GB-T-16157-1996--固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法解析

GB/T16157-1996固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法一、主题内容和适用范围·本标准规定了在烟道、烟囱及排气筒（以下简称烟道）等固定污染源排气中颗粒物的测定方法和气态污染物的采样方法。·本标准适用于各种锅炉、工业炉窑及其他固定污染源排气中颗粒物的测定和气态污染物的采样。二、定义·1、颗粒物：燃料和气态物质在燃烧、合成、分解以及各种物料在机械处理中产生的悬浮于排放气体中的固体和液体颗粒状物质。·2、气态污染物：以气体状态分散在排放气体中的各种污染物。·3、标准状态下的干排气：在温度为273K，压力为101.300pa条件下不含水分的排气。三、测定与计算内容排气参数（温度、压力、水分含量、成分）的测定。排气密度和气体分子量的计算。排气流速的测定排气中颗粒物的测定和排放浓度、排放率的计算四、采样的基本要求选择有代表性的采样点选择易于到达的采样位置选择能实施采样的地点④选择安全可靠的采样位置⑤与有关标准布点要求的符合型，在许可的条件下，尽量与标准的要求一致，当不一致以及监测点位有无法更改时，应考虑增加测点数。⑥采样工况：应在生产设备处于正常运行状态下进行，或根据有关污染物排放标准的要求，在所规定的工况条件下测定。2、采样位置和采样点（1）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（即上3下6)。对矩形烟道，其当量直径D=2AB/(A+B)，式中A、B为边长。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，采样位置仍按上述选取。采样位置应避开对检测人员操作有危险的场所。（1）采样孔：①在选定的测定位置上开设采样孔，采样孔的内径应不小于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（如下图所示）。当采样孔仅用于采集气态污染物时，其内径应不小于40mm。②对正压下输送高温或有毒气体的烟道，应使用带闸板阀的密封采样孔（如下图所示）（2）采样孔③对圆形烟道，采样孔应设在包括各测点在内的相互垂直的直径线上（如下图所示）。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（如下图所示）。（3）采样平台采用平台为检测人员采样设置，应有足够的工作面积使检测人员安全、方便地操作。平台面积应不小于1.5m²，并设有1.1m高的护栏，采样孔距平台面约为1.2~1.3m。（4）采样点位置和数目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（如图所示）。对符合要求的烟道，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0.3m、流速分布比较均匀、对称并符合要求的小烟道，可取烟道中心作为测点。圆形烟道弯头后的测点②对于矩形烟道或方形烟道将烟道断面分成适当数量的等面积小块，各小块中心即为测点。小块的数量按表3的规定选取。原则上测点不超过20个。烟道断面面积小于0.1m²，流速分布比较均匀、对称并符合要求的可去断面中心作为测点。③当烟道布置不满足要求时，应增加采样线和测点。五、排气参数的测定1.排气温度的测定，一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定，将温度的传感器插入烟道中测点处，封闭采样孔，待稳定后读数。2.排气中水分含量的测定，排气中水分含量应根据不同的测量对象选用冷凝法、干湿球法或重量法中的一种方法测定，一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定。（1）冷凝法原理：由烟道中抽取一定体积的排气通过冷凝器，使冷凝出来的水量，加上从冷凝器排出的饱和气体的水蒸气量，计算排气中的水分含量。测定装置及仪器：测量排气中水分含量的采样系统如图所示，它包括烟尘采样管、冷凝器、干燥器、温度计、真空压力表、转子流量计、抽气泵等组成。测定步骤I.将冷凝器装满冰水，或在冷凝器进、出水管上接冷却水。II.将仪器按图10所示连接。III.检测系统是否漏气，如发现漏气，应分段检查、堵漏，直到满足检漏要求。IV.打开采样孔，清除孔中的积灰。将装有滤筒的采样管插入烟道近中心位置，封闭采样孔。V.开动抽气泵，以25L/min左右的流量抽气，同时记录采样开始时间。VI.抽取的排气量应使冷凝器中的冷凝水量在10mL以上。采样时每隔数分钟记录冷凝器出口的气体温度tV，转子流量计读数Qr，流量计前的气体温度tr，压力Pr以及采样时间t，如系统装有累积流量计，应记录开始采样及终止采样时的累积流量。VII.采样结束，将采样管出口向下倾斜，取出采样管，将凝结在采样管和连接管内的水倾入冷凝器中，用量筒测量冷凝水量。（2）干湿球法①原理：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，计算处排气的水分含量。②测量装置及仪器③测定步骤I.检查湿球温度计的湿球表面纱布是否包好，然后将水注入盛水容器中（自来水即可）II.打开采样孔，清除孔中的积灰，将采样管插入烟道中心位置，封闭采样孔。III.当排气温度较低或水分含量较高时，采样管应保温或加热数分钟后，再开动抽气泵，以15L/min流量抽气。IV.当干、湿球温度计温度稳定后，记录干球和湿球温度。V.记录真空压力表的压力。六、排气流速的测定1.排气流速的计算（1）原理：排气的流速与其动压的平方根成正比，根据测得某测点处的动压、静压以及温度等参数，计算处排气流速。（2）测量装置及仪器上图是标准型皮托管，是一个弯成90度的双层同心圆管，前端呈半圆形，正前方有一开孔，与内管相通，用来测定全压，在距前端6倍直径处外管壁上开有一圈孔径为1mm的小孔，通至后端的侧出口，用于测定排气静压。按照上述尺寸制作的皮托管修正系数为0.99+-0.01，标准型皮托管的测孔很小，当烟道内颗粒物浓度大时，容易被堵塞，它适合测量较清洁的排气。上图是S型皮托管，由两根相同的金属管并联组成，测量端有方向相反的两个开口，测定时，正对气流的开口测定的压力为全压，背向气流的开口测定压力为小于静压，其修正系数为0.84+-0.01，S型皮托管测压孔开口较大，不易被颗粒物堵塞，方便于在厚壁烟道中使用。七、排气中颗粒物的测定1、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。2、采样原则（1）等速采样：颗粒物具有一定的质量，在烟道中由于本身运动的惯性作用，不能完全随气流改变方向，为了从烟道中取得具有代表性的烟尘样品，需等速采样，即气体进入采样嘴的速度应与采样点的烟气速度相等，其相对误差应在10%以内。气体进入采样嘴的速度大于或者小于采样点的烟气速度都将使采样结果产生偏差。（2）多点采样：由于颗粒物在烟道中的分布是不均匀的，要取得具有代表性的烟尘样品，必须在烟道断面按一定的规则多点采样。3、采样方法（1）移动采样：用一个滤筒在已确定的采样点上移动采样，各点的采样时间相同，求出采样断面的平均浓度。（2）定点采样：每个测点上采一个样，求出采样断面的平均浓度，并可了解烟道断面上颗粒物浓度变化情况。（3）间断采样：对有周期性变化的排放源，根据工况变化及其延续时间，分段采样，然后求出其时间加权平均浓度。普通型采样管法颗粒物采样装置玻璃纤维滤筒采样管采样嘴4、采样前准备工作①滤筒处理和称重：在105-110℃烘烤1h，取出放入干燥器中，在恒温恒湿的天平室中冷却至室温，用感量0.1mg天平称量，两次称量重量之差不超过0.5mg。当滤筒在400℃以上高温排气中使用时，为了减少滤筒本身减重应预先在400℃高温箱中烘1h，然后放入干燥器中冷却至室温，称量至恒重。放入专用的容器中保存。②检查所有的测试仪器功能是否正常，干燥气中的硅胶是否失效。③检查系统是否漏气，如发现漏气，应再分段检查，堵漏，直至合格。5、采样步骤①采样系统连接：用橡胶管将组合采样管的皮托管与主机的响应接嘴连接，将组合采样管的烟尘取样管与洗涤瓶和干燥瓶连接，再与主机的响应接嘴连接。②仪器接通电源，自检完毕后，输入日期、时间、大气压、管道尺寸等参数。仪器计算处采样点数目和位置，将各采样点的位置在采样管上做好标记。③打开烟道的采样孔，清除孔中的积灰。④仪器压力测量进行零点校准后，将组合采样管插入烟道中，测量各采样点的温度、动压、静压、全压及流速，选取合适的采样嘴。⑤含湿量测定装置注水，并将其抽气管和信号线与主机连接，将采样管插入烟道，测定烟气中的水分含量。⑥记下滤筒编号，将一称重的滤筒装入采样管内，旋紧压盖，注意采样嘴与皮托管全压测孔方向一致。⑦设定每点的采样时间，输入滤筒编号，将组合采样管插入烟道中，密封采样孔。⑧使采样嘴及皮托管全压测孔正对气流，位于第一个采样点。启动抽气泵，开始采样。第一点采样时间结束，仪器自动发出信号，立即将采样管移至第二个采样点继续进行采样。依次类推。顺序在各点采样。采样过程中，采样器自动调节流量保持等速采样。⑨采完最后一个点后，将采样管后的胶管迅速堵住，同时停机并将采样嘴背对气流，从烟道中小心地取出采样管，注意不要倒置。用镊子将滤筒取出，放入专用的容器中保存。⑩每次至少采三个样，取平均得到烟尘浓度。6、样品分析采样后的滤筒放入105℃烘箱中烘烤1h，取出放入干燥器中，在恒温恒湿的天平室中冷却至室温，用感量0.1mg天平称量至恒重，采样前后滤筒重量之差，即为采取的颗粒物量。崂应3012H（新08代）烟尘浓度测试仪崂应3012H(新08代连接图)崂应3012H（新08代）操作1.测量管道（或排气筒、烟囱）直径及管壁厚度（或法兰长度）2.接通仪器电源3.打开采样孔，清除孔中积灰4.打开采样仪器开关，在主菜单上按照1至6顺序依次操作①选择1，输入采样日期、时间，大气压和含湿量调到测量状态，选取采样类型：油烟或烟尘②选择2，输入监测断面的尺寸和壁厚（或法兰长度），确定采样的环数，仪器自动计算处各采样点的位置，并在采样枪上用胶布标示。③选择3，对皮托管校零，预测流速选采样嘴，将采样枪放入管道中心一点使全压孔正对气流，堵严测孔，待机器稳定后按“确定”选出相应流速的采样嘴安装采样枪上。④选择4，将含湿量采样枪放入管道中，加入3/4水量（可以是自来水），选择“测量含湿量”键，待含湿量数值相对稳定后（厂家要求15分钟），按确定键完成。⑤选择5，确定/或输入采样点数和每点的采样时间，把滤筒装入采样枪，给滤筒编号并记录，将采样枪放入管道中第一个采样点位置，按“确定”开始采样，结束后，停止采样并保存数据，采样枪背对气流取出（不可倒置），取出滤筒对内折叠竖放滤筒盒。⑥选择7，在此菜单下选1查询当前数据并打印，按“退出”回到主菜单，准备下一次采样。⑦采样结束后，必须用干净的空气对仪器的传感器、泵、采样枪、气路连接橡胶管进行清洗。⑧清洗步骤：测完烟气,根据仪器清洗；测完烟尘后,将主机“烟尘”入口悬空，仪器运行在湿度测量状态，泵仪20L/min空转3分钟(厂家要求30分钟)。采样中应注意的问题（1）操作顺序：对于初学者和操作经验不足的人员，一定要按操作顺序进行采样，因为前面的每一步都是在为后面的内容提供必要的参数。例如：选项1中的大气压、选项3中的压力校零和动、静压预测就是为选项4（含湿量的测定）输入了相应的参数。（2）直径的测量：准确的方法是从图纸上查出管道监测断面处的尺寸。没有图纸时用测量棒伸入管道，直到碰壁。用胶布在直棒上做标示出外壁（或法兰口）的位置，取出测量棒，用卷尺测量改长度，减去壁厚（或法兰长度）即为监测断面的尺寸。（3）含湿量的测量：目前常用的是“干湿球法”，因为它快捷、简便。但在测量过程中应注意：测量时间要足够长。由于我们预先已测量了排气中的温度，因此在测量过程中要注意干温的数值应升到尽量靠近烟温，不要急着按确定键。注意保温。由于含湿量的温度计在管道外，受环境温度影响