体的有多种方法，等压加热、等温减湿等。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对过饱和气体无法利用湿度计测量的问题，提供一种测量烟气过饱和度的方法和装置，采用一种间接方法(过饱和烟气转变为可测量的未饱和烟气)。来测量烟气过饱和度本专利技术采用的技术方案为：一种测量烟气过饱和度的装置，包括烟气减湿室、恒温槽、真空泵、颗粒质量浓度分析仪、烟气密度分析仪、压力计、温度计、温湿度计和干燥段；所述烟气减湿室设置在恒温槽内部，恒温槽上端设有氮气进口，恒温槽下端设有氮气出口；所述烟气减湿室一侧设有烟气进口，烟气进口处设有颗粒质量浓度分析仪、压力计、温度计和烟气密度分析仪；所述烟气减湿室另一侧设有烟气出口，烟气出口与真空泵连接，烟气出口处设有烟气密度分析仪、压力计和温湿度计；所述烟气减湿室内设有干燥段。作为优选，所述烟气减湿室和恒温槽均为密封性好、疏水的、耐温的且具有良好导热性能的材料制成。作为优选，所述颗粒质量浓度分析仪和烟气密度分析仪采用光学仪器或电磁学仪器。作为优选，所述干燥段由只吸收水蒸气且对烟气成分无影响的干燥剂组成。一种采用上述装置的测量烟气过饱和度的方法，包括以下步骤：(1)将过饱和烟气通过烟气进口，通过烟气密度分析仪测得过饱和烟气密度为m1，通过压力计、温度计测得过饱和气体压力和温度，得到该温度下的饱和含湿量为ds，并调整恒温槽中进气温度与过饱和烟气相同；过饱和烟气经过干燥段后变为未饱和烟气，通过烟气密度分析仪、压力计、温湿度计测得未饱和烟气密度为m2，温度为T，压力为P，相对湿度为其烟气减湿前后密度差值为干燥剂吸收的水蒸气的密度m3＝m1-m2，由减湿后未饱和气体的相关状态参数求得每千克烟气的水蒸气的量d0和含湿量d1，换算成每立方米烟气的水蒸气的量d'0，其中Psv为该温度下水蒸气饱和分压；(2)烟气＝干空气+水蒸气+细颗粒，通过颗粒质量浓度分析仪测得细颗粒质量浓度为p1，减湿后烟气密度m2，减湿后水蒸气密度为d'0，可得干空气密度为m4＝m2-p1-d'0；减湿前后干空气的密度不发生改变，由干空气密度m4，干燥段吸收的水蒸气的密度m3可得减湿段含湿量m5＝m3/m4，过饱和气体含湿量为d2＝d1+m5，可得该过饱和气体的过饱和度为S＝d2/ds。本专利技术过饱和态的烟气的相对湿度等温减湿至的可测未饱和烟气，首先测量过饱和烟气的密度、温度、颗粒质量浓度，过饱和气体经干燥剂充分减湿后得到未饱和气体，为了保证该过程温度恒定，同时采用同温度的氮气来保证烟气温度不变，最后测得未饱和烟气的密度、压力、温度、相对湿度，根据一系列参数换算和计算得到减湿后未饱和烟气的含湿量，并通过减湿前后干空气质量不变，经过计算得到干燥段过程中的含湿量，这两种含湿量的总和即为过饱和烟气的总含湿量，然后由过饱和气体的压力和温度得到该温度和压力所对应的饱和含湿量，这两者的比值即为过饱和烟气的过饱和度。有益效果：本专利技术采用等温减湿方法获得烟气的含湿量d2和该温度压力下的含湿量ds来计算烟气的过饱和度，S＝d/ds。本专利技术装置结构简单、使用方便，可以高效的测量烟气过饱和度。附图说明图1为本专利技术原理图；图2为本专利技术装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明。如图2所示，一种测量烟气过饱和度的装置，包括烟气减湿室1、恒温槽2、真空泵3、颗粒质量浓度分析仪4、烟气密度分析仪5和6、压力计7和8、温度计9、温湿度计10和干燥段13；所述烟气减湿室1设置在恒温槽2内部，恒温槽2上端设有氮气进口15，恒温槽2下端设有氮气出口14；所述烟气减湿室1一侧设有烟气进口11，烟气进口11处设有颗粒质量浓度分析仪4、压力计7、温度计9和烟气密度分析仪5；所述烟气减湿室1另一侧设有烟气出口12，烟气出口12与真空泵3连接，烟气出口12处设有烟气密度分析仪6、压力计8和温湿度计10；所述烟气减湿室1内设有干燥段13。所述烟气减湿室1和恒温槽2均为密封性好、疏水的、耐温的且具有良好导热性能的材料制成。所述颗粒质量浓度分析仪4和烟气密度分析仪5采用光学仪器或电磁学仪器。所述干燥段13由只吸收水蒸气且对烟气成分无影响的干燥剂组成。本专利技术的烟气过饱和度测量方法如图1，A点是过饱和烟气的初始状态，其对应的温度为T，压力为P，根据温度和压力可计算出对应B点的饱和含湿量ds；过饱和烟气等温减湿后到达C点，测量C点的温度、压力和相对湿度，得到C点的含湿量d1；通过测量烟气减湿前后烟气的密度和颗粒质量浓度，经计算得到减湿段的含湿量(d2-d1)，因此可计算过饱和烟气的绝对含湿量d2，根据S＝d2/ds得到烟气过饱和度值。利用该装置测量烟气过饱和度的计算方法和步骤如下：(1)将过饱和烟气通过烟气进口11，通过烟气密度分析仪5测得过饱和烟气密度为m1(kg/cm3)，通过压力计7、温度计9测得过饱和气体压力和温度，可得到该温度下的饱和含湿量为ds(kg/kg(DA))，并调整恒温槽2中进气温度与过饱和烟气相同；过饱和烟气经过干燥段13后变为未饱和烟气，通过烟气密度分析仪6、压力计8、温湿度计10测得未饱和烟气密度为m2(kg/cm3)，温度为T，压力为P，相对湿度为其烟气减湿前后密度差值为干燥剂吸收的水蒸气的密度m3＝m1-m2(kg/cm3)，由减湿后未饱和气体的相关状态参数求得每千克烟气的水蒸气的量d0和含湿量d1，(kg/kg(烟气))，换算成d'0(kg/cm3(烟气))，其中Psv为该温度下水蒸气饱和分压；(kg/kg(DA))。(2)烟气(kg/cm3)＝干空气(kg/cm3)+水蒸气(kg/cm3)+细颗粒(kg/cm3)通过颗粒质量浓度分析仪4测得细颗粒质量浓度为p1(kg/cm3(烟气))，减湿后烟气密度m2(kg/cm3)，减湿后水蒸气密度为d'0(kg/cm3(烟气))，可得干空气密度为m4＝m2-p1-d'0(kg/cm3)；减湿前后干空气的密度不发生改变，由干空气密度m4(kg/cm3)，干燥段吸收的水蒸气的密度m3(kg/cm3)可得减湿段含湿量m5＝m3/m4(kg/kg(DA))，过饱和气体含湿量为d2＝d1+m5(kg/kg(DA))，可得该过饱和气体的过饱和度为S＝d2/ds。以上结合附图对本专利技术的实施方式做出详细说明，但本专利技术不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本专利技术的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量烟气过饱和度的装置，其特征在于：包括烟气减湿室、恒温槽、真空泵、颗粒质量浓度分析仪、烟气密度分析仪、压力计、温度计、温湿度计和干燥段；所述烟气减湿室设置在恒温槽内部，恒温槽上端设有氮气进口，恒温槽下端设有氮气出口；所述烟气减湿室一侧设有烟气进口，烟气进口处设有颗粒质量浓度分析仪、压力计、温度计和烟气密度分析仪；所述烟气减湿室另一侧设有烟气出口，烟气出口与真空泵连接，烟气出口处设有烟气密度分析仪、压力计和温湿度计；所述烟气减湿室内设有干燥段。

【技术特征摘要】
1.一种测量烟气过饱和度的方法，该方法所采用的测量烟气过饱和度装置包括烟气减湿室、恒温槽、真空泵、颗粒质量浓度分析仪、烟气密度分析仪、压力计、温度计、温湿度计和干燥段；所述烟气减湿室设置在恒温槽内部，恒温槽上端设有氮气进口，恒温槽下端设有氮气出口；所述烟气减湿室一侧设有烟气进口，烟气进口处设有颗粒质量浓度分析仪、压力计、温度计和烟气密度分析仪；所述烟气减湿室另一侧设有烟气出口，烟气出口与真空泵连接，烟气出口处设有烟气密度分析仪、压力计和温湿度计；所述烟气减湿室内设有干燥段；所述烟气减湿室和恒温槽均为密封性好、疏水的、耐温的且具有良好导热性能的材料制成；所述颗粒质量浓度分析仪和烟气密度分析仪采用光学仪器或电磁学仪器；所述干燥段由只吸收水蒸气且对烟气成分无影响的干燥剂组成；所述测量烟气过饱和度的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将过饱和烟气通过烟气进口，通过烟气密度分析仪测得过饱和烟气密度为m1，通过压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军，于燕，徐俊超，孟强，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32