工业仪表与工程测试第8章粉尘浓度测量

第八章粉尘浓度的测量1、取样管法测定粉尘浓度：粉尘浓度测定装置、测定系统及测量原理、计算方法、影响测量结果的因素；BLC-1型和YC-1型烟尘浓度测定仪2、光散射法粉尘浓度测定仪：Lambert-Beer定律测量粉尘浓度Mie散射测量的原理3、石英晶体微天平：工作原理；仪器的功能及特点；主要技术指标8.1概述粉尘浓度测量的意义环境保护减少材料浪费文明生产空气流中粉尘浓度表示：粉尘浓度定义：空气流中单位体积所含固体颗粒的量.粉尘浓度单位：g/m3；g/Nm3；mg/m3测量粉尘浓度的方法：取样称重法和在线测量法，以取样称重法为主。光散射法是一种具有良好前景的在线测量法，有Lambert-beer消光法和Mie散射法。8.2取样管法测定粉尘浓度8.2.1粉尘浓度测定装置微压计（1）取样管三根管子组成。取样管：中间粗铜管；静压管：二边二根小铜管。一根通至取样管前端取样嘴的圆锥套管内；另一根通至取样嘴的圆柱套管中部，以反映取样管外部（管道）的气体静压。（2）收尘器1）旋风收尘器（管道外滤尘）主要组成部分：带弯管的盖子、带进气管的锥形下灰斗、圆盘形挡灰盘。盖子和下灰斗用铁卡子夹紧，为防止漏气，中间加橡皮垫层。使用时，在挡灰盘和盖子间垫有绒布或玻璃棉，注意：a.滤筒含有少量有机粘合剂，在高温气体中使用时质量会减轻，所以，取样环境温度200℃时，使用前须于300℃烘箱中热处理1h，除去其中大部分有机物质。2）滤筒（管道内滤尘时用）有机粘合剂与玻璃纤维胶合而成的微孔筒。气体通过时，所含尘粒被过滤下来，根据滤筒过滤前后的质量差，即可确定气体的含尘量。1-取样嘴；2-锁紧盖；3-压环；4-滤筒；5-滤尘罐；6-滤尘管b.这种滤筒仅用于400℃以下气体含尘量的测定，若气体温度高于400℃，应采用氧化铝陶瓷质滤筒，其作用温度可达800℃以上。3）气体流量计：孔板、湿式、转子流量计4）抽气设备：a.真空泵进真空泵的气体须经净化和去湿。b.喷射器：压缩空气吹入喷射器，喷射器出口处高速气流造成负压产生吸力，从吸气管中抽取气体，然后在混合扩散管中混合后排出。8.2.2测定原理及操作方法旋风除尘器:当取样管二静压管所反映的静压相等时，取样管内与管道内气体流速相等。测量结果较准确。若管内气流速度高于管道内气流速度，较粗颗粒因惯性作用沿原运动方向向前流动不进入取样嘴，细颗粒则随气流被吸入，含尘浓度测定值低于实际浓度；若管内气流速度低于管道内气流速度，部分细颗粒在取样嘴处改变方向不进入取样管，气流中的粗颗粒因惯性作用进入取样嘴内，进入取样嘴内的粉尘并不随进入的气体量按比例减小，含尘浓度测定值高于实际情况。此外，取样嘴应对准气流，否则也会影响测量结果。61060管抽wVd（mm）抽气量m3/min注意：若气体中水分较大，收尘器应置入保温箱中以防止水气在收尘器内凝结、灰尘堵塞管道。取样嘴直径确定：滤筒：取样时，滤筒置入一特制滤筒夹内。滤筒夹锁紧盖前端有一900短弯管，管一端有内螺纹，根据取样点风速配不同直径的取样嘴。滤筒不需保温或加热装置。开始时使采样嘴背对气流方向，用烟气加热5min后，即可按规程进行取样。原理：管道中含尘气体受喷射器的抽力作用进入取样嘴并沿取样管进入旋风收尘器中进行分离，粗颗粒落入集灰瓶中，细颗粒则被收集在绒布或玻璃棉上。收尘后的气体流过孔板时产生压差，由微压计读出压差后可计算出气体流量。抽取气体的速度由喷射器管上的阀门来调节，以使微压计读数在零点，达到等速取样。该测量系统适用于管道内气流较稳定情形。如果管道内气流速度变化较大，则难以保证等速取样。8.2.3计算方法(1)通过孔板流量计的流量（2）换算成标况流量tpV抽(m3/h)Pa孔板流量系数，0023600FC通过孔板流量计的烟气密度，kg/m3抽计VtV2732730通过孔板流量计的烟气温度（3）工况下管道内气体流量0273273VtVt管管道内气体温度，℃（4）时间τ(min)内抽取的气体量或0''273273VtVt管(m3)（5）气体含尘量600'0VV(mn3)'00VMC(g/mn3)'ttVMC(g/m3)或总收尘量（g）影响因素：（1）取样嘴位置和方向：平均风速点上；与气流方向完全相对：（2）仪器设备和连接管道漏气、收尘器收尘效率（3）气流稳定性（4）取样嘴静压差：保持管内负压稍大于管外负压（≤50Pa）8.2.4不稳定气流中含尘浓度的测定测量系统：（1）测量原理：含尘气体受抽力进入取样嘴，经收尘器收尘后，洁净气体通入盛水冷凝器中，水汽被冷凝留在瓶中，干气体则进入湿式流量计测出流量。气体压力及温度分别由流量计上的U形管压力计和温度计显示。为使水汽得到充分冷凝，使冷却水保持流动状态。（2）计算方法1）将流量计显示的气体体积换算为标况气体体积：1013252732730ppVtVa计计（mn3）大气压力，Pa通过流量计的气体压力若系统有漏风，被抽干气体量为2）将水汽体积换算为干气体体积：804.0129310xxV。V水汽（mn3）气体湿含量（kg水气/kg干气）nVVV10水气干漏风系数，%（ma3）3）含尘浓度计算：干VMC0（g/mn3）273273'管tVMCtt（g/m3）（3）操作注意事项：1）测定前先调好湿式流量计的水平位置及瓶内部水面高度；2）每隔3~5min记录一次负压和温度值，以便正确计算气体量；3）测定开始时，抽气阀门慢慢开大，以免U型管中水银倒吸入流量计中；4）计算冷凝后废气的湿含量时，近似利用空气的1-x图，同时近似利用空气密度计算其质量并求得V水气，误差不大。8.3烟尘浓度测定仪1、2、3组成取样器4、5、6、7组成烟气流量测定仪测量时，取样器与烟气流量仪配用D-2型抽风机，以橡胶管连接。烟气由取样头进入取样管和滤尘管，粉尘颗粒留于其中，4去掉水分，5变成非饱和干燥气体，7测量流量，8排出。组成：取样头、取样管、水气分离器、温度计、转子流量计取样头、取样管和滤尘器组合成一套取样器。滤尘罐内装有滤尘器。汽水分离器、电加热器与温度计、转子流量计组合安装于一个箱体内，构成烟气流量测定仪。测定步骤：(1)取样器与烟气流量测定仪配用抽风机以橡胶管连接。(2)根据气体流速、温度，按等速取样原则选择取样头尺寸，抽气量。(3)含尘气体由取样头经取样管进入滤尘罐，粉尘颗粒沉积于取样管和滤尘罐中。净化后的气体经橡皮管进入水气分离器，凝结水被分离于瓶中。饱和状态气体再进入加热器升温，变成非饱和的干燥气体，经转子流量计由抽风机热电排出。(4)将取样管及滤尘罐内粉尘收集后取出，准确称量。(5)计算含尘浓度。计算方法：流量计前不设干燥器时湿气体量计算：式中，d—取样嘴直径,mm；w—管道中气流速度，m/s；t计—流量计温度，℃；t管—管道中气体温度，℃；pa—大气压力，Pa；p管—管道内静压，Pa；p计—流量计压力，Pa。计管管计湿ppppttwdVaa273273100042（m3/S）流量计前设干燥器时，干气体量计算：100100AVV湿干（m3/S）气体中水气体积分数，%校正：湿气体在转子流量计的读数10132527320273计计湿pptVVas（m3/S）干气体在转子流量计的读数1013252732730计计干pptVVad（mn3/S）标况干气体量（m3/S）10132527320273计计干pptVVad标况干气体含尘量ddVMC00（g/mn3）取样时间，S总取样量，g1.说明稳定气流中含尘量的测量原理，并写出计算公式。•管道中的含尘气体受到喷射器产生的抽力作用进入取样嘴，并沿取样管进入旋风收尘器中进行分离，粗颗粒落入集灰瓶中，细颗粒则被收集在绒布，或玻璃棉上。经收尘后的气体流过孔板时产生压差，由微压计读出压差后，可以计算出气体流量。抽取气体的速度由喷射器管上的阀门来调节，以使微压计读数在零点，达到等速取样。（5分）••(1)通过孔板流量计的流量：•（2）换算成标况流量：•（3）工况下管道内气体流量：•（4）时间τ(min)内抽取的气体量：或••（5）烟气含尘量：或600'0VVtpVtVV27327300273273VtVt计0''273273VtVt管'00VMK'ttVMK•2、根据图，简述奥氏气体分析仪组成和工作原理。答：仪器主要由三部分组成：三个内装吸收剂的吸收瓶-10、11、12，吸收瓶内分别通过旋阀7、8、9与梳形管相连。梳形管的一端经三通阀7与取样点或大气相通，另一端与量管4相连，量管4下接有平衡瓶6，用于吸入或排出气体，过滤器1用于干燥气体。当测试时，打开三通旋塞2，竟被测气体放入测试系统，然后关闭三通2，打开三通9，上下移动平衡瓶6，直到6处于同一位置时气体体积不变，则减少体积就是被测气体体积。11、10的测量原理一样。3.下图为热磁式氧分析仪示意图，请说明：•1-磁极；2-中央旁通管；3-环形管；4-毫伏计•（1）无氧气通过时，电桥处于何状态？输出电压值为多少？•（2）有氧气通过时，电阻R1被冷却还是被加热？•（3）有氧气通过时，毫伏计指针有无偏转？为什么？答：（1）平衡状态，输出电压为零。（2）被冷却。（3）有，因为，氧气冷却R1，使R1和R2温度不等，破坏了桥路电阻值的对称性，电桥失去平衡。•4、说明物位测量的目的，按照物位测量仪表工作原理，可将物位测量仪表分为几大类？•答：通过测量物位，确定容器内原料、半成品，或者产品的数量；•通过测量物位，确定生产过程是否连续，便于控制和调节，满足生产要求。•分为：直读式，差压式物，浮力式，机械接触式，电测式，核辐射式，声波式，光学式，微波式。