本发明专利技术公开了一种电容式露点监测装置及方法，所述装置包括：烟气过滤模块，用于过滤被测烟气中的杂质，获得过滤后的被测烟气；露点测量模块，用于测量过滤后的被测烟气的露点；其中，所述露点测量模块包括电容传感器；冷凝处理模块，用于降低露点测量模块中电容传感器的电容极板的温度，使过滤后的被测烟气在电容极板上形成露珠。本发明专利技术能够提高露点测量的灵敏度、减小露点测量误差，进而可提高烟气露点测量结果的准确性。测量结果的准确性。测量结果的准确性。
【技术实现步骤摘要】
一种电容式露点监测装置及方法
[0001]本专利技术属于传感器与测量
，具体涉及一种电容式露点监测装置及方法。
技术介绍
[0002]排烟热损失是锅炉的最大热损失之一，为提高锅炉热效率，火电厂常常使用降低排烟温度的方式。但在排烟过程中，由于锅炉的燃料中通常含有硫、氮和碳等元素，其排放烟气含有SO2、SO3、NO、NO2及CO2等酸性气体，在低温条件下酸性气体与烟气中的水蒸气结合形成相应的酸蒸汽。若排烟温度过低，导致金属对流受热面壁温低于烟气酸露点，便会在金属受热面表面冷凝出酸液滴。这些冷凝的酸液滴不仅将对受热面造成腐蚀，还能进一步与烟气中的飞灰颗粒和金属受热面腐蚀剥落的铁锈结合引起积灰硬化，堵塞烟道，造成负压维持困难，甚至可能导致炉内燃烧恶化或者电站设备无法正常运行。烟气中所含有的SO2、SO3等酸性气体如若直接排放至大气中也会造成环境污染，因此为了达到烟气排放标准，脱硫成为烟气处理排放过程中一道十分重要的工序，而准确获得烟气的酸露点是实现脱硫工艺的基础，对于电站锅炉稳定运行及设备的维护、烟气处理具有重要意义。
[0003]在目前的烟气酸露点测量方法中，导电式露点仪测量露点是最常用的方法之一，其主要原理是在烟气管道中插入两个电极，电极与电源和高精度电流表相串联，并在电极中通入冷气，通过控制冷气的流速或温度来控制电极的温度，当电极温度降低到烟气露点以下时，电极上会凝结形成酸液滴导致与电极串联的电路闭合，测出此时的放电电流及电极点温度，即可测得露点。该露点测量方法利用的电极放电原理，理论可行，但在实际操作中，电极上是否能够凝结形成酸液滴使得电极之间导通是不可控制的，并且该方法对电极的灵敏度要求较高，这些都会影响到烟气露点测量结果的准确性。因此，针对烟气露点测量特点，需要开发一种具有较高灵敏度、准确性、可靠性的露点测量装置。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种电容式露点监测装置及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本专利技术能够提高露点测量的灵敏度、减小露点测量误差，进而可提高烟气露点测量结果的准确性。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术的一种电容式露点监测装置，包括：
[0007]烟气过滤模块，用于过滤被测烟气中的杂质，获得过滤后的被测烟气；
[0008]露点测量模块，用于测量过滤后的被测烟气的露点；其中，所述露点测量模块包括电容传感器；
[0009]冷凝处理模块，用于降低露点测量模块中电容传感器的电容极板的温度，使过滤后的被测烟气在电容极板上形成露珠。
[0010]本专利技术的进一步改进在于，所述露点测量模块具体包括：电容传感器、温度传感器、气压传感器、调理电路、微处理器、LCD显示电路和电源模块；其中，所述温度传感器贴在
电容极板中间，用于测量极板温度；所述气压传感器设置在电容极板中间，用于测量被测烟气的气压；电容、温度、气压信号都经调理电路处理后送至微处理器中；在被测烟气中的酸性气体冷凝结露时，微处理器用于通过电容传感器检测到电容变化量超过预设定阈值，控制温度传感器和气压传感器将采集到的温度和压强信号经处理后传至微处理器，并完成数据处理送至LCD显示电路中记录此凝露过程中烟气的温度、压强变化曲线。
[0011]本专利技术的进一步改进在于，电容传感器接触烟气一侧极板镀金处理。
[0012]本专利技术的进一步改进在于，所述冷凝处理模块包括：
[0013]冷空气输入管道，用于向露点测量模块输入冷空气以降低电容极板的温度，使得电容极板附近烟气中的水汽在电容极板上凝结成露珠；
[0014]热空气输出管道，用于导出露点测量模块中的热空气。
[0015]本专利技术的进一步改进在于，所述烟气过滤模块包括：烟气过滤材料、气泵和三通；
[0016]所述气泵受微处理器控制；其中，过滤烟气时，微处理器控制气泵正转，用于将烟气经过滤材料吸至电容极板间隙，然后通过三通返回烟道；除尘时，微处理器控制气泵反转，用于将大气中的空气从三通吹向烟气过滤材料进行除尘，防止堵塞。
[0017]本专利技术的进一步改进在于，所述烟气过滤材料选择陶瓷纤维。
[0018]本专利技术的进一步改进在于，所述露点测量模块中微处理器计算时，
[0019]电容传感器电容值的理论计算公式：
[0020]式中，C为电容的容值，ε为介电系数，ε
r
为介质相对介电系数，ε0为真空介电系数，A为电极面积，d为电极距离；
[0021]当电容传感器极板间结露时，此时介质相对介电系数为ε
r1
，此时的电容容值，此时的电容容值通过绘制电容C1随时间t变化曲线，找到跃变点的电容值C
1_step
及此时温度传感器所测得的露点温度。
[0022]本专利技术的进一步改进在于，所述露点测量模块中微处理器计算时还包括气压补偿，所述气压补偿方法基于Haase&Borgmann烟气酸露点估算式；
[0023]Hasse&Borgmann估算式为：
[0024][0025]式中，t
adp
为烟气酸露点估算值；为烟气中SO2，SO3气体分压，atm；为烟气中水蒸气分压，atm；
[0026]补偿公式为：
[0027]T
d
＝k1T
mea
+k2T
com
[0028]T
com
＝27.6lgΔP
[0029]式中，T
d
为补偿后的露点值，T
mea
为直接测量的露点值，T
com
为根据Hasse&Borgmann计算式得出的露点理论补偿量；其中，
△
P为此时测得的管道内烟气压值与设定状态下烟气压值的差值；k1，k2为补偿系数。
[0030]本专利技术的一种电容式露点监测方法，基于本专利技术上述的电容式露点监测装置，包括以下步骤：
[0031]将露点测量模块置于被测烟气管道中；
[0032]通过烟气过滤模块过滤被测烟气中的杂质，获得过滤后的被测烟气；
[0033]将过滤后的被测烟气导入电容传感器的电容极板间；
[0034]通过冷凝处理模块降低露点测量模块中电容传感器的电容极板的温度，使过滤后的被测烟气在电容极板上形成露珠，通过测量电容跃变时的电容极板温度得到露点。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0036]本专利技术针对火电厂烟气露点测量问题，开发了一种基于电容传感器测量原理的高准确度、高灵敏度的电容式露点测量装置，能够消除导电式露点仪的电极生锈、变形及烟气凝结过程易受环境影响等因素给露点测量结果带来的影响，可提高露点测量的灵敏度，减小露点测量误差。与常见电极放电法测量烟气露点相比，本专利技术装置的测量原理是当被测烟气在电容传感器极板上凝结成露珠时，电容传感器内介质的介电系数发生变化，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电容式露点监测装置，其特征在于，包括：烟气过滤模块，用于过滤被测烟气中的杂质，获得过滤后的被测烟气；露点测量模块，用于测量过滤后的被测烟气的露点；其中，所述露点测量模块包括电容传感器(1)；冷凝处理模块，用于降低露点测量模块中电容传感器(1)的电容极板的温度，使过滤后的被测烟气在电容极板上形成露珠。2.根据权利要求1所述的一种电容式露点监测装置，其特征在于，所述露点测量模块具体包括：电容传感器(1)、温度传感器(2)、气压传感器(3)、调理电路、微处理器、LCD显示电路和电源模块；其中，所述温度传感器(2)贴在电容极板中间，用于测量极板温度；所述气压传感器(3)设置在电容极板中间，用于测量被测烟气的气压；电容、温度、气压信号都经调理电路处理后送至微处理器中；在被测烟气中的酸性气体冷凝结露时，微处理器用于通过电容传感器(1)检测到电容变化量超过预设定阈值，控制温度传感器(2)和气压传感器(3)将采集到的温度和压强信号经处理后传至微处理器，并完成数据处理送至LCD显示电路中记录此凝露过程中烟气的温度、压强变化曲线。3.根据权利要求1所述的一种电容式露点监测装置，其特征在于，电容传感器(1)接触烟气一侧极板镀金处理。4.根据权利要求1所述的一种电容式露点监测装置，其特征在于，所述冷凝处理模块包括：冷空气输入管道，用于向露点测量模块输入冷空气以降低电容极板的温度，使得电容极板附近烟气中的水汽在电容极板上凝结成露珠；热空气输出管道，用于导出露点测量模块中的热空气。5.根据权利要求2所述的一种电容式露点监测装置，其特征在于，所述烟气过滤模块包括：烟气过滤材料、气泵和三通；所述气泵受微处理器控制；其中，过滤烟气时，微处理器控制气泵正转，用于将烟气经过滤材料吸至电容极板间隙，然后通过三通返回烟道；除尘时，微处理器控制气泵反转，用于将大气中的空气从三通吹向烟气过滤材料进行除尘，防止堵塞。6.根据权利要求5所述的一种电容式露点监测装置，其特征在于，所述烟气过滤材料选择陶瓷纤维。7.根据权利要求2所述的一种电容式露点监测装置，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤晓君，韩国璇，李正兴，潘攀，陈嘉琪，徐仲达，吕锡林，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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