固定污染源排气中颗粒物测定

全国环境监测技能大比武固定污染源排气中颗粒物测定预测流速法刘坤主要内容浓度和排放量的计算预测流速法等速采样烟气参数的测定采样位置与采样点一、采样位置与采样点≥3D≥6D1.1采样位置①优先选择在垂直管段，应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位②应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于6倍直径和距上游方向不小于3倍直径处。③很难满足上述要求时，距离至少是烟道直径的1.5倍，并应适当增加测点的数量。采样断面的气流最好在5m/s以上采样孔1.2采样孔和采样点1在选定的测定位置上开设采样孔，采样孔内径应不小于80mm。采样孔管长应不大于50mm不使用时应用盖板管堵或管帽封闭2对正压下输送高温或有毒气体的烟道应采用带闸板阀的密封采样孔3对圆形烟道，采样孔应设在包括各测点在内的互相垂直的直径上对矩形或方形烟道，采样孔应设在包括各测点在内的延长线上圆形断面测定点长方形断面测定点正方形断面测定点将烟道断面分成适当数量的等面积小块，各块中心即为测点。小块的数量按《空气和废气监测分析方法》（第四版）表5—1—3的规定选取。原则上测点不超过20个。圆形断面各采样点距烟道中心的距离可按下式计算：XnRrn212采样点的确定二、烟气参数的测定烟气参数温度流量流速含湿量压力2.1温度玻璃水银温度计热电偶温度计要求测量精确度应不低于2.5%，最小分度值应不大于2℃，测量时将温度计球部放在靠近烟道中心位置，待读数稳定不变时读数，注意不要将温度计抽出烟道外读数，以免产生误差原理是将两根不同的金属导线连成一闭路，当两接点处于不同温度环境时，便产生热电势，两接点的温度越大，热电势越大。测量仪器122.2含湿量定义：烟气的含湿量通常是指烟气中与1公斤干空气共存的水汽量（gsw）,通常也用湿烟气中水汽含量的体积百分数（Xsw）表示测量方法干湿球法冷凝法重量法干湿球法冷凝法重量法由烟道中抽取一定的排气，使之通过装有吸湿剂的吸湿剂管，排气中的水分被吸湿剂吸收，吸湿管的增重即为已知体积排气中含有得水分量由烟道中抽取一定体积的排气使之通过冷凝器，根据冷凝出来的水量，加上从冷凝器排出的饱和气体含有的水蒸气量，计算排气中的水分含量使气体在一定的速度下流经干、湿球温度计根据干、湿球温度计的读数和测点处排气的压力，计算出排气的水分含量2.3压力气体的压力（静压、动压和全压）通常用连接压力计的测压管测定，常用的仪器有皮托管和压力计。标准型皮托管测量仪器测量原理斜管微压计U形压力计S型皮托管12342.4流速dpsPKV2sVpKdP根据流体力学的基本原理，气体流速是与气体动压的平方根成正比，可根据测得的动压计算气体的流速。其关系如下：—烟气流速m/s；—皮托管速度校正系数；—烟气动压，Pa；—烟气密度，kg/m3皮托管；斜管微压计或流速测定仪测量原理测量仪器测定方法在选定的测量位置和各测点上，用皮托管和斜管微压计或皮托管和流速测定仪测定各点的动压，重复测定一次取平均值。2.5流量由测定断面的湿排气平均流速和测定断面面积，得到工况下的湿排气流量；由工况下的湿排气流量和大气压力、排气静压、排气温度、排气中水分含量体积百分数得到标准状态下排气流量。测量原理计算方法①工况下的湿排气流量按下式计算：sQssVFQ3600②标准状态下的干排气流量按下式计算：snQ)1(273273101325swssassnXtPBQQ三、预测流速法等速采样3.1采样原则原理将烟尘采样管由采样孔插入烟道中，使采样嘴置于测点上，正对气流，按颗粒物等速采样原理，抽取一定量的含尘气体。根据采样管滤筒上所捕集到的颗粒物量和同时抽取的气体量，计算出排气中颗粒物浓度等速采样即气体进入采样嘴的速度Vn应与采样点的烟气Vs相等，其相对误差应在10%以内。采样速度大于或小于采样点的烟气速度都将使采样结果产生偏差预测流速法维持等速采样的方法①预先用皮托管测定烟道各采样点的流速，然后根据烟道各点的流速和所选用的采样嘴直径，计算出在等速情况下各点所需要的采样流量；②或是根据烟道各点的流速和固定的采样流量计算出各点所需用的采样嘴直径无论采用上述何种方法，都有一个达到等速所需的采样流量和采样嘴直径的计算问题首先假定：①烟气在整个采样系统内的变化规律符合理想气体状态方程式。②整个采样系统很严密，无漏气现象。根据理想气体的状态方程式，进入采样嘴的烟气状态方程式如下：swswsdsdssaTRGRGQPB)(10)(3sdGaB—大气压力，PasP—烟道烟气的静压，Pa—单位时间内进入采样嘴的干烟气的重量，Kg/minswG—单位时间内进入采样嘴的水汽的重量，kg/minsdR—干烟气的气体常数，J/Kg.KwR—水汽的气体常数，J/Kg.KTs—烟气温度，K（1）sQ—单位时间进入采样嘴的烟气体积，L/min同样，通过流量计的烟气状态方程式应为：rwrwsdrdrraTRGRGQPB)(10)(3rP—流量计前压力计的读数，ParT—流量计前烟气的绝对温度，KrdG—单位时间内通过流量计的干烟气重量，Kg/minrwG—单位时间内通过流量计的水汽重量，Kg/min（2）由（1）式得310)(sssawswsdsdTQPBRGRG由（2）式得310)(rrrawrwsdrdTQPBRGRG310)()()()(wrwswsdrdsdrrrasssaRGGRGGTQPBTQPB两式相减得rQ—单位时间内通过流量计的烟气体积，L/min；（3）为达到等速采样要求3210604ssVdQcccrarrrcrrRTBpBRTQQdsV—采样嘴的直径，mm—烟道烟气的流速，m/s；计算等速采样所需的采气流量Qr时，流量计上的流量读数是在校正时的气体状态下的刻度，而采样时的气体状态往往与校正时气体状态相差很大，因此，在采样时所读到的流量必须作相应的修正后才成为当时的真实流量。其修正方法用下式：在上式中，如校正流量计时使用的介质为湿度不大的空气rarrrrPBTRQQ1.1因此，（3）式最终可写为32/1210)()()(1.1)(047.0wrwswsdrdsdrrarssasRGGRGGTPBRQTPBVd在流量计前装有冷凝器和干燥器的情况下)1()()(043.02/12swrarsssasrXPBRTTPBVdQ当干排气成分和空气近似时，等速采样流量按下式计算：)1()273)(273(0025.02/12swrarssasrXPBttPBVdQ3.2采样系统与装置采样系统通常由采样管、颗粒物捕集器、干燥器、流量计量和控制装置、抽气泵等几部分组成。当采集的烟气含有二氧化硫等腐蚀性气体时，在采样管出口应设置腐蚀性气体的净化装置（如双氧水洗涤瓶等），以防止仪器受侵蚀。预测流速法的采样系统图见《空气和废气监测分析方法》（第四版）图5—1—19)2/121()273(0025.0swssasrXtPBVdQ1.打开烟道的采样孔，清除孔中的积灰。2.测量烟道直径和壁厚，确定采样点数和位置，然后将各采样点的位置用胶布在皮托管和采样管上作出记号。3.测定排气温度，并记录。进行测定时，应将采样孔封闭。4.测定排气含湿量，并记录。计算出含湿量。进行测定时，应将采样孔封闭。5.测定烟道内各测点排气的全压和动压，并记录。算出各测点的流速。6.根据测得的排气温度、水分含量、静压和各采样点的流速，结合选用的采样嘴直径，算出各采样点的等速采样流量。此时的等速采样流量只是一大约值。算出的等速采样流量流量值最好在20~30L/min之间。如超出范围重新选择采样嘴，使其等速采样流量流量值在20~30L/min之间。3.3采样步骤)2/121()273(0025.0swssasrXtPBVdQ测定烟气参数7.装上所选定的采样嘴，开动抽气泵调整至第一个采样点所需的等速采样流量，关闭抽气泵，记下累积初读数。8.将采样管插入烟道中第一采样点处，将采样孔封闭。采样管进出采样孔时采样嘴注意不要刮壁，以免进入尘粒。9.采样嘴对准气流方向（其与气流方向偏差不得大于10°）然后开动抽气泵，并迅速调整到第一个采样点的采样流量。10.记录流量计前的温度和压力，计算出比较精准的等速采样流量，并迅速调整流量计的采样流量。由于采样期间颗粒物在滤筒上逐渐聚集，阻力会逐渐增加，需随时调节控制阀以保持等速采样流量。记录下每次调整的流量以及在此流量下采样延续的时间。11.一点采样后，立即将采样管按顺序移到第二个采样点，同时调节流量至第二个采样点所需的等速采样流量。依次类推，顺序在各点采样。每点采样时间视颗粒物浓度而定，原则上每点采样时间应不少于3min。各点采样时间应相等。采样阶段12.采样结束后，关闭抽气泵，小心地从烟道取出采样管，注意不要倒置。记录累积流量计终读数。如采样管倒置采样，采样结束时，应及时记下采样时间及累计流量计终读数，并迅速从烟道中取出采样管，正置后，再关闭抽气泵。13.用镊子将滤筒取出，轻轻敲打前弯管，并用细毛刷将附着在前弯管内的尘粒刷到滤筒中，将滤筒用纸包好，放入专用盒中保存。14.每次采样，至少采取三个样品，取其平均值。采样后应再测量一次采样点的流速，与采样前的流速相比，如相差大于20%，样品作废，重新取样。采样结束四、浓度和排放量4.1采样流量的换算当转子流量计前装有干燥器时)273(27.0rsdrarndtMPBQQndQ—标准状态下干采气体积，L当被测气体的干气体分子量近似于空气时rrarndtPBQQ27305.04.2采样体积的计算当用转子流量计计量流量时，标准状态下干烟气采样体积inindindtQV1当用干式累积流量计计量流量时，标准状态下干烟气采样体积101325273273)(12dadndPBtVVKV4.3排放浓度，排放量的计算排气中颗粒物的浓度可按下式求得610ndVmC颗粒物排放速率按下式计算610snQCG