簡(jiǎn)述鍋爐煙氣監(jiān)測(cè)
摘要：隨著人們的物質(zhì)生活條件的改善,環(huán)境意識(shí)的提高, “節(jié)能減排”和“低碳環(huán)保”深入人心，人民群眾愈加關(guān)注自身的生存環(huán)境，如今大氣污染問(wèn)題已經(jīng)引起公眾的普遍關(guān)注，造成城市大氣污染70%的負(fù)荷來(lái)自鍋爐燃煤。本文針對(duì)鍋爐煙塵監(jiān)測(cè)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。
關(guān)鍵詞：鍋爐煙氣；采樣
一、濾筒的準(zhǔn)備
濾筒是一種捕集率高、阻力小、便于放入煙道內(nèi)采樣的捕塵裝置，由玻璃纖維濾筒和剛玉筒兩種。下面著重對(duì)我們常用的玻璃纖維濾筒進(jìn)行介紹。玻璃纖維濾筒由超細(xì)玻璃纖維制成，對(duì)于0.5um以上的塵粒的捕集效率達(dá)99.9%以上。適用于500℃以下的煙氣采集。濾筒準(zhǔn)備時(shí)需要進(jìn)行認(rèn)真的篩選，濾筒應(yīng)采用玻璃纖維濾筒，太薄，太厚及厚薄不均勻的要剔除，這是因?yàn)橥脖谥旅懿痪鶆颍脖诒砻嫦∈璧臑V筒在測(cè)量和稱重時(shí)容易部分掉落；筒壁太薄，強(qiáng)度太低，監(jiān)測(cè)過(guò)程中容易破裂；筒壁太厚，采樣阻力較大，影響塵粒吸入。監(jiān)測(cè)過(guò)程中，還必須有空白濾筒的全程伴隨，作為該批濾筒的誤差校正。應(yīng)將檢驗(yàn)合格的濾筒在105-110℃的烘箱內(nèi)烘烤1小時(shí)，取出置于干燥箱內(nèi)，冷卻至室溫。用萬(wàn)分之一的天平稱量恒重后（兩次重量之差不超過(guò)0.5mg),當(dāng)濾筒在400℃以上高溫排氣中使用時(shí)，為了減少濾筒本身減重，應(yīng)預(yù)先在400℃高溫箱中烘烤1小時(shí)，然后放入干燥器中，冷卻至室溫，稱量至恒重。
二、儀器性能的檢查
采樣前，應(yīng)檢查儀器的各項(xiàng)功能是否正常，干燥器中的硅膠是否失效，如果煙氣的含濕量較大或采樣時(shí)間較長(zhǎng)，應(yīng)另外準(zhǔn)備備用的硅膠干燥劑。氣密性在采樣過(guò)程中直接影響氣流的動(dòng)壓/靜壓，從而對(duì)采樣流速、采樣體積有很大的影響，連接好儀器，選用等速流量采樣，用手指壓住進(jìn)氣端口，如泵的聲音突然加大，松手后恢復(fù)正常，則氣密性正常。
三、監(jiān)測(cè)位置與采樣點(diǎn)的選擇
為取得具有代表性樣品，要盡可能的將采樣位置放在煙囪或地面管道氣流平穩(wěn)的管段中，采樣位置應(yīng)設(shè)在距煙道的彎頭、閥門(mén)和變徑下游方向不小于6倍直徑和距上述部件上游方相不小于3倍直徑處。但是，在實(shí)際的監(jiān)測(cè)中，采樣斷面并不都是理想的，有時(shí)還需要考慮到采樣安全、采樣人員所處的工作環(huán)境、勞動(dòng)強(qiáng)度等問(wèn)題進(jìn)行綜合分析，但采樣斷面與彎頭的距離至少是煙道直徑的1.5倍處，采樣斷面的氣流最好在5m/s以上。
采樣點(diǎn)數(shù)量的多少主要取決于煙道采樣斷面截面積的大小，也與斷面處煙氣流動(dòng)的分布狀態(tài)是否均勻有關(guān)。對(duì)于圓形煙道是把煙道斷面分成一定數(shù)量的同心等面積圓環(huán)來(lái)確定采樣點(diǎn)的位置和數(shù)量；而方形或矩形煙道，則將煙道斷面分成適量的等面積小塊，各塊中心即為測(cè)點(diǎn)。當(dāng)采樣斷面遠(yuǎn)離彎頭、閥門(mén)和變徑管時(shí)，斷面測(cè)出的煙氣流速和塵粒分布是比較均勻的，這時(shí)可是適當(dāng)較少測(cè)點(diǎn)數(shù)量；但有時(shí)由于采樣現(xiàn)場(chǎng)的限制，找不到理想的斷面，不得不在距離彎頭、變徑管較近的位置選擇斷面，此斷面出的煙氣流動(dòng)狀態(tài)通常是不均勻的，甚至比較紊亂，這種情況應(yīng)當(dāng)增加采樣點(diǎn)數(shù)量。
還應(yīng)注意下列情況：
1、濕式除塵器。要將采樣位置設(shè)在垂直管段，并盡可能遠(yuǎn)離除塵器，以防濕式除塵器中的污水隨著煙氣進(jìn)入采樣器，堵塞采樣嘴，污染采樣探頭。
2、干式除塵器。要優(yōu)先考慮將采樣位置設(shè)在引風(fēng)機(jī)與除塵器的負(fù)壓管段上，主要防止引風(fēng)機(jī)及風(fēng)門(mén)調(diào)節(jié)器裝置處漏風(fēng)，加大空氣過(guò)剩指數(shù)。
3、對(duì)于氣態(tài)污染物，由于混合比較均勻，其采樣位置可不受上述規(guī)定限制，但應(yīng)避開(kāi)渦流區(qū)。
4、要特別注意積層厚度對(duì)流量的影響，盡量清除積層厚度。
四、預(yù)測(cè)流速、選擇采樣嘴
為了從煙道得到有代表性的煙塵樣品，須等速采樣，即氣體進(jìn)入采樣嘴的速度和采樣點(diǎn)位的煙氣流速相等。采樣速度大于或小于采樣點(diǎn)的氣流速度都將使采樣結(jié)果產(chǎn)生偏差。維持等速采樣的方法是測(cè)定煙氣流速的同時(shí)進(jìn)行等速跟蹤采樣。在事先根據(jù)煙道的形狀，煙道的尺寸（壁厚，內(nèi)控尺寸，采樣孔長(zhǎng)）測(cè)量確定的采樣點(diǎn)上依次測(cè)量各點(diǎn)的流速，測(cè)量完畢后根據(jù)各點(diǎn)的平均流速由煙塵采樣器自動(dòng)計(jì)算選擇合適的采樣嘴，也可以手動(dòng)選擇采樣嘴，但采樣嘴的大小選擇原則是“高流速小采樣嘴，低流速大采樣嘴”。如果在高流速的的煙道中采樣時(shí)使用大的采樣嘴，會(huì)產(chǎn)生等速跟蹤精度差的問(wèn)題，甚至導(dǎo)致采樣泵符合過(guò)高而損壞；相反，在低流速的煙道中采樣時(shí)采用小的采樣嘴，會(huì)使采樣流量太小而不能抽取足夠的采樣體積，降低測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。
五、濕度的測(cè)量
煙氣的濕度測(cè)量有重量法、冷凝法和干濕球法等方法。現(xiàn)我們使用的儀器煙塵采樣器多采用干濕球法，此方法使氣體在一定的速度下流經(jīng)干、濕球溫度計(jì)。根據(jù)干濕球溫度計(jì)和測(cè)點(diǎn)處的排氣壓力，計(jì)算出排氣的水分含量，當(dāng)干濕球溫度計(jì)穩(wěn)定后，記錄干濕球的溫度。
測(cè)量濕度的過(guò)程中應(yīng)注意以下問(wèn)題：
1、應(yīng)清除孔中的積灰，當(dāng)采樣管插入煙道中心位置時(shí)，封閉采樣孔。
2、當(dāng)被測(cè)氣體溫度較高時(shí)，導(dǎo)致濕球溫度升至100℃，這時(shí)濕球溫度不再受氣體濕度的影響，因此不能再用干濕球法測(cè)量這種狀態(tài)下的氣體濕度。
3、當(dāng)濕球水分蒸發(fā)殆盡后，必須給濕球補(bǔ)充水分后再進(jìn)行測(cè)量。
六、采樣
由于煙氣傳感器存在零漂移，因此測(cè)量前先進(jìn)行煙氣校準(zhǔn)，校準(zhǔn)后，連接好煙塵采樣儀各部分氣路，在采樣管中裝入已稱量的濾筒，換上已選好的采樣嘴。將采樣管反氣流方向插入煙道，封閉測(cè)孔，當(dāng)儀器進(jìn)入采樣狀態(tài)后，翻轉(zhuǎn)采樣嘴對(duì)準(zhǔn)氣流方向。此時(shí)與氣流方向的偏差不得〉5。，完成第一個(gè)采樣點(diǎn)的采樣后，按預(yù)先在采樣器上作出的標(biāo)識(shí)在水平方向上移至第二個(gè)采樣點(diǎn)，使采樣嘴對(duì)準(zhǔn)氣流方向，將煙氣采樣管置于待測(cè)管道中，以此法直至完成此樣品的監(jiān)測(cè)。
采樣過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題：
1、在鍋爐煙塵監(jiān)測(cè)采樣前，首先應(yīng)當(dāng)保證鍋爐設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工況負(fù)荷的穩(wěn)定性，在確定煙塵采樣儀處于良好狀態(tài)后進(jìn)行，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5468-91《鍋爐煙氣監(jiān)測(cè)方法》中規(guī)定在進(jìn)行鍋爐煙氣監(jiān)測(cè)時(shí)，必須進(jìn)行鍋爐出力的測(cè)試，因?yàn)樗粌H決定了煙塵測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，還決定了煙塵測(cè)定結(jié)果的有效性（GB5468-91規(guī)定的的煙塵測(cè)試時(shí)，鍋爐的最低負(fù)荷率為70%），鍋爐的負(fù)荷率與監(jiān)測(cè)期間的耗煤量有關(guān)，而鍋爐燃煤產(chǎn)生的煤氣量、空氣過(guò)剩系也與耗煤量有關(guān)，又因?yàn)闊煔饬亢涂諝膺^(guò)量系數(shù)可以現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，故可以用煙氣量和空氣過(guò)剩系數(shù)計(jì)算監(jiān)測(cè)期間的耗煤量，從而計(jì)算鍋爐負(fù)荷率。
2、由于監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的條件限制，當(dāng)監(jiān)測(cè)斷面選在風(fēng)機(jī)前吸入式管道中時(shí)，由于強(qiáng)勁的引風(fēng)在在煙道內(nèi)很高的負(fù)壓，使得靜壓為負(fù)，全壓可能為負(fù)或正；當(dāng)監(jiān)測(cè)斷面選在風(fēng)機(jī)后的壓入式煙道中時(shí)，靜壓為正值，但由于煙道后部較高的煙囪產(chǎn)生的負(fù)壓使得風(fēng)機(jī)至煙囪之間的煙道靜壓和負(fù)壓大都為負(fù)值。如果在采樣結(jié)束前沒(méi)有及時(shí)將采樣管從煙道中取出，在煙道的負(fù)壓下，濾筒中的塵粒會(huì)被倒吸入煙道中。因此，應(yīng)進(jìn)行如下操作：將采樣管插入煙道中，對(duì)距離采樣孔最遠(yuǎn)的采樣點(diǎn)逐個(gè)向內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采樣結(jié)束的同時(shí)，從煙道中迅速取出采樣管。
3、煙溫的漂移
在我們開(kāi)始對(duì)煙塵采樣時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)煙氣溫度有很明顯的向上漂移增高現(xiàn)象，此時(shí)，鍋爐系統(tǒng)正處于升溫階段，工況尚不穩(wěn)定；如果在測(cè)試過(guò)程中，出現(xiàn)煙溫向下滑落降低現(xiàn)象，可能是爐排停止推進(jìn)輸煤造成。出現(xiàn)上述兩種情況，應(yīng)當(dāng)停止采樣，待鍋爐運(yùn)行正常穩(wěn)定后再進(jìn)行。
4、煙氣含氧量偏高
煙塵采樣中，出現(xiàn)含氧量偏高甚至很高的現(xiàn)象，是由于鍋爐系統(tǒng)的除塵凈化器和鍋爐尾部的煙道密封不嚴(yán)造成的，或者是鍋爐系統(tǒng)的引風(fēng)量大而輸煤量小，不匹配造成的。應(yīng)當(dāng)對(duì)鍋爐系統(tǒng)進(jìn)行堵漏維修，調(diào)整鍋爐運(yùn)行狀況，使鍋爐系統(tǒng)運(yùn)行正常。
5、風(fēng)量偏低
一些年久缺修的鍋爐，由于引風(fēng)機(jī)的磨損，煙道風(fēng)量會(huì)降低很多，鍋爐處在低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行。但是，如果鍋爐的使用時(shí)間比較短，而在采樣中發(fā)現(xiàn)風(fēng)量嚴(yán)重偏低（一般情況下，鍋爐每1噸/小時(shí)蒸發(fā)量產(chǎn)生的標(biāo)態(tài)煙氣風(fēng)量為2500～3000M3/h,則可能是鍋爐用戶有意將引風(fēng)機(jī)風(fēng)量關(guān)閉過(guò)大造成，把引風(fēng)機(jī)調(diào)整正常后再采樣。
七、采樣的質(zhì)量保證
1、采樣前對(duì)采樣儀器進(jìn)行全面檢查，并進(jìn)行系統(tǒng)檢漏實(shí)驗(yàn)。
2、監(jiān)測(cè)采樣應(yīng)當(dāng)在鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行，并有專人負(fù)責(zé)對(duì)工況的監(jiān)督。
3、打開(kāi)煙道的采樣孔，清除孔中的積灰。
4、采樣嘴不得與煙道壁捧碰撞，以免造成煙道壁上附著的煙塵吸入濾筒中和采樣嘴變形。
5、濾筒要用鑷子小心取放并輕輕敲打前彎管，用細(xì)毛刷將附著在前彎管內(nèi)的塵粒刷到濾筒中，將濾筒用紙包好，妥善保存。
6、采樣后再測(cè)量一次采樣點(diǎn)的流速，與采樣前的流速相比，相差如大于20%，則樣品作廢，重新采樣。
7、每個(gè)斷面采樣次數(shù)不得小于3次，每個(gè)測(cè)點(diǎn)連續(xù)采樣時(shí)間不得小于3分鐘，取其平均值；當(dāng)煙氣流速低或含塵濃度低時(shí)，可以使用較長(zhǎng)的時(shí)間采樣；反之則可以采用較短時(shí)間采樣。
以上簡(jiǎn)單介紹了煙塵監(jiān)測(cè)過(guò)程的步驟和在監(jiān)測(cè)過(guò)程中容易遇到的問(wèn)題和解決的方法。鍋爐煙氣監(jiān)測(cè)是環(huán)保部門(mén)最基本的監(jiān)測(cè)內(nèi)容，但由于鍋爐種類眾多、實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況復(fù)雜，我們應(yīng)針對(duì)各種情況，依據(jù)《鍋爐煙氣監(jiān)測(cè)方法》的標(biāo)準(zhǔn)、分重點(diǎn)選擇性對(duì)待，排除鍋爐煙氣監(jiān)測(cè)中的各種干擾因素，保證檢測(cè)結(jié)果的正確性、準(zhǔn)確性、科學(xué)性。
作者簡(jiǎn)介：張濤（1977－），男，從事環(huán)境監(jiān)測(cè)工作。
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