膜分离法烟气水分回收的不确定度评定

文_丁宁 河北冀研能源科学技术研究院有限公司

研究表明，膜法回收烟气水分受烟气流量、烟气温度、冷却水流量、冷却水温度等因素影响。由于烟气水分回收过程中存在多种不确定因素，如何科学、准确地表征烟气回收水量，对于膜系统工艺性能研究及合理评估至关重要。目前，国内外关于利用膜分离技术回收烟气水分的研究涉及模型计算、数值模拟和实验验证等多个方面，但是鲜少涉及对回收水量测定结果的不确定度判定，这对于实际应用非常不利。

有鉴于此，本文从烟气回收水量测算不确定度的根源入手，依据JJF1059-2012测量不确定度评定与表示等有关规范，全面分析各种影响因素对膜法烟气水分回收测试结果不确定度的影响，通过建立膜法烟气水分回收不确定度的评定方法对测量过程进行不确定度评定，确定影响测量结果不确定度的因素，为科学研究和准确评价膜系统回收水量提供重要的依据。

1 不确定度评定方法

1.1 直接测量参数的不确定度评定

1.1.1 A类不确定度

根据A类不确定度判定原理可知，整个分析过程均需要在现场采用重复性不间断方法测量各个参数数据。对测量参数xi进行n次重复性独立测量，求得量值xi的算术平均值及样本标准差s(xi)，根据以下公式计算测量值xi的A类不确定度uA(xi)。

式中

若用m台测量装置测同一参数，则：

1.1.2 B类不确定度

通过测量仪器设备本身的不确定度、采样过程中的不确定度、测量设备读数的不确定度等进行统计分析的方法来评定的不确定度称为B类不确定度。工程中一般根据测量装置的校准或鉴定证书提供的数据、准确度的等级和级别确定。

1.1.3 合成标准不确定度

不确定度的合成标准不确定度采用方和根合成方法，即单个测量参数xi的总不确定度等于A类、B类不确定度的平方和的开平方根，用表示。

1.2 间接测量参数的不确定度评定

1.2.1 烟气流量

烟气流速及烟气量可通过测量烟道内烟气动压、静压及温度等数据参数计算得出，根据相关标准计算可得烟气量为：

对公式（7）求偏导，烟气流量测量参数不确定度为：

1.2.2 冷却水流量

冷却水流量计算公式为

式中v为冷却水流速，m/s；d为冷却水管道外径,mm；b为冷却水管道厚度,mm。

对公式求偏导，冷却水流量测量参数的不确定度为：

1.3 烟气水分回收测定结果的不确定度评定

1.4 烟气水分回收测定结果的不确定度评定

为定量评估各参数对最终结果不确定度的影响程度, 给出不确定度影响因子 的定义。设回收水量Q由多个参数xi计算得到, 由测量值xi导致不确定度影响最终结果不确定度的百分比为影响因子, 有：

2 不确定度评定实例

以烟气量9547.8m3/h、冷却水流量9.030t/h测试工况为例，烟气水分回收不确定度计算如表1所示。合成标准不确定度

测试结果表明：冷却水温度、冷却水流量、烟气温度影响因子数值较大，其对结果的不确定度影响较大。为降低膜法烟气水分回收测试结果的不确定度，应提高冷却水温度、冷却水流量、烟气温度等参数的测试数据的准确度；冷却水进出口压力对测量结果的不确定度影响较小，可以忽略。

表1 烟气水分回收不确定度计算结果

3 结语

本文介绍了烟气水分回收不确定度评定分析方法，通过实例计算，得出冷却水温度、冷却水流量、烟气温度是析出水量测试结果不确定度的主要来源。因此，为提高烟气回收水量的计算结果的可信程度，应严格控制冷却水温度、冷却水流量、烟气温度的测量精度。测量过程中，保证试验工况运行期间的稳定、提高重复性测量次数可大大减少不确定因素的影响。