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DL／T 1606-2016 燃气轮机烟气排放测量与评估

作在制造商规定的环境条件下仪器的主要性能为

图3典型的氧分析仪功能图

表9氧分析仪主要性能规范

多数气体会表现出顺磁性，顺磁性会对氧气读数产生影响。这些影响相对于整个测量准确

表现出顺磁性T／CECS94-2019 建筑排水内螺旋管道工程技术规程及条文说明，顺磁性会对氧气读数产生影响。这些影响相对于整个测量准确度来

说，是可以忽略的。如果在各方协商一致下，该影响也可以考虑。

7.8烟度分析仪的规范

采用ISO5063：1978中所述方法进行测量。 烟度的测量并不是固体颗粒物的测量。需要测量固体颗粒物时，相关的测量方法见7.9。 燃气轮机排气烟度的浓度等级指定使用烟点数来计量，也被称为Bacharach数，烟点的计 ～9，其较低值与烟度的对数较低值对应。

7.8.2.1泵 (手动）

通过直径6mm的有效表面积，允许泵一次工作循环吸入160cm土5%的体积流量［每平方厘米的 有效表面积接近（570土28.5）cm的体积流量]，泵的冲程应为200mm左右。 注：如果烟取样温度偏离正常的环境温度，建议通过测量样品的温度并用修正曲线调整烟点数的读数至体积流量 为570cm²（每平方厘米有效表面积），对读数进行修正。 在将滤纸加入到夹缝中之前，事先应把夹滤纸的设备固定，使系统具有良好的气密性以确保泵在 开始操作和加热时烟气没有发生冷凝

外径为6mm，并满足7.8.2.1中的要求。

虑纸有（85土2.5）%的光学反射率。测量时，将滤纸放置在一个反射率大于75%的表面上，流 m/min（每立方厘米有效表面积）的净空气，穿过滤纸后会产生一个2kPa～10kPa的压降。

7.8.2.4灰度等级

由0～9十个等级组成，从白色到深灰色均等间隔分布。这些等级以标记的样品的形式存在，或者 通过光学反射率（85土2.5）%的纸基或塑料基获得。 每个等级的识别号以1/10递减，并以对于样品中入射光的反射部分所占百分数的形式表示。 标号0对应于纸基，例如，标号6即表示入射光的反射部分减少60%。 刻度上每个点上反射率的公差最多应为其反射率的3%。 如果刻度被透明的塑料盖保护，其作用是使测试点和标准等级都通过相同厚度的保护膜进行观 察。标准等级烟灰度计的直径约为20mm，中心圆孔的直径约为6mm

7.8.3烟点数的测定

拧开固定纸的设备，将滤纸插入泵的缝隙并拧紧设备。 将取样探头垂直地插入烟道，保证取样探头与烟道测孔之间有足够的气密性。 取样时可以采用手动泵或者电动泵。 当使用手动泵时，要进行十次吸气。每次吸气应是有规律的，持续时间为2s～3s。当操作人员不 再感到活塞的反应时，一次吸气结束。 拔出烟气中的取样探头，拧开固定装置并小心取出滤纸。

主意深浅最接近测试点的刻度值。 刻度间隔，需要特别注意估计中间等级。 应在烟道不同位置选取足够多的取样点 以确保获得具有代表性的结果

7.9固体颗粒物分析仪的规范

如果各方协商后需要测量固体颗粒物，应根据以下规定。 烟气及进入压气机空气中的固体颗粒物含量应采取质量分析法测量。在整个烟气/空气流体中获取 载有固体颗粒物的、具有代表性的样品，将颗粒物从样品中分离出来，再测量累计质量，累计质量与 取样的烟气/空气量有关。经试验各方协商，可对固体颗粒物进行附加分析，如颗粒尺寸分布、化学分 析，但分析方法不包含在本标准中。 光学方法如连续测量光的透射或散射光，虽然通常用于连续排放的测试，但对于与质量相关颗粒 物浓度，该方法受颗粒大小、尺寸分布、颗粒形状、颗粒密度及颗粒材料的某些光学性质的作用影响 光的透射或散射。在经过校准之后且认为校准后相关特性能够保持稳定的情况下，可以使用光学方法。

7.9.2取样探头的位置及取样系统的配置

固体颗粒物取样系统在安装时应与气体组分的取样系统是分别独立的两套系统。 固体颗粒物取样系统的主分离器可以布置于烟气/空气管道的内部（如图4所示）或外部（如图5 所示）。

图4质量法测量的固体颗粒物浓度取样系统 （主分离器在管道内侧）

某些特定烟气系统如不适合采用不锈钢材料，则应采用耐高温、耐腐蚀的材料组成，如材料为 取样探头、弯头、传输管线和分离器等，主分离器由一个过滤套组成。在固体颗粒物量较大井 时间内可能装满过滤套时，需要再加装一个预分离器，如旋风分离器。过滤套的材质应能够承 温度，且化学性质稳定，应足够细密，满足全部过滤颗粒样品的要求。

7.9.3主要性能指标

图5质量法测量的固体颗粒物浓度取样系统 （主分离器在管道外侧）

固体颗粒物分析系统（SPAS）的性能取决于代表性样品正确的采集、传输、分离与计量。 除非有先前试验证明并经试验各方协商同意，否则只有当采样横截面每平方米至少4个采样点 时，样品才应当被认为是有代表性的。通常取样点的个数在12～20之间。 同时，取样点截面应布置在任何类型的连续流动扰动（弯曲、膨胀、收缩等）的下游至少8D处 （Dh为水力直径）和上游2D处。如果这些条件在实际中无法实现，相应的尺寸可分别缩短至2Dh和 1Dh。在这种情况下，取样点的个数应当增加

样品采集时，应使用单孔取样探头。取样探头的设计和SPAS的操作过程中应保证空气动力直径小 于5um的颗粒由于不等速取样造成的偏差在土10%以内。取样探头轴向偏离角度应不超过土10°。固体 颜粒物取样探头示例如图6所示。 取样探头有效直径的选择取决于所取含尘气流的体积流速。在理想等速取样条件下（取样探头尖 头处的速度与取样管道截面中的速度相等），我们根据式（5）得到：

式中： 探头有效直径，m； v 烟气的体积流量，m²/s w烟气流速，m/s。

说明：5mm≤d30mm

说明：5mm≤d30mm

图6固体颗粒物取样探头示例

由于不等速采样导致的误差可利用图7（根据Belyaev和Levin等式）的相对斯托克斯数Stw

式中： dea—颗粒直径，m:

图7取样效率（根据Belvaev和Levin等式）

dpaPpaC St. w 18μ d.n

Ppa 颗粒的密度，kg/m； u 气体动力黏度，Pa·s; 气体速度，m/s； deff— 一探头有效直径，m; Cunningham滑移修正系数。 Cunningham滑移修正系数根据式（7）计算

J一一颗粒在气流中的阻力： 4一一气体分子的平均自由行程。 当气体分子的平均自由行程4与颗粒直径dpa的比值（即Knudsen数）接近1时，根据Stokes定 律这是颗粒在气流中的阻力J减小，此时进行Cunningham滑移系数修正。 根据Grassmann所述，J由式（8）计算得到

J =1.764 + 0.562 exp

弯头与传输管的设计及SPAS系统的操作过程中，应尽量减小由于布朗扩散、重力沉降、惯性沉 积、静电聚集和（或）热泳效等现象所导致的传输损失。管子尽可能短、垂直布置；如果可能的话，不 使用弯头，使用接地的金属管，以避免温度梯度等，方能在应用中均取得良好的效果。管子直径应不小 于5mm。如图8所示为采用内置式主分离器的取样系统，包括合适的弯管、探头、管道与分离器。

图8探头、弯头、管道和分离器装配图

固体颗粒应该被“完全地”从样品中分离出来。下面的做法已具有良好的实践经验：使用直径小 于10um的石英纤维过滤套，将其紧紧地填充在一个玻璃纤维筒里面，同时在主分离器之后，附加一个 祖挡过滤器以捕获残留的细颗粒

样品的体积流量应使用连续流量计按相关标准进行测量。应在过滤器打开前后，通过称出经细心 干燥后的过滤套与过滤套筒的质量，测量出颗粒质量。 根据7.9.3.3，应考虑包括已沉积在通道内部的颗粒质量。 无论样品质量大于100mg或小于0.1mg，称重都应具有1%的准确度。体积流量（相应的探头直径 如7.9.3.2中所述）应控制为在2h的取样时间内能获取足够质量的颗粒。 SPAS所能接受的取样烟气流中固体颗粒浓度的低限在1mg/m~5mg/m之间

测量的质量受测量系统的设计、安装、校准程序和测试过程影响。系统的设计与测试程序已在前 面讲述。 所取样品是否具有代表性可由碳平衡验证，即对比燃料中的碳含量和所测烟气中的碳含量（不包 括烟）。

仪器的标定是通过与标准气体比较来实现的。根据ISO6141：1984，标准气体混合物本身应具鉴 定证书。实际应用中通常的做法是，将标准气体与氮气制作标准气体混合物，其浓度约为分析仪测量 量程满刻度的60%和90%。 标准气体制造厂商应确保所提供的标准气体具有表10中的精确度。 一氧化碳和二氧化碳可制作成单组分或双组分混合物标准气体。在保证混合物特性稳定情况下， 也可将一氧化碳、二氧化碳与丙烷制作成三组分的混合物标准气体。 对于HC分析仪所使用的零气是指氧气含量为20%～22%，其余均为氮气的“人工合成”零空气， 其他类型仪表的零气均采用纯氮。这两种类型的零气的杂质满足以下要求： C≤1ppm; co≤1ppm; cO2≤100ppm; NO.≤1ppm; SO2≤1ppm 用户应确保供货商提供给自已的标准气体是满足以上要求的，还应确保供货商严格按以上要求生 产标准气体。

表10标准气体的浓度精确度

假定各组分气体均为理想气体，因此其摩尔浓度 创的。 体积浓度应以%或cm/m²（ppm）表示。

9.2干烟气与湿烟气的换算

气体样品中的水分被凝结出来后，认为测量值是“干态”下的，否则，认为是“湿态”下的。水 分的含量会带来“干态”和“湿态”测量结果的差异，其含量可以由试验各方协商通过计算或测量得 到。压气机进口的空气湿度、燃料中水的含量、燃料燃烧生成的水以及水或蒸汽的注入都应考虑进 去。该转换见式（9）：

9.3换算到特定的烟气氧含量

为了将测量结果与标准烟气相联系，可以参考式（10）将测量结果修正到某一特定氧含量下烟气 农度。 以15%氧气含量为基准，烟气中各组分i以体积浓度表示的排放值为：

其中，干空气的氧含量依据ISO2533：1975。 理论上，该修正可以应用到其他氧含量的“于态”或“湿态”的气体

标准工况及特定氧含量下的干烟气体积流量换算

以标准工况、15%的氧含量于烟气表示的排放值为

EMiu15,dy = EV15,dy M, L = EVi1s.dy · P.

摩尔质量（M）和标准参考密度见表C.1。 如摩尔质量单位为kg/kmol，浓度单位为cm/m²，则上述的排放值单位为mg/m。 对于NOx，其单位是mg/m²；对于SOx，其单位是mg/m；对于UHC，其单位是mg/m3。

9.5换算到与输出功率相关的排放值

与输出功率相关的排放值为

由式（13）计算得出

M,.9m Im D P

Im = Pi.wet M.. .M,.4mg P P

当Piwet的单位为cm/m，Qm，的单位为kg/s，P的单位为kW时，下式可以得到与输出 的值，单位为g/kWh。

EMi,p=Piwet M. P

注：摩尔质量Mo由假定完全燃烧条件下，通过燃料组分计算得出。任何蒸汽或水的注入都应加以考虑。 例如，典型的气体燃料甲烷（CH4）在相对湿度为60%、大气压力为101.3kPa、温度为15℃条件 下燃烧时，产生氧含量为15%的干烟气，并产生Mtor=28.463kg/mol的湿烟气。 典型的液体燃料正十二烷（C12H26）在相同条件下燃烧，产生Mn=28.753kg/mol的湿烟气

9.6换算到与燃料消耗量相关的排放值

与燃料消耗量相关的排放值由式（15）进行换算。

EMi,=EM.p qm.e

附录A （资料性附录） 试验结果与其评估的典型示例

表A.1排放试验的记录

附录B （资料性附录） 烟气主要成分的说明

基于碳氢化合物的液体燃料和气体燃料与氧气燃烧后生成最终产物二氧化碳与水蒸气，由于燃烧 不完全及其他成分的存在会产生其他燃烧产物

空气在高温下燃烧会产生NOx。当燃料中含有N时DB35／T 1853-2019 垃圾焚烧发电锅炉内部检验规范，其燃烧过程也会产生NOx。 燃料燃烧过程会产生NO与NO2，它们合称为NOr。本标准中，采用NO2来计算NO,的排放浓度

L4二氧化碳、一氧化碳与未燃烧的碳氢化合物

二氧化碳（CO2）是碳氢化合物完全燃烧的产物。而一氧化碳（CO）则是不完全燃烧的产物，这 可能是由于燃料/空气混合不完全（雾化、蒸发及混合不均）和燃烧结束过早产生的冷区域而引起的。 空气供给不足和燃料在燃烧区域滞留时间太短也是原因之一。 上述特征还可阻止部分碳氢化合物被完全氧化，从而产生未燃烧碳氢化合物。

通过Bacharach方法（见ISO5063）测得的烟由烟气中存在的所有颗粒组成，这些颗粒将 harach过滤器上沉积物的反射率。

烟包括燃烧反应生成的各种固体产物， 它们是不完全燃烧的产物。通常出现在冷区域或富燃料区。 燃料中的灰分和进入燃气轮机的任何粉尘也会对颗粒物的测量结果产生影响DB11／T 1322.86-2019 安全生产等级评定技术规范 第86部分：金属非金属矿产资源地质勘探单位，而对测量结果 的是在安装时进入烟道、管道及锅炉等其他附属设备中的赃物及铁锈

附录C （资料性附录） 气体组分的物理性质