固定源污染物的测定,通常是用采样管从烟道中抽取一定体积的烟气,通过捕集装置将污染物捕集下来,然后根据捕集的污染物和抽取的烟气量,求出烟气中污染物的浓度。根据污染物的浓度和烟气的流量计算其排放量。这种测试方法的准确性很大程度上取决于抽取烟气样品的代表性,这就要求选择正确的采样位置和采样点。[4]
(一)采样位置
采样位置应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。采样位置应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于6倍直径,和距上述部件上游方向不小于3倍直径处。对矩形烟道,其当量直径式中A、B为边长。
当测试现场空间位置有限,很难满足上述要求时,则选择比较适宜的管段采样,但采样断面与弯头等的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5 m/s以上。
对于气态污染物,由于混合比较均匀,其采样位置可不受上述规定限制,但应避开涡流区。如果同时测定排气流量,采样位置仍按第一步选取。采样位置应避开对测试人员操作有危险的场所。
必要时应设置采样平台,采样平台应有足够的工作面积使工作人员安全、方便地操作。平台面积应不小于1.5m2,并设有1.1m高的护栏,采样孔距平台面为1.2~1.3 m。
(二)采样孔和采样点
烟道内同一断面各点的气流速度和烟尘浓度分布通常是不均匀的。因此,必须按照定原则在同一断面内进行多点测量,才能取得较为准确的数据。断面内测点的位置和数目,主要根据烟道断面的形状、尺寸大小和流速分布均匀情况而定,不同形状的烟道,其采样孔和采样点的设置按下述方法确定。
1.采样孔
在选定的测定位置上开设采样孔,采样孔内径应不小于80mm(由于国家对污染物排放标准的进一步趋严,80 mm采样孔内径已经不能满足一些新的设备需求,因此在排放标准更新之后,此规定也应随采样设备的更新进行更新)。采样孔管长应不大于50 mm(更新同前)。不使用时应用盖板、管堵或管帽封闭。当采样孔仅用于采集气态污染物时,其内径应不小于40 mm。
对正压下输送高温或有毒气体的烟道应采用带有闸板阀的密封采样孔。
对圆形烟道,采样孔应设在包括各测定点在内的互相垂直的直径线上。
对矩形或方形烟道,采样孔应设在包括各测定点在内的延长线上。
2.采样点
(1)圆形烟道
将烟道分成适当数量的等面积同心环,各测点选在各环等面积中心线与呈垂直相交的两条直径线的交点上,其中一条直径线应在预期浓度变化最大的平面内,如当测点在弯头后,该直径线应位于弯头所在的平面A-A内(图6-4)。
图6-4 圆形烟道弯头后的测点
对符合采样位置要求的烟道,可只选预期浓度变化最大的一条直径线上的测点。对直径小于0.3 m、流速分布比较均匀、对称并符合采样位置要求的小烟道,可取烟道中心作为测点。
不同直径的圆形烟道的等面积环数、测量直径数及测点数见表6-5,原则上测点不超过20个。
表6-5 圆形烟道分环及测点数的确定
测点距烟道内壁的距离如图6-5所示,按表6-5确定。当测点距烟道内壁的距离小于25mm时,取25mm。当水平烟道内积灰时,测定前应尽可能将积灰清除,原则上应将积灰部分的面积从断面内扣除,按有效断面布设采样点。
图6-5 采样点距烟道内壁距离
(2)矩形或方形烟道
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。小块的数量按表6-6规定选取。原则上测点不超过20个。
表6-6 矩(方)形烟道的分块和测点数
烟道断面面积小于0.1 m2,流速分布比较均匀、对称并符合采样位置要求的,可取断面中心作为测点。当水平烟道内积灰时,测定前应尽可能将积灰清除,原则上应将积灰部分的面积从断面内扣除,按有效断面布设采样点。
(三)分析方法
1.方法原理
按照等速采样原则从烟道中抽取一定体积的含颗粒物烟气,通过已知重量的滤筒,烟气中的尘粒被捕集,根据滤筒在采样前后的重量差和采气体积,计算颗粒物排放浓度。
2.仪器和设备(www.xing528.com)
(1)普通型采样管烟尘采样器,皮托管平行测速采样管烟尘采样器,动压平衡型等速采样管烟尘采样器或静压平衡型等速采样管烟尘采样器,可任选其中一种。
(2)烟气温度、压力、含湿量、烟气成分、压力和流速等烟气参数测试装置。
(3)玻璃纤维滤筒或石英滤筒。
(4)大气压力计:最小分度值应不大于0.1 kPa。
(5)分析天平:感量0.1 mg。
3.采样前的准备
(1)深入现场了解颗粒物排放情况,按要求确定开孔位置和采样点,如测定位置离地面较高,应设置符合安全要求的工作平台。
(2)检查采样器是否漏气、干燥器中硅胶是否失效,以便及时维修更换。
(3)用铅笔或圆珠笔将滤筒编号,在105~110℃烘箱中烘干1 h,取出放入干燥器中冷却至室温,用天平称重。为了减少滤筒在高温下失重的影响,采样前滤筒应进行减重处理。
4.计算
(1)当用普通型采样管采样器测定常温下管道烟尘浓度时,气体的含湿量和气体成分可忽略不计。等速采样流量按式(6-9)计算。
式中:Q′r——等速采样流量,即流量计的流量读数,L/min;
V——采样点气体流速,m/s;
d——采样嘴内径,mm。
(2)粉尘浓度计算
式中:c——烟尘浓度,mg/m3;
m——滤筒捕集的烟尘质量,g;
Vnd——标准状态下干气的采样体积,L。
工业锅炉烟尘排放浓度,需要按规定的过量空气系数进行折算,气态污染物的折算方法同式(6-11)。
式中:C′——折算成过量空气系数为a时的污染物排放浓度,mg/m′:
C——污染物实测浓度,mg/m′;
α′——实测过量空气系数:
α——标准规定的基准过量空气系数(根据燃料种类的不同而有差别)。
(四)注意事项
1.对于新锅炉安装后,锅炉出口原始烟尘浓度和烟尘排放浓度的验收测试,应在设计出力下进行。对于在用锅炉烟尘排放浓度的测试,必须在锅炉设计出力70%以上的情况下进行。
2.采样前,采样系统要进行漏气检查,含湿量的测定。
3.滤筒在采样前应检查滤筒外表有无脱毛、裂纹或孔隙等损坏现象,如有应更换滤筒。当采用刚玉滤筒采样时,滤筒在称重前,要用细纱将滤筒口磨平,以防止因口部不平而密封不严。为了校正在实际采样过程中滤筒外表脱毛引起负的测定误差,应在清洁的环境条件下,测定两个空白样品。每个空白样品的采样时间等于在烟道或管道内采集每个烟尘样品的时间:恒流采样,采样流量等于在烟道或管道内采集每个烟尘样品的平均采气量(L/min)。
4.使用等速采样管采集高浓度烟尘时,采样过程中注意采样管测压孔是否有积灰或堵塞现象,如有堵塞应及时清除,保证等速精度。
5.测试仪器用的流量计应定期校准。
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