燃煤电厂每年都要进行烟囱排放测试，这个过程可能会变得冗长而耗时。为了加快这一过程，美国国家标准与技术研究院（NIST）的研究人员完成了第一次真实世界的测试，测试了燃煤电厂烟囱排放的潜在改进方法。该过程涉及使用新的传感器探头来测量流量排放，以及一种新的测量方法，可以将现场审核速度提高10倍。
燃煤发电厂的烟气通过内置传感器持续监控
为了监测燃煤电厂的排放，技术人员需要测量烟囱排放烟气的速率。烟囱内的流动包含漩涡和漩涡，但通常向上移动。NIST测试涉及将四个探测器（称为皮托管）水平插入烟囱。四个传感器探头分别在四个不同的位置进行流量测量，总共进行16次测量。有了这些信息，科学家们就可以测试新的导管设计和测量方法的精度和准确性。
燃煤发电厂的烟囱包含连续测量烟气排放浓度的监测器，包括二氧化碳、汞、二氧化硫和氮氧化物，以及烟气的流速。根据联邦法律，内置流量传感器需要在年度审核期间进行校准。
研究人员通过将称为皮托管的小型便携式设备插入堆叠中来执行该校准。用于这项工作的最常见的传感器是“S探头”，它有两个孔或端口。一个端口直接面向气流并检测管内积聚的压力，另一个端口面向相反的方向。流量越快，两个端口之间的压力差越大;；通过测量压力差，审计人员可以计算流量的速度。
使用传统的S型探头是劳动密集型的，因为技术人员必须手动旋转传感器，直到一侧直接面向流动以进行测量。由于烟气流量不一定在测试点直接向上行进，因此现场年度校准可能需要一天或更长时间才能完成。
为加快这一进程，科学家们进行了三项创新。首先，他们创造了两种新型皮托管，其中五个孔而不是两个，其性能优于S型探头，并且可能优于目前使用的其他五孔皮托管型号。其次，科学家们还为他们的新传感器开发了校准方案，不需要技术人员在烟囱内旋转探头，以便为每次测量找到真正的流动方向。因此，虽然传感器必须在使用前进行校准，但在实际审核期间使用时间会少得多。第三，燃煤电厂有一个封闭的平台，皮托管插入烟囱，但天然气工厂的平台对元素开放。
“探测器在烟囱中的表现与在NIST的测试设施中表现相同，”研究人员说。不过，未来的现场测试将帮助研究人员解决他们遇到的最大问题：传感器堵塞，其中皮托管的端口被水和颗粒物质弄脏，并且必须在测试继续之前冲洗。