任务2.3 烟尘烟气的测定

任务2.3烟尘烟气的测定烟尘烟气的测定一、采样位置和测定点的确定二、烟气温度的测定三、烟气压力的测定四、烟气含湿量的测定五、烟气流速流量的计算六、烟尘浓度和排放量的测定七、烟气浓度和排放量的测定污染源固定源流动源有组织排放源：烟道、烟囱、排气孔等无组织排放源：车间、工棚汽车等交通运输工具污染物：固态粉尘和烟尘;气态和气溶胶态恶臭（氨气、三甲胺、CS2、H2S、硫醇、硫醚、二硫化甲基、苯乙烯）（一）监测目的和要求•监测目的:a.检查污染源排放废气中的有害物质是否符合排放标准的要求；b.评价净化装置性能和运行情况及污染防治措施的效果；c.为大气质量管理与评价提供依据。一、固定污染源排气监测•要求：对有组织排放污染源监测：a.生产设备处于正常运转状态下；b.对因生产过程而引起排放情况变化的污染源，应根据其变化的特点和周期进行系统监测。对无组织排放污染源监测：在监控点采集空气样品，捕捉污染物的最高浓度。（二）采样点的布设1、采样位置采样位置应选在气流分布均匀稳定的平直管段上，避开阻力构件（弯头、变径管、三通管及阀门等易产生涡流），优先选择垂直管道。原则：应在阻力构件下游方向大于6倍管道直径处或上游方向大于3倍管道直径处。最少不少于1.5D，增加监测点,采样断面气流流速V5m/S采样孔位置垂直的正压管段，即垂直管段三七开，上部0.3，下部0.7。为何选择垂直的正压管段？①为了取得有代表性的样品。避免阀门、弯头、变径管等产生局部阻力的影响，否则会因尘粒在烟道在受重力作用较大的颗粒偏离流线向下运动，使烟道中的粉尘分布不均。②选择正压管段便于抽气采样。返回2、采样点数目因烟道内同一断面上各点的气流速度和烟尘浓度分布通常是不均匀的，因此，必须按照一定原则进行多点采样。根据烟道的形状、尺寸大小和流速分布情况确定。(1)圆形烟道(2)矩形(或方形)烟道（1）圆形烟道不同直径圆形烟道的等面积环数、采样点数及采样点距离烟道内壁的距离，见74页表2-5。测定点数目和位置（以圆形烟道为例）1）步骤：①确定测孔处烟道的直径；②根据直径大小确定分环数目；（查表）③按每个环上确定两个测点的原则，计算整个烟道断面的测点数；④计算每个测点距烟道测孔内壁的距离。即rn=直径（m）×系数。（系数查表）圆形烟道采样孔：圆形烟道断面分环：圆形烟道采样点：测定点数目和位置（以圆形烟道为例）2）举例：有一烟道测孔处的直径为1米，试问共需几个测点？每个测点距烟道测孔内壁的距离为多少？解：根据烟道直径为1米查表，应分三个环，共需六个测点。每测点距烟道内壁的距离分别如下：γ1=1×0.044=0.044(m)γ2=1×0.146=0.146(m)测定点数目和位置（以圆形烟道为例）γ3=1×0.297=0.297(m)γ4=1×0.706=0.706(m)γ5=1×0.853=0.853(m)γ6=1×0.956=0.956(m)现场采样时，将各测点的距离计算好以后，用卷尺量出距离，再用电工胶布缠在采样管上，作出记号，然后将采样管伸进烟道，依次进行采样。返回（2）矩形烟道将烟道断面分成一定数目的等面积矩形小块，各小块中心即为采样点位置，小矩形数目可根据烟道断面面积大小确定。见74页表2-6。（2）直径大，温度高的烟道热电偶测温毫伏计测差不同温度，选用不同材料的热电偶1、温度的测量（1）直径小的低温的烟道长杆水银温度计球直接插入烟道中心注意：测量时，应将温度计球部放在靠近烟道中心位置，读数时不要将温度计抽出烟道外。（三）基本状态参数的测量烟温测定1：打开测孔烟温测定2：插入探头烟温测定3：读数返回2、压力的测量烟气的压力分为全压(Pt)、静压(Ps)和动压(Pv)。静压是单位体积气体所具有的势能，表现为气体在各个方向上作用于器壁的压力。管道内气体的压力比大气压力大时，静压为正。动压是单位体积气体具有的动能，是使气体流动的压力。全压是气体在管道中流动具有的总能量。在管道中任意一点上：Pt=Ps+Pv，所以只要测出三项中任意两项，即可求出第三项。全压和静压都有正负。测量烟气压力常用测压管和压力计。测压管•标准皮托管它是一根弯成90°的双层同心圆管，其开口端与内管相通，用来测量全压；在靠近管头的外管壁上开有一圈小孔，用来测量静压。标准皮托管具有较高的测量精度，其校正系数近似等于1，但测孔很小，如果烟气中烟尘浓度大，易被堵塞，因此只适用于含尘量少的烟气。标准皮托管测压管•S形皮托管由两根相同的金属管并联组成，测量端有两个大小相等、方向相反的开口，测量烟气压力时，一个开口面向气流，接受气流的全压，另一个开口背向气流，接受气流的静压。由于气体绕流的影响，测得的静压比实际值小，因此，在使用前必须用标准皮托管进行校正。因开口较大，适用于测烟尘含量较高的烟气。S形皮托管压力计•U形压力计是一个内装工作液体的U形玻璃管。常用的工作液体有水、乙醇、汞，视被测压力范围选用。使用时，将两端或一端与测压系统连接，测得压力（P）用下式计算：P=ρ·g·h式中：ρ——工作液体的密度（kg/m3）g——重力加速度（m/s2）；h——两液面高度差（m）。压力计•倾斜式微压计由一截面积较大的容器和一截面积很小的玻璃管组成，内装工作溶液，玻璃管上的刻度表示压力读数。测压时，将微压计容器开口与测压系统中压力较高的一端相连，斜管与压力较低的一端相连，作用在两个液面上的压力差使液柱沿斜管上升，可计算得到压力（P）倾斜式微压计动压和静压测量方法静压测定原理图：动压测定原理图：动压测定：返回3、流速和流量的计算在测出烟气的温度、压力等参数后，按下式计算各测点的烟气流速(vs)：3、流速和流量的计算（四）含湿量的测定烟气中的水蒸气含量较多，变化范围较大，为便于比较，监测方法规定以除去水蒸气后标准状态下的干烟气为基准表示烟气中的有害物质的测定结果。含湿量测定方法：1.重量法2.冷凝法3.干湿球温度计法。干湿球温度计法•烟气以一定流速通过干湿球温度计，根据干湿球温度计读数及有关压力计算烟气含湿量。干湿球法测定含湿量1、连接仪器干湿球法测定含湿量2、读数干湿球温度计读数负压表读数返回五、烟尘浓度和排放量的测定1．原理：等速采样2．采样系统3．采样过程4．计算返回（五）烟尘浓度的测定1、原理抽取一定体积烟气通过已知重量的捕尘装置，根据捕尘装置采样前后的重量差和采样体积，计算排气中烟尘浓度。测定排气烟尘浓度必须采用等速采样法，即烟气进入采样嘴的速度应与采样点烟气流速相等。采气流速大于或小于采样点烟气流速都将造成测定误差。（为什么要等速采样呢？）当采样速度大于采样点的烟气流速时（VnVs），由于气体分子的惯性小，容易改变方向，而尘粒惯性大，不容易改变方向，所以采样嘴边缘以外的部分气流被抽入采样嘴，而其中的尘粒按原方向前进，不进入采样嘴，从而导致测量结果偏低；当采样速度小于采样点的烟气流速时（VnVs），情况正好相反，使测定结果偏高；只有Vn=Vs时，气体和烟尘才会按照它们在采样点的实际比例进入采样嘴，采集的烟气样品中烟尘浓度才与烟气实际浓度相同。2、采样类型移动采样：用一个捕集器在已确定的采样点上移动采样，各点采样时间相同，计算出断面上烟尘的平均浓度。这是目前普遍采用的方法。定点采样：为了解烟道内烟尘的分布状况和确定烟尘的平均浓度，分别在断面上每个采样点采样，即每个采样点采集一个样品。间断采样：适用于有周期性变化的排放源，即根据工况变化情况，分时段采样，求出时间加权平均浓度。移动采样示意图：3、等速采样方法(1)预测流速（或普通采样管）法：该方法在采样前先测出采样点的烟气温度、压力、含湿量，计算出流速，再结合采样嘴直径计算出等速采样条件下各采样点的采样流量。采样时，通过调节流量调节阀按照计算出的流量采样。由于预测流速法测定烟气流速与采样不是同时进行，故仅适用烟气流速比较稳定的污染源。预测流速法采样装置：预测流速法烟尘采样装置（2）皮托管平行测速采样法：该方法将采样管、S型皮托管和热电偶温度计固定在一起插入同一采样点，根据预先测得的烟气静压、含湿量和当时测得的动压、温度等参数，结合选用的采样嘴直径，由编有程序的计算器及时算出等速采样流量，迅速调节转子流量计至所要求的读数。此法与预测流速采样法不同之处在于测定流量和采样几乎同时进行，适用于工况易发生变化的烟气。采样头采样管S形皮托管热电偶常见的采样管有超细玻璃纤维滤筒采样管和刚玉滤筒采样管。它们由采样嘴、滤筒夹及滤筒、连接管组成。超细玻璃纤维滤筒适用于500℃以下的烟气。刚玉滤筒由刚玉砂等烧结制成，适用于1000℃以下的烟气。这两种滤筒对0.5μm以上的烟尘捕集效率都在99.9%以上。玻璃纤维滤筒采样管滤筒刚玉滤筒采样管超细玻璃纤维滤筒适用于500℃以下的烟气。刚玉滤筒采样管适用于1000℃以下的烟气。对于0.5um烟尘，捕集效率都在99.9%以上6.2采样系统尘粒采样系统由采样管、滤筒、流量测量装置和抽气泵等组成。其中普通型采样管由采样嘴、滤筒夹和连接管构成。返回6.3采样过程①采样前：滤筒恒重；连接系统，检漏；预测流速。②采样：移动采样。③采样后：滤筒恒重。滤筒恒重：烟尘采样：返回4、烟尘浓度计算(1)计算出采样滤筒采样前后重量之差G（烟尘重量）。(2)计算出标准状况下的采样体积(3)烟尘浓度计算：根据采样类型不同，用不同的公式计算。烟气样品的采集•由于气态和蒸气态物质分子在烟道内分布比较均匀，不需要多点采样，只要在靠近烟道中心的任何一点都可采集到具有代表性的气样。同时，气体分子质量极小，可不考虑惯性作用，故也不需要等速采样烟气组分的测定组分：N、O、CO2、水蒸气目的：考察燃料燃烧情况和提供烟气气体常数的数据有害组分：CO、NOx、硫化物、H2S1、样品的采集吸收采样装置：与大气采集装置原理相同不同处：烟气温度高，湿度大，烟尘及有害气体浓度大并具有腐蚀性，多采用不锈钢材料制作，采样管头部装有烟尘过滤器（滤料）采样管需加热（保温）防止水蒸气冷凝2.主要组分（CO、CO2、O2、N2）的测定奥氏气体分析器吸收法的原理基于：用不同的吸收液分别对烟气中各组分逐一进行吸收，根据吸收前、后烟气体积变化，计算各组分在烟气中所占体积百分数。仪器分析法如用定电位电解仪或非分散红外分析仪测定一氧化碳，用氧化锆氧分析仪或磁氧分析仪、膜电极式氧分析仪测定氧的含量等。3.有害组分的测定对含量较低的有害组分，其测定方法原理大多与空气中气态有害组分相同；对于含量高的组分，多选用化学分析法。吸收法采样装置烟尘烟气的测定一、采样位置和测定点的确定二、烟气温度的测定三、烟气压力的测定四、烟气含湿量的测定五、烟气流速流量的计算六、烟尘浓度和排放量的测定七、烟气浓度和排放量的测定