数字化分析技术在环保监测中的应用研究

张琪

摘 要：随着信息技术和数字技术的更迭，环保监测工作中的应用范围和频率也大大提升，给环保监测工作人员带来了福音。本文围绕数字化分析技术在环保监测中的应用议题进行了探讨，以电厂烟气在线监测为例，根据在线监测的实际情况分析了数字化分析技术的具体应用，供相关人士参考。

关键词：数字分析技术;环保监测;技术应用

1、引言

我国煤炭储量丰富，火力发电是我国电力生产的重要力量。在火电厂中，烟气环保管理工作是十分重要的内容。利用数字化分析技术对火电厂烟气进行监测，不仅提升了监测的可靠性，而且能够为烟气处理工艺的改造提供科学的建议和支持，这也是数字化分析技术在环保监测中应用越来越普遍的原因所在。

2、在线监测工况

火电厂的烟气处理采用的是静电除尘法，烟气经过静电除尘装置后进入到两个分支管道，两个分支管道最终汇合为一个总管道，总管道中安装有百叶阀用来调节烟气流量。在百叶阀上游管道内位置安装有烟气监测装置。烟气管道的运行过程中，静电除尘装置出口位置的管道内烟气温度为330℃，压力为3kPa，烟气的密度为0.56kg/m3，动力粘度为3×10-5Pa·s。烟气两个分支管道的尺寸为4*5*0.005m，汇合后的总管道尺寸为8*5m。烟气管道运行的过程中，监测到的烟气流量在300～800t/h之间。由于烟气管道的直管段不足，且烟气管道性状为方形管道，存在多处变径结构，因此在对烟气监测的过程中存在监测数据不准的情况。另外，由于烟气中含有较多的粉尘颗粒，容易造成管道监测设备的磨损及堵塞现象，也会影响烟气监测的有效性。

3、烟气管道的气流分布情况

根据上述在线监测管道的运行参数，利用数字化分析技术对烟气管道进行气流分布情况的模拟，得到烟气流速和烟气压力的分布图。图象表明：烟气经过静电除尘器后进入到的出口处的两个分支管道中，由于分支管道口径程缩减式，因此烟气的气流运动情况总体稳定。在经过两个分支管道后烟气汇入到总管道中，此时从气流分布图中可以发现两支气流在交汇入口处发生气流的碰撞，造成紊流状态。而烟气监测装置位于百叶阀的前端，当百叶阀运行时，烟气流量得到调节，但是同时会改变原有的烟气流场，造成监测数据不准确的情况。为了提高烟气在线监测的准确性和稳定性，工作人员根据上述分析结果进行了在线监测装置的安装。

4、在线监测装置的安装

由于烟气的两个分支管道有较长的直段距离，而且管道结构比上游下游的结构更加简单，因此在线监测装置的安装位置选择在两个分支管道中。然后对两个分支管道中的烟气流速和压力进一步测定，确定在线监测装置的具体安装位置。选取两个分支管道中代表性切面，然后进行管道烟气数字化分析，结果表明：烟气从静电除尘器进入到两个分支管道入口处的烟气流速和压力变化情况不剧烈，说明分支管道管道溅缩区域很好地缓冲了烟气的紊流，烟气能较平稳地进入到分支管道中。两个分支管道出口并交汇入总管道处的烟气流速和压力发生了剧烈变化，说明在管道交汇出烟气紊流严重。由上述分析結果，工作人员确定在线监测装置的安装应避开分支管道汇入总管道的区域。由于烟气在经过静电除尘后仍旧残存一些粉尘颗粒，因此应尽可能避免粉尘颗粒对在线监测装置造成的磨损后堵塞，确保监测设备运行情况良好。在选择在线监测装置的种类时，工作人员选择了耐磨性能良好以及具有防堵塞性能的传感器，采用插入式在线监测装置以适应现场运行的性能要求。烟气两个分支管道为对称结构，因此只需要在一支分管道中安装即可。沿分管道的纵轴取间隔为0.5m的5个点，然后分别取5个矩形横截面，监测每个横截面的烟气平均流速，得到分支管道不同横截面位置的烟气流速分布曲线。从曲线上找到烟气流速平稳的截面，即为在线监测装置安装位置的横截面。同理，沿分管道的横轴取间隔的5个点，然后分别取5个纵截面，监测每个纵截面的烟气平均流速，得到分支管道不同纵截面位置的烟气流速分布曲线。从曲线上找到烟气流速分布均匀的截面，即为在线监测装置安装位置的纵截面。有横纵截面确定在线监测装置的安装点位。另一个分支管道在线监测装置安装位置与上述分支管道在线监测装置安装位置对称。

5、在线监测装置运行情况

在烟气数字化分析的基础上，工作人员确定出最佳的监测装置安装位置，然后对在线监测装置的运行情况进行检验。根据原有监测数据得知，烟气流量在300～800t/h之间，因此将在线监测装置的刻度流量设为1200t/h，最小流量为300t/h，最大流量为800t/h。然后利用数字化分析技术对管道烟气监测装置的运行情况进行检验。

仪表系数平均值为11.425，仪表线性度0.43%，符合监测精读的要求。从检测数据看，1200t/h时的压差为220.20Pa，300t/h时的压差为17.12Pa，满足烟气监测的信号要求。

6、结语

本文以火电厂烟气在线监测装置为例，采用数据化分析技术对检测装置进行了调整和优化，很好地满足了烟气环保监测管理的工艺需求，供业内人士参考。

参考文献

[1] 新形势下环境监测科技发展现状与展望，杨怡，《科学技术创新》，2018（17）

[2] 大数据技术在环境监测中的应用研究，李璐，《环境与发展》，2018（06）

[3] 大数据技术在环境监测中的应用，田琼，《环境与发展》，2019（3）