烟道气监测

废气现场监测技术固定污染源监测污染源流动污染源固定污染源烟道、烟囱、排气筒等排放场所。它们排放的气体中既包括固态的烟尘和粉末，也包含气态和气溶胶态的多种有害物质。固定污染源监测的目的：监督性监测，即定期检查固定污染源排放废气中的有害物质含量是否符合国家规定的大气污染物排放标准的要求；研究性监测，对污染源排放污染物的种类、排放量、排放规律进行监测，有利于查清空气污染的主要来源，探讨空气污染发展的趋势，制订污染控制措施，改善环境空气质量。固定污染源监测的内容：排放废气中有害物质的浓度(mg/m3)有害物质的排放量(kg/h)废气排放量(m3/h)以下内容以烟道气的监测为例说明固定污染源废气的测定基本概念烟道气监测内容烟道气烟尘：浓度、排放量烟气组分：(氮、氧、二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、硫化氢等)浓度、排放量废气：排放量采样点的位置和数目采样点的位置和数目设置，主要取决于烟道的走向、形状、截面积大小等，国家标准GB/T16157—1996《固定污染源排气中颗粒物的测定与气态污染物采样方法》规定了固定污染源中颗粒物的采样、测定、计算方法和固定污染源中气态污染物的采样方法。相关定义颗粒物：颗粒物是指燃料燃烧、合成、分解以及各种物料在机械处理中所产生的悬浮于排放气体中的固体和液体颗粒状物质；气态污染物：气态污染物是指以气体状态分散在排放气体中的各种污染物；标准状态下的干排气：标准状态下的干排气是指在温度为273K、压力为101300Pa条件下不含水分的排气。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。对于矩形横截面，可用当量直径确定采样位置。当量直径根据下式计算：BAABDe2采样断面上采样点的确定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，要获取具有代表性的样品，必须按照一定原则进行多点采样。采样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情况确定。圆形烟道矩(方)形烟道圆形烟道图1-1圆形断面采样点示意图烟道直径（m）等面积环数测量直径数测点数0.310.3～0.61～21～22～80.6～1.02～31～24～121.0～2.03～41～26～162.0～4.04～51～28～204.051～210～20表1-1圆形烟道分环及测点数的确定测点号环数1234510.1460.0670.0440.0330.02620.8540.2500.1460.1050.08230.7500.2960.1940.14640.9330.7040.3230.22650.8540.6770.34260.9560.8060.65870.8950.77480.9670.85490.918100.974表1-2测点距烟道内壁距离（以烟道直径D计）矩(方)形烟道图1-2矩（方）断面采样点示意图烟道断面积（m2）等面积小块长边长度（m）测点总数0.10.3210.1～0.50.351～40.5～1.00.504～61.0～4.00.676～94.0～9.00.759～169.0≤1.0≤20表1-3矩（方）形烟道的分块和测点数基本参数烟气的体积、温度和压力是烟气的基本状态常数，也是计算烟气流速、烟尘及有害物质浓度的依据。其中，烟气体积由采样流量和采样时间的乘积求得，而采样流量由采样点烟道断面积乘以烟气流速得到，流速又由烟气压力和温度计算求出。温度测量仪器玻璃水银温度计：适用于直径小、温度不高的烟道；热电偶温度计：适用于直径大、温度高的烟道；根据需测温度的高低，选用不同材料的热电偶。测量800℃以下的烟气用镍铬-康铜热电偶；测量1300℃以下烟气用镍铬-镍铝热电偶；测量1600℃以下的烟气用铂-铂铑热电偶。压力烟气压力静压(Ps)：单位体积气体所具有的势能；动压(Pv)：单位体积气体所具有的动能；全压(Pt)：气体在管道中流动具有的总能量，为动压和静压之和。多为负恒为正可能为正，可能为负测压装置皮托管：标准皮托管，S形皮托管压力计：U形压力计，斜臂式微压计图1-4静压及动压的测定装置流速和流量的计算各测点烟气流速的计算压力单位用mmH2O柱表示时PRTgHgHVsdds22dspsPtKV273076.0压力单位用Pa表示时压力单位用mmHg表示时dspsHtKV27324.0烟道断面烟气平均流速的计算nvvvvns21烟气流量的计算Qs=3600·Fsv含湿量的测定烟气含湿量一般以烟气中水蒸气的体积百分含量表示。测量方法重量法冷凝法干湿球温度计法干湿球温度计是由两支完全相同的温度计组成，其中一支温度计的球（温包）用一浸入水的棉织物包住，使它经常处于润湿状态，称为湿球温度计；另一支为干球温度计。当烟气以一定的流速通过干湿球温度计时，由于湿球表面水分的蒸发，使湿球温度计读数下降，产生干湿球温度差。根据干湿球温度计读数及有关压力计算烟气含湿量。烟气中的含湿量按下式计算：标准状态下烟气总体积标准状态下烟气水蒸气的体积分含量烟气中水蒸气的体积百sababcbvwPPPPTTPX00067.0烟道气中污染物的测定烟尘浓度的测定测定原理：抽取一定体积的含尘烟气，使之通过一个已知质量滤尘装置，烟气中的烟尘被阻留在滤尘装置的滤料上，称量滤尘装置的质量，根据滤尘装置采样前后的质量差，求出单位体积烟气中的含尘量。注意事项：烟道内粉尘浓度的分布是不均匀的，为了测出具有代表性的含尘浓度，监测时必须注意：多点采样求平均值确定烟尘浓度；采样必须采用等速采样法。等速采样法：控制烟气进入采样嘴的速度(vn)与采样点烟气流速(vs)相等时进行采样，这种方法称为等速采样法。等速采样法可以避免vn大于或小于vs时产生的测定误差。预测流速法平行采样法等速管法(或压力平衡法)这种方法是在采样前测出烟道断面上各测点的流速，然后根据各测点气流速度及采样嘴进口直径，计算出各点的采样流量，采用流量计控制流量进行采样。该方法是将S形皮托管、测温装置和采样管固定在一起插入采样点处，将测量的烟气温度、压力等有关参数输入计算机，计算出等速采样的流量。平行采样法适用于烟气工况不太稳定的情况，采样时可根据温度、压力变化情况，随时调节采样流量，维持等速采样，减小由于烟气流速改变带来的采样误差。这种方法用特制的压力平衡型等速采样管进行采样，采样管分为动压平衡型等速采样管和静压平衡型等速采样管。移动采样和定点采样：移动采样：为测定烟道断面上烟气中烟尘的平均浓度，用同一个尘粒捕集器在已确定的各采样点上移动采样，在各点的采样时间相同，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。移动采样时烟尘浓度计算定点采样时烟尘浓度计算62110ndVggCnnnQQQQCQCQCC212211烟气组分的测定烟气组分主要气体组分(N2、O2、CO2、水蒸气)有害气体组分(CO、NOx、SO2、H2S等)由于气态、蒸气态分子在烟道内分布均匀，采样不需要多点采样，烟道内任何一点的气样都具有代表性。采样时可取靠近烟道中心的一点作为采样点。烟气中二氧化硫、氮氧化物测定定电位电解法传感器主要由电解槽、电解液和电极组成，传感器的工作过程为：被测气体由进气口通过渗透膜扩散到敏感电极表面，在敏感电极、电解液、对电极之间进行氧化反应，参比电极在传感器中不暴露在被分析气体之中，用以为电解液中的工作电极提供恒定的电化学点位。被测气体通过渗透膜进入电解槽，传感器电解液中扩散吸收的二氧化硫、氮氧化物发生氧化反应。原理eHSOOHSO2422422CDSFZieHHNOOHNO33232反应方程式烟尘、烟气浓度折算过量空气系数：燃料燃烧时，实际空气供给量与理论空气需要量的比值。用“a”表示：22121OXa过量空气系数在生产的影响空气系数a对窑炉燃烧工况及热效率有着重要的影响，空气系数a偏小，炉膛中空气供应不足，燃烧不良，将使窑炉的机械不完全燃烧热损失和化学反应不完全热损失增大，会降低窑炉的热效率。空气系数a过大，会使窑炉排出的烟气量增多，将使窑炉排烟热损失增大，引风机、鼓风机电能耗量增加，也会降低窑炉的热效率。因此空气系数a选择是否合理，取决于窑炉规格、燃烧种类、燃烧方式等因素，空气系数a选择合理，会使能量损失减少，获取较高的窑炉热效率，并使窑炉安全运行。烟气浓度、烟尘折算公式：)/(''aaccC——折算后烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放浓度,mg/m3C’——折算前烟尘、二氧化硫、氮氧化物的排放浓度,mg/m3a’——实际过剩空气系数a——标准中规定的理论过剩空气系数锅炉过剩空气系数燃煤,a=1.75;燃气、燃油,a=1.2火电厂过剩空气系数燃煤,a=1.4;燃油,a=1.2;燃气,a=3.5相关标准及限值1.GB/T16157—1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》2.GB3095—2012《环境空气质量标准》3.GB13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》环境质量功能区分类一类区:自然保护区、风景名胜区和其它需要特殊保护的地区。二类区:城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。三类区:特定工业区。锅炉类型折算项目过量空气系数燃煤锅炉烟尘、二氧化硫排放浓度a=1.75燃油、燃气锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度a=1.2各种锅炉过量空气系数折算值4.GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》火力发电锅炉烟尘最高允许排放浓度及黑度限值火力发电厂二氧化硫最高允许排放浓度火力发电锅炉氮氧化物最高允许排放浓度锅炉类型折算项目过量空气系数燃煤锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度a=1.4燃油锅炉烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度a=1.2燃气轮机组烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度a=3.5火电厂各种锅炉过量空气系数折算值采样记录采样是分析监测的第一步，采样时测定的许多参数，是分析结果的计算必须使用的重要参数。采样过程获取的第一手资料，对于监测结果分析、环境质量评价、事故原因分析具有重要的参考价值。因此，监测过程中必须规范采样记录管理，认真填写采样记录。采样记录填写内容包括污染物名称、采样点名称、采样编号、采样日期、采样时间、采样流量、采样体积、采样时的温度及压力、换算为标准状态下的体积、所用仪器、采样时天气情况及周围情况、采样者、审核者签名大庆环境监测站测定烟气、烟尘流程负责烟道气检测的单位热电厂(3个)集中供热锅炉房(11个)化工厂(5个)使用的燃料煤、渣油、天然气监测前的准备现场监测监测后的工作监测流程滤筒前处理和称重：用铅笔将滤筒编号，在105～110℃烘箱内烘烤1小时，取出放入干燥器中冷却至室温。用感量0.1mg天平称量，两次重量之差不超过0.5mg，放入专用容器中保存。检查干燥筒内干燥剂是否变成粉色，更换变色硅胶或者将变粉硅胶倒入大烧杯中烘干后使用。仪器维护及标定:每个季度或者当测量值可疑时就要对仪器的各个传感器进行校准，保证监测数据的准确。标定包括：氧气标定（标准气体）；二氧化硫标定（标准气体）；氮氧化物标定（标准气体）;烟尘采样流量标定(皂膜流量计)。准备好监测仪器、工具、采样记录表。选择好监测位置，监测点；排污单位负责接电到监测位置。准确连接监测设备，需要注意的是：干燥筒与缓冲筒顺序不可颠倒；烟枪开口对着气流的管道接仪器标有“+”的接口；当监测设备在烟道内工作时，要封好采样口。填写现场监测记录。监测过程中出现的问题及解决办法:见表1可能出现的问题原因及解决办法测量时动压为零或负值测量前未调零（调零）；皮托管接反（正确连接）；管路漏气（查找漏点）；调零时未悬空（重新调零）采样时计算流量偏小采样嘴选择过小（选择大采样嘴）采样泵转速达到最高，流量仍然跟踪不上（但不为零）流路堵塞（疏通流路）；