[0001] 本实用新型属于生产能源环保管理领域，涉及一种燃气烟气污染物排放管控系统。

[0002] 气体燃料是工业生产中常用的能源介质，由于各类燃气中一般都含有S、N等组分，导致燃气用户/设备的燃烧烟气中出现一定浓度的SO2、NOx等大气污染物，成为工业企业生产中环境保护关注的重点。

[0003] 在实际应用中，燃气发生源与燃气用户/设备一般都通过燃气管网进行连接形成整个燃气系统。特别对于一些大型工业企业，燃气系统一般较为复杂，多个燃气发生源和多个燃气用户/设备通过复杂的管网相连，而各燃气发生源的燃气组份存在差异，由于通过管网对燃气进行输配，实际达到各燃气用户/设备的燃气组份难以跟踪，特别是S、N等元素造成烟气排放污染的组分来源难以追踪，燃气用户/设备的烟气环保排放只能进行结果管控，而对于造成燃烧排放超标的具体原因无法追溯，难以实现燃气用户/设备的烟气环保排放的有效管控。实用新型内容

[0004] 有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种燃气烟气污染物排放管控系统，通过数据监测仪对燃气系统中各气源的燃气组分、供气参数以及各燃气用户/设备的用气参数以及燃烧运行参数监测，利用燃气管网流动分析仪计算得到各燃气用户/设备的烟气污染物排放情况，并通过管控终端实现排放污染物的实时监控和预测分析。

[0005] 为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

[0006] 一种燃气烟气污染物排放管控系统，包括：数据监测仪、数据采集及传输模块、燃气管网流动分析仪以及管控终端；

[0007] 所述数据采集及传输模块分别与数据监测仪、燃气管网流动分析仪以及管控终端连接，采集数据监测仪监测的数据，并上传给燃气管网流动分析仪和管控终端；

[0008] 所述燃气管网流动分析仪与管控终端连接，将分析出的结果发送给管控终端，在管控终端进行可视化显示。

[0009] 优选的，所述数据监测仪包括：流量计、压力计、温度计、燃气成分分析仪及烟气成分分析仪。

[0010] 优选的，所述流量计、压力计、温度计、燃气成分分析仪及烟气成分分析仪分别安装在燃气管网系统的各个气源设备、燃气用户设备、烟道直管段或燃气混合站出口处主管线出口处。

[0011] 优选的，所述数据监测仪通过网络接口与数据数据采集及传输模块连接。

[0012] 优选的，所述管控终端还设置有报警装置。

[0013] 本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过数据监测仪对燃气系统中各气源的燃气组分、供气参数以及各燃气用户/设备的用气参数以及燃烧运行参数监测，利用燃气管网流动分析仪计算得到各燃气用户/设备的烟气污染物排放情况，并通过管控终端实现排放污染物的实时监控和预测报警，帮助工业企业从源头上管控燃气污染排放，有利于提高工业燃气燃烧过程的污染物防控水平。

[0014] 本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

[0019] 以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0020] 其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

[0021] 本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

[0022] 请参阅图1～图2，图1为本实用新型提供的一种燃气烟气污染物排放管控系统，包括：数据监测仪、数据采集及传输模块、煤气管网流动分析仪以及管控终端。数据采集及传输模块分别与数据监测仪、煤气管网流动分析仪以及管控终端连接，采集数据监测仪监测的数据，并上传给煤气管网流动分析仪和管控终端。煤气管网流动分析仪与管控终端连接，将分析出的结果发送给管控终端，在管控终端进行可视化显示。

[0023] 优选的，数据监测仪包括：流量计、压力计、温度计、煤气成分分析仪及烟气成分分析仪等仪表。其中，流量计、压力计、温度计、煤气成分分析仪及烟气成分分析仪分别安装在煤气管网系统的各个气源设备和煤气用户设备处。

[0024] 优选的，数据监测仪通过网络接口与数据数据采集及传输模块连接。

[0025] 优选的，管控终端还设置有报警装置，如声控报警装置、指示灯报警系统等。

[0026] 实施例1：

[0027] 对某钢铁企业高炉煤气管网安装相应仪表进行参数检测，布置图如图2所示。在本实例中，数据监测模块采用流量计、压力计、温度计、煤气成分分析仪及烟气成分分析仪监测煤气系统以下数据：

[0028] 气源G1～G5的实时煤气供应流量、压力、温度；煤气组分含量，包括H2、CO、CH4、C2H4、C3H8、CO2、N2、H2O、O2等，以及煤气中总硫、总氮含量；

[0029] 煤气用户C1～C14的实时煤气消耗流量、压力、温度；

[0030] 煤气用户C2、C7、C8、C9、C12、C13及C14需要分析烟气的污染排放，所以还需要检测其助燃空气流量、排烟残氧浓度以及排烟温度。

[0031] 所采用的流量计、压力计、温度计、煤气成分分析仪安装在煤气混合站出口处主管线上；烟气成分分析仪、烟气温度计及流量计安装在烟道直管段。所有检测仪表通过网络接口由所述的监测信息传输模块通过网络进行各检测数据的采集，并根据需要分别传输给模型分析仪及管控终端。

[0032] 该管控系统的控制流程：煤气管网流动分析仪根据数据监测仪和数据采集及传输模块获取的煤气管网系统实时监测数据作为计算的输入条件，根据计算得到的结果控制煤气系统运行；并根据由用户通过数管控终端设置的输入条件进行分析计算，从而进行预警。

[0033] 煤气管网流动分析仪的理论计算原理：

[0034] 1)根据该钢铁企业高炉煤气管网系统的实际配置条件建立煤气管网水力理论方程，包括：管道流动的质量、动量及能量守恒方程、阀门及各煤气设备的连接关系方程。建立方程所需的配置条件包括：高炉煤气管网中各段煤气管道的长度、外径、壁厚、绝对粗糙度，各阀门的口径、开度、流量特性参数，各高炉煤气用户的尺寸及设定运行参数，以及管道、阀门以及各煤气用户/设备之间的连接关系参数。

[0035] 求解煤气管网水力理论方程时，根据读入的相应边界调节，包括：气源G1～G5的实时煤气供应流量、压力、温度；煤气组分含量，包括H2、CO、CH4、C2H4、C3H8、CO2、N2、H2O、O2等以及煤气中总硫、总氮含量。

[0036] 煤气管网水力理论方程按数值计算方法进行离散求解。优选地，可采用有限体积法将压力‑速度耦合方程进行离散，形成离散方程组，并通过压力预测‑修正方法，迭代求解方程，可获得煤气用户C2、C7、C8、C9、C12、C13及C14的煤气来源组成、煤气组分数据，包括H2、CO、CH4、C2H4、C3H8、CO2、N2、H2O、O2等，以及煤气中总硫、总氮含量。

[0037] 根据煤气管网水力理论方程计算得到的气用户C2、C7、C8、C9、C12、C13及C14的煤气组份含量及总硫、总氮含量，以及对应的燃烧系统助燃空气流量、排烟残氧浓度以及排烟温度数据计算得到对应的排放烟气中SO2、NOX排放物浓度，具体步骤包括：

[0038] 1)根据煤气管网水力理论方程计算得到的C2、C7、C8、C9、C12、C13及C14的煤气组分数据，计算各自的煤气燃烧理论空气量；

[0039]

[0040] 式中，H2、CO、CH4、C2H4、C3H8、O2分别为煤气中对应组分的体积百分含量(％)；

[0041] 2)根据煤气管网水力理论方程计算得到的C2、C7、C8、C9、C12、C13及C14的煤气组分数据以及其的助燃空气流量、排烟残氧浓度及排烟温度计算对应煤气用户的实际烟气量Vy：

[0042]3

[0043] 式中， 为各煤气用户燃烧理论烟气量，m/h，其计算方法为：

[0044]

[0045] 式中，H2、CO、CH4、C2H4、C3H8、CO2、N2、H2O、O2分别为煤气中对应组分的体积百分含量(％)；α为过量空气系数， 其中 为各煤气用户的助燃空气流量。

[0046] 3)根据S、N、C等元素的燃烧化学转化关系，计算C2、C7、C8、C9、C12、C13及C14排放烟气的SO2、NOX浓度。

[0047]

[0048]

[0049] 式中， 分别为各煤气用户处煤气的总硫、总氮含量；ηNO、 分别为烟气NO和NO2的生成比率。

[0050] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。