膜分離法煙氣水分回收的不確定度評(píng)定

文_丁寧 河北冀研能源科學(xué)技術(shù)研究院有限公司

研究表明，膜法回收煙氣水分受煙氣流量、煙氣溫度、冷卻水流量、冷卻水溫度等因素影響。由于煙氣水分回收過(guò)程中存在多種不確定因素，如何科學(xué)、準(zhǔn)確地表征煙氣回收水量，對(duì)于膜系統(tǒng)工藝性能研究及合理評(píng)估至關(guān)重要。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于利用膜分離技術(shù)回收煙氣水分的研究涉及模型計(jì)算、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等多個(gè)方面，但是鮮少涉及對(duì)回收水量測(cè)定結(jié)果的不確定度判定，這對(duì)于實(shí)際應(yīng)用非常不利。

有鑒于此，本文從煙氣回收水量測(cè)算不確定度的根源入手，依據(jù)JJF1059-2012測(cè)量不確定度評(píng)定與表示等有關(guān)規(guī)范，全面分析各種影響因素對(duì)膜法煙氣水分回收測(cè)試結(jié)果不確定度的影響，通過(guò)建立膜法煙氣水分回收不確定度的評(píng)定方法對(duì)測(cè)量過(guò)程進(jìn)行不確定度評(píng)定，確定影響測(cè)量結(jié)果不確定度的因素，為科學(xué)研究和準(zhǔn)確評(píng)價(jià)膜系統(tǒng)回收水量提供重要的依據(jù)。

1 不確定度評(píng)定方法

1.1 直接測(cè)量參數(shù)的不確定度評(píng)定

1.1.1 A類不確定度

根據(jù)A類不確定度判定原理可知，整個(gè)分析過(guò)程均需要在現(xiàn)場(chǎng)采用重復(fù)性不間斷方法測(cè)量各個(gè)參數(shù)數(shù)據(jù)。對(duì)測(cè)量參數(shù)xi進(jìn)行n次重復(fù)性獨(dú)立測(cè)量，求得量值xi的算術(shù)平均值及樣本標(biāo)準(zhǔn)差s(xi)，根據(jù)以下公式計(jì)算測(cè)量值xi的A類不確定度uA(xi)。

式中

若用m臺(tái)測(cè)量裝置測(cè)同一參數(shù)，則：

1.1.2 B類不確定度

通過(guò)測(cè)量?jī)x器設(shè)備本身的不確定度、采樣過(guò)程中的不確定度、測(cè)量設(shè)備讀數(shù)的不確定度等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的方法來(lái)評(píng)定的不確定度稱為B類不確定度。工程中一般根據(jù)測(cè)量裝置的校準(zhǔn)或鑒定證書(shū)提供的數(shù)據(jù)、準(zhǔn)確度的等級(jí)和級(jí)別確定。

1.1.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

不確定度的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用方和根合成方法，即單個(gè)測(cè)量參數(shù)xi的總不確定度等于A類、B類不確定度的平方和的開(kāi)平方根，用表示。

1.2 間接測(cè)量參數(shù)的不確定度評(píng)定

1.2.1 煙氣流量

煙氣流速及煙氣量可通過(guò)測(cè)量煙道內(nèi)煙氣動(dòng)壓、靜壓及溫度等數(shù)據(jù)參數(shù)計(jì)算得出，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算可得煙氣量為：

對(duì)公式（7）求偏導(dǎo)，煙氣流量測(cè)量參數(shù)不確定度為：

1.2.2 冷卻水流量

冷卻水流量計(jì)算公式為

式中v為冷卻水流速，m/s；d為冷卻水管道外徑,mm；b為冷卻水管道厚度,mm。

對(duì)公式求偏導(dǎo)，冷卻水流量測(cè)量參數(shù)的不確定度為：

1.3 煙氣水分回收測(cè)定結(jié)果的不確定度評(píng)定

1.4 煙氣水分回收測(cè)定結(jié)果的不確定度評(píng)定

為定量評(píng)估各參數(shù)對(duì)最終結(jié)果不確定度的影響程度, 給出不確定度影響因子 的定義。設(shè)回收水量Q由多個(gè)參數(shù)xi計(jì)算得到, 由測(cè)量值xi導(dǎo)致不確定度影響最終結(jié)果不確定度的百分比為影響因子, 有：

2 不確定度評(píng)定實(shí)例

以煙氣量9547.8m3/h、冷卻水流量9.030t/h測(cè)試工況為例，煙氣水分回收不確定度計(jì)算如表1所示。合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度

測(cè)試結(jié)果表明：冷卻水溫度、冷卻水流量、煙氣溫度影響因子數(shù)值較大，其對(duì)結(jié)果的不確定度影響較大。為降低膜法煙氣水分回收測(cè)試結(jié)果的不確定度，應(yīng)提高冷卻水溫度、冷卻水流量、煙氣溫度等參數(shù)的測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度；冷卻水進(jìn)出口壓力對(duì)測(cè)量結(jié)果的不確定度影響較小，可以忽略。

表1 煙氣水分回收不確定度計(jì)算結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了煙氣水分回收不確定度評(píng)定分析方法，通過(guò)實(shí)例計(jì)算，得出冷卻水溫度、冷卻水流量、煙氣溫度是析出水量測(cè)試結(jié)果不確定度的主要來(lái)源。因此，為提高煙氣回收水量的計(jì)算結(jié)果的可信程度，應(yīng)嚴(yán)格控制冷卻水溫度、冷卻水流量、煙氣溫度的測(cè)量精度。測(cè)量過(guò)程中，保證試驗(yàn)工況運(yùn)行期間的穩(wěn)定、提高重復(fù)性測(cè)量次數(shù)可大大減少不確定因素的影響。