本發(fā)明涉及工業(yè)爐窯煙氣排放領(lǐng)域，尤其涉及在過(guò)剩空氣燃燒環(huán)境下一種插入式煙氣流量測(cè)量方法及裝置。

背景技術(shù)：
我國(guó)鋼鐵行業(yè)各種爐窯排放的煙氣余熱回收利用率僅為30%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家水平，隨著節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的日益重視，加強(qiáng)低品位余熱/廢熱資源的回收利用將是我國(guó)鋼鐵企業(yè)未來(lái)發(fā)展的主攻方向之一。在煙氣余熱回收中，首先要對(duì)煙氣的余熱量進(jìn)行評(píng)估，這就涉及到煙氣溫度和流量的測(cè)量，通過(guò)煙氣流量、煙氣溫度以及煙氣物性可以對(duì)余熱量進(jìn)行計(jì)算，以便確定回收潛力、回收方案以及余熱的潛在效益。溫度可以通過(guò)溫度計(jì)輕易測(cè)得，物性可以查得，但煙氣流量往往不便于得到，并且中低溫?zé)煔庥酂岬睦么饲安⑽词艿饺藗冎匾暥S多廠(chǎng)礦企業(yè)往往忽略如何獲得工業(yè)爐燃燒后的煙氣流量的檢測(cè)。因此，如何準(zhǔn)確、方便、實(shí)時(shí)地測(cè)量煙氣流量，是煙氣余熱利用前的一項(xiàng)重要工作。目前，工業(yè)上獲得煙氣流量的方法主要是流量直接測(cè)量和通過(guò)燃料換算。燃料換算法方面。工業(yè)爐中為保證充分燃燒、空氣往往過(guò)量，并且空氣往往是從多個(gè)途徑、不同位置根據(jù)燃燒狀況實(shí)時(shí)地?fù)饺胍哉{(diào)節(jié)燃燒，空氣量往往很難準(zhǔn)確得知或測(cè)量得到。因而通過(guò)燃料作理論換算很難對(duì)空氣量的影響進(jìn)行準(zhǔn)確把握。流量直接測(cè)量方面。往往需要在管道安裝之初進(jìn)行設(shè)計(jì)和布置，測(cè)量方法上主要是流量計(jì)測(cè)量，從結(jié)構(gòu)上大致可分為容積式流量計(jì)、渦輪式流量計(jì)、差壓式流量計(jì)等，根據(jù)安裝位置劃分又可概括為插入式流量計(jì)和非插入式流量計(jì)。這些流量計(jì)基本可以滿(mǎn)足工業(yè)各種測(cè)量要求，但是在煙氣余熱回收方面往往差強(qiáng)人意。具體表現(xiàn)為：①測(cè)量原理方面。常規(guī)測(cè)量原理一般基于速度、壓力或動(dòng)量衍生而來(lái)，物性參數(shù)的波動(dòng)、分布的不均勻或是測(cè)量點(diǎn)選擇不合適就容易導(dǎo)致測(cè)量偏差較大，不可靠。②在操作性方面?；谒俣然騽?dòng)量的流量計(jì)，在實(shí)際測(cè)量中操作性差，尤其在大截面管道內(nèi)，速度分布情況不易掌握，不同測(cè)量點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致很大差異；基于壓差的流量計(jì)方面，普遍都是基于節(jié)流裝置設(shè)計(jì)而成，易導(dǎo)致低流量排煙不暢或測(cè)量不準(zhǔn)。③在安裝方面。一方面，煙氣管道往往非常大，不適合常規(guī)流量計(jì)的安裝；另一方面，目前煙氣余熱回收主要應(yīng)用于已有工業(yè)爐的節(jié)能改造，常規(guī)流量計(jì)，如渦輪式流量計(jì)、文丘里管、靶式流量計(jì)等非插入式需要在鋪設(shè)管道時(shí)嵌入進(jìn)去，此時(shí)往往難以應(yīng)用。現(xiàn)有的中國(guó)專(zhuān)利201020121691.8中公開(kāi)了一種插入式煙氣流量計(jì)，該技術(shù)采用一根受力桿插入煙道內(nèi)以接受不同速度下的壓力信號(hào)，該裝置包括：插入被測(cè)管道的檢測(cè)桿和力電轉(zhuǎn)換元件。檢測(cè)桿與力電轉(zhuǎn)換元件連接，力電轉(zhuǎn)換元件與變換電路連接，檢測(cè)桿與固定外殼通過(guò)支撐座連接，變換電路通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與固定外殼內(nèi)的力電轉(zhuǎn)換元件連接，固定外殼與被測(cè)管道焊接。該裝置屬于插入式流量計(jì)，克服了非插入式流量計(jì)的許多問(wèn)題，但在高溫?zé)煔鉁囟炔▌?dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)檢測(cè)桿應(yīng)力及彈性系數(shù)劇烈變化，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于檢測(cè)氧含量的插入式煙氣流量測(cè)量方法及測(cè)量裝置，通過(guò)測(cè)量煙氣中的氧氣含量，再根據(jù)燃料的組份和流量來(lái)推算煙氣流量，安裝布置方便，為現(xiàn)存無(wú)流量檢測(cè)的排煙管道中煙氣流量測(cè)量提供了方便可行的測(cè)量裝置和測(cè)量方法。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于檢測(cè)氧含量的插入式煙氣流量測(cè)量方法，通過(guò)對(duì)煙氣中含氧量的檢測(cè)并通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算處理來(lái)測(cè)量實(shí)際煙氣流量，包括以下步驟：步驟一、從數(shù)據(jù)處理裝置輸入端輸入燃料的各組分含量和燃料流量，在數(shù)據(jù)處理裝置中根據(jù)燃料的各組分含量及其中可燃成分的化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算得到該燃料的理論空氣比，同時(shí)還根據(jù)完全燃燒殘余空氣組分計(jì)算得到該燃料的理論煙氣比，再根據(jù)燃料流量通過(guò)公式1計(jì)算出理論空氣流量、通過(guò)公式2計(jì)算出理論煙氣流量；理論空氣流量＝燃料流量×理論空氣比公式1理論煙氣流量＝燃料流量×理論煙氣比公式2步驟二、通過(guò)氧含量檢測(cè)裝置測(cè)量探頭探測(cè)得到煙氣中的氧含量，傳輸至數(shù)據(jù)處理裝置，利用氧含量通過(guò)公式3計(jì)算出過(guò)?？諝饬?；過(guò)剩空氣量＝（過(guò)?？諝庀禂?shù)－1）×理論空氣流量公式3其中：過(guò)剩空氣系數(shù)＝實(shí)際空氣流量÷理論空氣流量＝21%÷（21%－氧含量）步驟三、通過(guò)公式4計(jì)算出實(shí)際煙氣流量。實(shí)際煙氣流量＝理論煙氣流量+過(guò)?？諝饬抗?一種基于檢測(cè)氧含量的插入式煙氣流量測(cè)量裝置，包括數(shù)據(jù)處理裝置和氧含量檢測(cè)裝置，所述氧含量檢測(cè)裝置的數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)處理裝置的輸入端相連，數(shù)據(jù)處理裝置的輸入端與上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連，氧含量檢測(cè)裝置通過(guò)安裝支座固定安裝在排煙管的外壁上，氧含量檢測(cè)裝置內(nèi)的測(cè)量探頭伸入到排煙管中。所述的測(cè)量探頭外套裝有保護(hù)套，測(cè)量探頭的頂端伸出保護(hù)套。所述數(shù)據(jù)處理裝置包括數(shù)據(jù)處理模塊、燃料流量輸入模塊、參數(shù)初設(shè)定模塊和顯示模塊，所述燃料流量輸入模塊和參數(shù)初設(shè)定模塊的輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊相連，所述數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端與顯示模塊的輸入端相連。本發(fā)明基于檢測(cè)氧含量的插入式煙氣流量測(cè)量方法及測(cè)量裝置通過(guò)測(cè)量煙氣中的氧氣含量，再根據(jù)燃料的組份和流量來(lái)推算煙氣流量，由于氣體組分是均勻分布的，露點(diǎn)溫度以上，氣體組分含量不隨溫度變化而變化,對(duì)于大管徑截面流速分布不均的場(chǎng)合有較好適應(yīng)性，所以得到的煙氣流量不受煙氣流速的影響，對(duì)于低流速情況下，仍然能很好的測(cè)量到數(shù)據(jù)，不受溫度波動(dòng)的影響；本發(fā)明的裝置為插入式結(jié)構(gòu)，便于安裝布置，容易對(duì)已有管道進(jìn)行改造安裝，從而克服了已有管道難以進(jìn)行流量測(cè)量的問(wèn)題；并且，本發(fā)明對(duì)于氣體燃料而言測(cè)量準(zhǔn)確度高，計(jì)算基于精確測(cè)量得到的氧含量，在氣體燃料成分基礎(chǔ)上，能準(zhǔn)確的計(jì)算出煙氣含量，為現(xiàn)存無(wú)流量檢測(cè)的排煙管道中煙氣流量測(cè)量提供了方便可行的測(cè)量裝置和測(cè)量方法。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明基于檢測(cè)氧含量的插入式煙氣流量測(cè)量裝置的工作流程框圖；圖2為本發(fā)明基于檢測(cè)氧含量的插入式煙氣流量測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：1數(shù)據(jù)處理裝置2、氧含量檢測(cè)裝置、3安裝支座、4排煙管、5測(cè)量探頭、6保護(hù)套、11數(shù)據(jù)處理模塊、12燃料流量輸入模塊、13參數(shù)初設(shè)定模塊、14顯示模塊。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明表述的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。實(shí)施例1一種基于檢測(cè)氧含量的插入式煙氣流量測(cè)量方法，通過(guò)對(duì)煙氣中含氧量的檢測(cè)并通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算處理來(lái)測(cè)量實(shí)際煙氣流量，包括以下步驟：步驟一、從數(shù)據(jù)處理裝置1輸入端輸入燃料的各組分含量和燃料流量，在數(shù)據(jù)處理裝置1中根據(jù)燃料的各組分含量及其中可燃成分的化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算得到該燃料的理論空氣比，同時(shí)還根據(jù)完全燃燒殘余空氣組分計(jì)算得到該燃料的理論煙氣比，再根據(jù)燃料流量通過(guò)公式1計(jì)算出理論空氣流量、通過(guò)公式2計(jì)算出理論煙氣流量；理論空氣流量＝燃料流量×理論空氣比公式1理論煙氣流量＝燃料流量×理論煙氣比公式2步驟二、通過(guò)氧含量檢測(cè)裝置2測(cè)量探頭探測(cè)得到煙氣中的氧含量，傳輸至數(shù)據(jù)處理裝置1，利用氧含量通過(guò)公式3計(jì)算出過(guò)?？諝饬?；過(guò)?？諝饬浚剑ㄟ^(guò)?？諝庀禂?shù)－1）×理論空氣流量公式3其中：過(guò)剩空氣系數(shù)＝實(shí)際空氣流量÷理論空氣流量＝21%÷（21%－氧含量）步驟三、通過(guò)公式4計(jì)算出實(shí)際煙氣流量。實(shí)際煙氣流量＝理論煙氣流量+過(guò)?？諝饬抗?如圖2所示，一種基于檢測(cè)氧含量的插入式煙氣流量測(cè)量裝置，包括數(shù)據(jù)處理裝置1和氧含量檢測(cè)裝置2，氧含量檢測(cè)裝置2主要是基于市場(chǎng)現(xiàn)有的氧量計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及傳送，可選用成型產(chǎn)品，所述氧含量檢測(cè)裝置2的數(shù)據(jù)輸出端與數(shù)據(jù)處理裝置1的輸入端相連，數(shù)據(jù)處理裝置1的輸入端與上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相連，氧含量檢測(cè)裝置2通過(guò)安裝支座3固定安裝在排煙管4的外壁上，氧含量檢測(cè)裝置2內(nèi)的測(cè)量探頭5伸入到排煙管4中。本裝置可進(jìn)一步描述為，為了防止高溫?zé)煔獾牟▌?dòng)，造成的測(cè)量數(shù)值變化，影響測(cè)量精度，所述的測(cè)量探頭5外套裝有保護(hù)套6，測(cè)量探頭5的頂端伸出保護(hù)套6。在本發(fā)明中，所述數(shù)據(jù)處理裝置1包括數(shù)據(jù)處理模塊11、燃料流量輸入模塊12、參數(shù)初設(shè)定模塊13和顯示模塊14；燃料流量輸入模塊12的作用主要是傳送燃料流量數(shù)據(jù)，對(duì)于已經(jīng)有流量檢測(cè)的應(yīng)用場(chǎng)合可直接將其信號(hào)數(shù)據(jù)傳遞給數(shù)據(jù)處理模塊11，參數(shù)初設(shè)定模塊13對(duì)不同燃料的成分進(jìn)行初始設(shè)定，為數(shù)據(jù)處理模塊11提供計(jì)算依據(jù)；所述燃料流量輸入模塊12和參數(shù)初設(shè)定模塊13的輸出端與數(shù)據(jù)處理模塊11相連，所述數(shù)據(jù)處理模塊11的輸出端與顯示模塊14的輸入端相連。如圖1所示，本發(fā)明基于檢測(cè)氧含量的插入式煙氣流量測(cè)量裝置進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)，通過(guò)測(cè)量探頭5測(cè)量煙氣中氧的含量并將模擬信號(hào)傳送給氧含量檢測(cè)裝置2，氧含量檢測(cè)裝置2輸出數(shù)字信號(hào)傳送給數(shù)據(jù)處理模塊11，同時(shí)燃料流量輸入模塊12將得到的燃料實(shí)時(shí)投放量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號(hào)后傳送數(shù)據(jù)處理模塊11，由參數(shù)初設(shè)定模塊13對(duì)相應(yīng)燃料的成分進(jìn)行設(shè)定后，數(shù)據(jù)處理模塊11會(huì)計(jì)算出最終煙氣流量并發(fā)送給顯示模塊14予以顯示某企業(yè)加熱爐燃用一種氣體燃料，在其D2500煙道上即排煙管4上安裝氧含量檢測(cè)裝置，具體為通過(guò)安裝支座3固定安裝在排煙管4的外壁上，氧含量檢測(cè)裝置2內(nèi)的測(cè)量探頭5伸入到排煙管4中，測(cè)量探頭5外套裝有保護(hù)套6，測(cè)量探頭5的頂端伸出保護(hù)套6；實(shí)際測(cè)得煙氣中含氧量為5%，并上傳至數(shù)據(jù)處理裝置1。燃料流量輸入模塊12從上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中得到該燃料組分為：H260%、CO8%、CH426%、N24%、CO22%，實(shí)際燃燒燃料流量為3萬(wàn)立方米/小時(shí)。實(shí)際煙氣流量測(cè)量計(jì)算過(guò)程如下：根據(jù)該燃料各可燃成分以下化學(xué)反應(yīng)方程式1)H2+0.5O2→H2O2)CO+0.5O2→CO23)CH4+2O2→CO2+2H2O計(jì)算：理論空氣比＝（0.5×H260%＋0.5×CO8%＋2×CH426%）÷21%＝4.095理論煙氣比＝（1×60%H2＋1×8%CO＋3×26%CH4＋4%N2＋2%CO2）＋理論空氣比×（1-21%）＝4.755理論空氣比為燃料氣體體積與完全燃燒所需空氣體積之比理論煙氣比為燃料氣體體積與完全燃燒后所得煙氣體積之比根據(jù)煙氣中含氧量為5%，計(jì)算：過(guò)量空氣系數(shù)＝21%÷（21%－氧含量）＝1.31根據(jù)公式1，計(jì)算理論空氣流量＝燃料流量×理論空氣比＝12.285萬(wàn)立方米/時(shí)根據(jù)公式2，計(jì)算理論煙氣流量＝燃料流量×理論煙氣比＝14.265萬(wàn)立方米/時(shí)根據(jù)公式3，計(jì)算過(guò)剩空氣量＝（過(guò)?？諝庀禂?shù)－1）×理論空氣流量＝3.808萬(wàn)立方米/時(shí)根據(jù)公式4，計(jì)算實(shí)際煙氣流量＝理論煙氣流量+過(guò)?？諝饬浚?8.073萬(wàn)立方米/時(shí)應(yīng)注意，此實(shí)際煙氣流量值為煙氣處于燃料供應(yīng)工況條件下的煙氣流量值，而不是煙氣在排煙管4內(nèi)的流量值，燃料供應(yīng)工況條件包括燃料壓力和燃料溫度，如果需要排煙管4內(nèi)的煙氣流量，根據(jù)排煙管4內(nèi)的溫度和壓力轉(zhuǎn)換即可。