摘要：随着社会的不断发展，在我国的经济迅速发展同时对于环境也造成了一定的影响，雾霾、酸雨等灾害的出现，严重影响了人们的正常生活。就现阶段而言，我国的相关部门已经采取相应的手段加强对于环保检测，但是在实际的工作过程中，由于时间以及地点等变化较多，导致对于环保检测工作的难度越来越大，不能保证检测数据的准确性，因此，保证检测数据的准确性意义重大。基于此，本文探讨了数字化分析技术在环保监测中的应用。
关键词：数字化分析；在线监测；环保
1 数字化技术的概述
1.1 数字技术的含义
数字技术（DigitalTechnology），是一项与电子计算机相伴相生的科学技术，它是指借助一定的设备将各种信息，包括：图、文、声、像等，转化为电子计算机能识别的二进制数字“0”和“1”后进行运算、加工、存储、传送、传播、还原的技术。由于在运算、存储等环节中要借助计算机对信息进行编码、压缩、解码等，因此也称为数码技术、计算机数字技术等。数字技术也称数字控制技术。
1.2 数字技术的特点
（1）一般都采用二进制，因此凡元件具有的两个稳定状态都可用来表示二进制，（例如“高电平”和“低电平”），故其基本单元电路简单，对电路中各元件精度要求不很严格，允许元件参数有较大的分散性，只要能区分两种截然不同的状态即可。这一特点，对实现数字电路集成化是十分有利的。
（2）抗干扰能力强、精度高。由于数码技术传递加工和处理的是二值信息，不易受外界的干扰，因而抗干扰能力强。另外它可用增加二进制数的数位提高精度。
（3）数字信号便于长期存贮，使大量可贵的信息资源得以保存。
（4）保密性好，在数码技术中可以进行加密处理使一些可贵信息资源不易被窃取。
（5）通用性强，可以采用标准化的逻辑部件来构成各种各样的数码系统。
2 数字化分析技术在环保监测中的应用概述
如今，随着科学技术的不断发展，数字技术不仅在当代艺术创作领域不断创新，而且在环境保护检测领域也呈现出取代传统技术的发展趋势。数字技术是将数据采集系统、数据存储系统、三维虚拟漫游技术、数字交互技术与互联网连接起来，形成一个综合的多媒体系统，并应用于环境保护检测。近年来，数字技术取得了巨大的成就，特别是在环境检测方面，这取决于先进技术提供的动力。
数据收集系统。全球定位系统（GPS）、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、数字摄影测量、三维激光扫描、CAD技术等新兴数据采集技术不断涌现。测绘工业和测绘工业正朝着自动化、数字化、网络化、信息采集、数据处理和成果应用的实时可视化方向发展。这些技术正在逐步应用到我国环境监测数据采集中。
3 数字化分析技术在环保监测中的应用案例探讨
根据某电厂管道建立三维模型。烟气经静电除尘器后，分别从两出口进入两分支管道，直管段长0.91D，存在安装监测装置的可能；两分支管向下游发展汇合后，进入竖直向下总管，总管中装有调节流量的百叶阀。原有监测装置安装在百叶阀上方，该位置管道水力直径只有0.53D，直管段严重不足，必将引起原流量监测不准确。
除尘器出口管道内烟气的工作温度为330℃，工作压力3kPa，工况密度0.562083kg/m3，动力黏度为3×10－5Pa·s。除尘后烟气分支管道为4m×5m×0.005m，总管直径8m×5m，流向如图2所示。现场最小流量为300t/h，常用流量600t/h，最大流量800t/h，刻度流量1200t/h。静电除尘后烟气在线监测存在的问题：①管道直管段不足；②管道为方形管道并带有多处变径结构，属异形管道；③所测介质含粉尘，易导致在线监测传感器磨损堵塞。
3.1在线监测管道气流分布
采用现场提供的运行参数对除尘器出口烟气管道流场进行数字化分析，如图1所示。图1（a）、图1（b）分别为在线监测管道内烟气流动的速度和压力分布云图，烟气在除尘器中流速较慢，在出口处经缩径管后分别进入对应1号、2号支管，由于缩径的减缩结构，1号、2号支管中流场分布总体稳定。2条分支管道向后发展并汇入总管，总管气流在交汇段碰撞混合，流场紊乱，同时由于总管区域装有调节流量用百叶阀，百叶阀在调节流量的同时不断改变流场，原有流量计安装在百叶阀前侧，必然引起监测不准。1号、2号支管在整条管道模型中直管段最长，并且直管段上下游结构比较简单，适合安装在线监测装置。
图1 静电除尘器出口烟气管道气流分布
总体分析后，选取管道中具有代表性的切面，分析烟气在管道内的速度和压力分布。由图1（c）管道水平切面速度分布可知，1号、2号支管上游为除尘器出口变径结构，受渐缩管区域缓冲，对1号、2号支管的直管段区域影响较小，1号、2号支管直管段区域的速度场和压力场（图1（d））较稳定，预计可以得到较好的监测精度。1号、2号支管直管段下游流体开始碰撞混合，气流的速度场和压力场波动剧烈，不能安装在线监测装置。
3.2监测装置安装位置的选取
根据现场提供的工况，烟气经静电除尘后，粉尘含量降低，但并不纯净，为保证在线监测装置不堵塞，传感器必须具备防堵特性；粉尘的冲刷易引起传感器磨损变形，降低使用寿命，因此必须具备耐磨特性。综上工况条件和要求，选用防堵型插入式流量计作为在线监测装置，传感器结构如图2（a）所示。
2支管结构对称，只需确定1号支管安装位置。在1号支管水平直管段，每隔0.5m取一横截面，共取7个（为方便观察，仅显示5个截面如图2（b）所示）。由图2（c）所示的各横截面平均流速分布曲线可知，在Z=－5.5m坐标前（靠近除尘器出口侧）截面平均流速存在波动，Z=－4.0m坐标后截面平均流速逐渐提高；在Z=－5.5～－4.0m，流速波动平缓，其中Z=－5～－4.5m最平稳。因此，选Z=－4.75m截面作为在线监测装置安装截面。
确定流量计安装截面后，分析1号支管纵切面气流速度分布均匀的截面，X方向各剖面（1号支管纵切面）速度矢量，在已选Z=－4.75m截面区域，X=－9m剖面（1号支管中心剖面）的速度分布合理，流速分布对称性好，适合安装在线监测装置，应将传感器插入到X=－9m剖面中心Y=0m处。2号支管安装位置与1号对称。
图2 除尘器出口烟气管道直管段速度场分析
3.3在线监测装置工况精度
按上述安装位置将在线监测装置安装在除尘器出口烟气1号分支管道上，选取刻度流量1200.0t/h、最大流量800.0t/h、常用流量600.0t/h、最小流量337.4t/h，采用数字化分析技术进行标定，获得的在线监测装置精度分析数据。
除尘器出口烟气管道安装监测装置后实标结果的平均仪表系数为12.74417；仪表线性度0.44%，符合0.5级精度；刻度流量下差压220.3954Pa，最小流量下差压值17.1247Pa，可以满足变送器的信号要求。
综上所述，电厂静电除尘器出口的电厂在百叶阀调节流量时改变了流场。主管道直管段严重不足，无法安装在线监测装置。根据数字化分析技术，对在线监测装置进行技术改造后，其精度可达0.5，在复杂工况下具有较高的精度，可以准确监测烟气流量，有助于更好地处理和控制烟气。有害物质符合国家规定的环境排放要求，减轻了由于烟气流量在线监测不准确而增加排放到大气中的烟尘量所造成的环境危害。
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论文作者:唐俊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/14
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