烟气参数测定

01 · 开篇引入

为什么它是所有实验的第一步

做任何污染控制性能实验，你都要先回答一个问题："这台设备每小时处理了多少烟气？" 流量算不出来，除尘效率的分母就没有，后面的浓度折算、达标判定、年排放量核算全都无从谈起。

而流量不能直接测——烟道那么大、烟气那么热，没有流量计能装上去。行业里的做法是：用一根皮托管测出动压，再由动压反算流速，最后乘断面面积得到流量。这个过程里有两处最容易出错：动压到流速是平方根关系（不是线性），以及从工况流量到标态干基流量的折算。

📏

皮托管测的是"差压"

全压减去静压等于动压。动压正比于流速的平方——所以反过来算流速要开根号。动压翻 4 倍，流速只翻 1 倍，这是本实验最核心的一条。

原理

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温度改变密度

烟气温度从 50 ℃ 升到 300 ℃，密度掉到原来的六成左右。同样是 120 Pa 的动压，算出的流速要高出三成——温度不测准，流速必然错。

状态参数

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要折到标态干基

排放标准、浓度限值都是按标准状态、干烟气给的。所以工况流量必须同时扣掉温度和含湿量——少扣一项，浓度折算就系统性偏离。

折算

02 · 科学原理

四个式子，从一根皮托管到标准立方米

下面的式子就是模拟台的算法。看懂第四步，你就明白为什么"含湿量测漏了"是致命问题。

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① 动压 → 流速（平方根关系）

这是本实验的核心公式。流速与动压的平方根成正比——流速加倍，动压要翻四倍。反过来讲：动压测得不准，经过开方后误差会被压缩，但仍然是系统性偏差。

v = K_p · √( 2·Δp / ρ )
（Δp=动压 Pa　ρ=湿烟气密度 kg/m³）

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② 皮托管系数 K_p

标准型皮托管取 1.00，S 型（靠背式）因结构修正，通常取 0.84。用错系数会造成约 16–19% 的系统性偏差——而且这个偏差会一路传进效率计算里，非常隐蔽。

标准型 K_p = 1.00　｜　S 型 K_p ≈ 0.84

🌡️

③ 湿烟气密度

按理想气体状态方程，分别算干烟气与水蒸气的实际密度再加权平均。温度越高、含湿量越大，密度越小，同样动压下流速越高。

ρ = (1−X_w)·ρ_dg + X_w·ρ_wv　（X_w = 含湿量体积分数）
ρ_dg = 1.34 · 273/(273+t)　ρ_wv = 0.804 · 273/(273+t)

🔄

④ 折算到标态干基

工况流量乘断面面积得到体积流量；再同时扣掉温度（273/(273+t)）和含湿量（1−X_w），才得到可以和排放标准比对的标态干基流量。这两项一个都不能少。

Q = v · A · 3600　（A = 烟道断面积 m²）
Q_nd = Q · (1−X_w) · 273/(273+t)

把四条连起来看：温度同时出现在密度（决定流速）和折算系数（决定最终流量）里，而且两次影响方向相反——温度升高，工况流速变大，但折算回标态时又被压回来。结果是：同一根皮托管、同一个动压，高温烟气的标态干基流量反而更小。这个反直觉的结论，是本实验最容易考也最容易错的地方。这也解释了为什么现场核查一定要核对温度与含湿量的原始记录——它们直接决定了排放量算多算少。

03 · 实验流程

五步走完，顺序不能乱

测点布设、采样与计算按固定污染源排气监测相关标准（GB/T 16157、HJ/T 397 等）执行。下面五步是标准链路，顺序错了数据就废了——模拟台里会直接拦你。

STEP 1

测点布设与断面检查

按标准要求选取测量断面与测点数（一般在弯头下游足够长的直管段上，避开涡流与回流区），量取烟道断面尺寸。断面积是后面算流量的乘数，量错就直接等比错。

STEP 2

测烟气温度与大气压

温度必须最先测——它决定了湿烟气密度，没有密度就无法把动压换算成流速。同时记录大气压，用于后续标态折算。

STEP 3

测静压与全压，算动压

在同一测点、同一时刻读取静压与全压，两者之差即动压。皮托管必须正对气流方向，偏斜会显著低估动压。每个测点重复读数取平均。

STEP 4

测含湿量，算湿烟气密度

用干湿球法或重量法测含湿量。这一步最容易被跳过——而它同时影响密度（流速）和干基折算（流量），漏测等于两个地方同时错。

STEP 5

计算流速、工况流量与标态干基流量

按上述公式逐级换算：动压 → 流速 → 工况流量 → 标态干基流量。同时核对流速是否落在合理区间（固定污染源一般 5–30 m/s），偏离过大要回头检查测点与皮托管。

🔬 烟气参数测定 · 交互模拟台

⏳ 未开始

① 按顺序完成五步测量（顺序错误会被阻断）

皮托管动压 Δp　120 Pa

注意看曲线的形状——动压翻 4 倍，流速才翻 1 倍。所以低动压区测不准的代价很大，高动压区反而不敏感。

烟气温度 t　140 ℃

温度升高 → 密度下降 → 同样动压下流速变高；但折算回标态时又被压回来，标态干基流量反而更小。

烟气含湿量 X_w　8.0 %

含湿量同时影响密度和干基折算。漏测这一项，两个环节一起错。

皮托管类型

用错系数会造成约 16–19% 的系统性偏差，而且会一路传进效率计算。

实时读数（烟道 φ1.2 m，断面积 1.131 m²，按常压计）

烟气流速 v

—

m/s

湿烟气密度 ρ

—

kg/m³

工况流量 Q

—

m³/h

标态干基流量 Q_nd

—

m³/h

当前工况 v(Δp) 参考工况（140℃／8% 含湿）当前动压

参考曲线固定为 140 ℃、含湿量 8% 的典型燃煤锅炉工况，用于对比"温度／含湿量一变，同一条曲线会整体平移"。

05 · 总结与黄金法则

四条红线，考场和现场都会考

1️⃣

动压要多点测量取平均

烟道断面上速度分布不均匀，靠近管壁处明显偏低。只测中心一点，会把流量算高。测点数量和位置按标准来，不是随便找一处插进去。

测点红线

2️⃣

皮托管必须正对气流

皮托管偏斜时读到的是"全压与静压的混合值"，动压被低估、流速算小、流量算少。对着气流方向插到底，再回抽约 1/3，是标准动作。

方向红线

3️⃣

含湿量不能漏测

含湿量同时进入密度和干基折算两处。漏测或估错，等于流速和流量一起系统性偏离，而后面所有浓度折算都建立在这两个数上——错误会被完整地放大到排放量里。

折算红线

4️⃣

温度与静压必须同步记录

温度是密度和折算系数的输入，静压进入标态折算。它们随时间波动，必须与动压同批次、同时间记录，不能事后补、也不能拿别的时段的数据凑。

同步红线

这个实验真正要练的能力：面对"实测排放浓度与在线监测数据对不上"，能分清是测点问题（断面位置不合规／测点太少／涡流区）、操作问题（皮托管偏斜／系数用错／漏测含湿量）、还是折算问题（基准氧含量未折算／湿基干基混用／标态换算错误）。这三类里，折算类错误最隐蔽、也最常被忽略——数据看起来每一步都对，只是基准不一致。看懂这一层，才算真正会读监测报告。

本页模型边界：按理想气体状态方程计算湿烟气密度，干烟气与水的标准状态密度分别取 1.34 与 0.804 kg/m³；压力按常压 101325 Pa 近似（未计入烟道静压），烟道按 φ1.2 m 圆形断面。实测中静压、烟气组分（CO₂/O₂ 含量）、测点速度分布都会影响结果。曲线用于教学演示，不作为工程设计或达标判定依据。

教材对应位置：第三部分「大气污染控制实验」的开篇前置测量，也是模块 1、2 所有监测实验的共用基础。

标准号	标准名称	状态	本页用途
GB/T 16157-1996	固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法	现行	—
HJ/T 397-2007	固定源废气监测技术规范	现行	—

烟气参数测定前置测量与折算

烟气参数测定
前置测量与折算