煙氣等速采樣

1、煙氣等速采樣的方法比較1.1 煙氣等速采樣的原理在選定的采樣點上，通過采樣管從煙道中接等速采樣，原則抽取一定量的含塵煙氣，經(jīng)捕集裝置將塵粒捕集下來，根據(jù)捕集的煙塵重量和抽取的煙氣體積，求出煙氣中的煙塵濃度。（相對誤差應(yīng)在5% 10%以內(nèi)）1.2 煙氣等速采樣的原因當(dāng)采樣速度大于或小于采樣點的煙氣速度都將使采樣結(jié)果產(chǎn)生偏差，當(dāng)采樣速度Vn 大于煙氣速度Vs 時，處于采樣嘴邊線以外的部分氣流進入采樣嘴，而其中的塵粒由于本身的慣性作用， 不能改變方向隨氣流進入采樣嘴，繼續(xù)沿著原來的方向前進，使采取的樣品濃度低于采樣點的實際濃度。當(dāng)采樣速度Vn 小于采樣點的煙氣速度Vs 時，情況恰好相反，樣品濃度高于

2、實際濃度。只有采樣速度Vn 等于采樣點的速度Vs時，樣品濃度才與實際濃度相等。2.1 等速采樣方法類型從煙道中等速抽取煙氣可以有預(yù)測流速采樣法、皮托管平行測速采樣法和動壓平衡等速采樣法、靜壓平衡采樣法。a、預(yù)測流速（或普通采樣管）法該方法必須先測出采樣點的煙氣溫度、壓力、含濕量，計算出流速，再結(jié)合采樣嘴直徑計算出等速采樣條件下各采樣點的采樣流量。等速采樣就是使采樣嘴口的采樣速度與煙道內(nèi)煙氣的流速相等， 過大或過小的采樣速度都是對煙氣流動場的破壞， 使測量的煙塵濃度失準(zhǔn)。 預(yù)測流速采樣法就是預(yù)先測出煙道內(nèi)的煙氣流速、溫濕度，再根據(jù)選定的采樣嘴計算出所需的等速采樣流量（公式3 ）。（ 3 ）1式中

3、 Qrs等速采樣流量L/mind采樣嘴直徑mmVs煙氣流速m/sBa大氣壓強kPaPs煙氣靜壓kPats煙氣溫度tr流量計前溫度Pr流量計前壓力kPaXsw含濕量該法的適用條件是：在進行連采樣前測定了流速，再按此流速續(xù)等速采樣，因此，煙道內(nèi)的流速在這一段時間內(nèi)應(yīng)保持不變，即煙氣狀態(tài)參數(shù)穩(wěn)定。方法要求在采樣完畢后，煙氣流速與采樣前相比偏差20%，否則，視為無效結(jié)果。因此，預(yù)測流速必須是在工藝穩(wěn)定、催化劑的品質(zhì)和用量一定、負荷正常的條件下進行，這時測得的數(shù)據(jù)才能代表某一工況和加工量下的結(jié)果。在工藝條件波動或加工量不正常時，所測數(shù)據(jù)的代表性差。采樣裝置的連接1-煙道； 2- 采樣管； 3冷凝器； 4

4、- ， 6- 溫度計； 5- 壓力計； 7- 干燥計8- 轉(zhuǎn)子流量計； 9- 抽氣泵； 10- 閥門； 11- 防噴冷卻套； 12- 累計流量計煙塵采樣系統(tǒng)示意圖2b、皮托管平行測速采樣法該法將采樣管、s 型皮托管和熱電偶溫度計固定在一起插入同一采樣點。先測得煙氣靜壓、含濕量和當(dāng)時測得的動壓、溫度等參數(shù)， 結(jié)合選用地采樣嘴直徑，由編有程序的計算器及時算出等速采樣流量，迅速調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子流量計至所要求的讀數(shù)。在電除塵器的測試中,尚不能有效地解決靜電對自動采樣儀的沖擊干擾，在測試現(xiàn)場將自動采樣儀臨時接地的方法并不十分有效；在負壓較大的煙道中測試，當(dāng)采樣完畢或暫停時，如何同步關(guān)閉采樣管路，防止負壓將濾筒的

5、塵粒倒抽出去等問題均有待解決。c、動壓平衡型等速管采樣法動壓平衡等速采樣法是利用采樣管中的特制的孔板在采樣抽氣時產(chǎn)生的壓差與皮托管測出的動壓相等來實現(xiàn)等速采樣。 該方法與采樣嘴的口徑無關(guān)， 也能實現(xiàn)自動流速跟蹤， 但需特制采樣管并多一套壓差傳感器。圖 動壓平衡型等速管采樣裝置d、靜壓平衡性采樣法靜壓平衡采樣法是利用專門的能感知采樣嘴內(nèi)外壁靜壓的采樣管，調(diào)節(jié)采樣流量使采樣嘴內(nèi)外壁的靜壓相等達到等速采樣條件。該方法也與采樣嘴口徑無關(guān)，且無需皮托管， 也能實現(xiàn)自動流速跟蹤，但需特制采樣管和多一套壓力傳感器，且僅適用于低含塵濃度的場合，3高濃度的煙塵易堵塞靜壓感知孔而失準(zhǔn)。2.2 國家環(huán)境保護總局的煙

6、氣采樣方法a、固定源采樣法該方法的采樣器由采樣管、導(dǎo)氣管、吸收裝置、 干燥器、流量測量與控制裝置和抽氣泵等部分組成。采樣過程中玻璃纖維濾膜的溫度可達120± 14。采樣裝置圖如下。b、限流孔采樣器采樣法采樣器應(yīng)安裝轉(zhuǎn)子流量計，在限流孔入口應(yīng)裝有真空壓力表，用于對限流孔進行流量校正；在限流孔出口也應(yīng)裝有真空壓力表，用于判斷采樣系統(tǒng)是否處于保持恒定流量的臨界狀態(tài)。c、累積流量計采樣器采樣法（干式和濕式）采樣器應(yīng)安裝有流量調(diào)節(jié)閥的轉(zhuǎn)子流量計；在轉(zhuǎn)子流量計入口應(yīng)裝有真空壓力表；累計流量計的入口應(yīng)裝有溫度計，用于對累積流量計進行流量校正。4d、轉(zhuǎn)子流量計采樣器采樣法（干式和濕式）采樣器應(yīng)安裝有

7、流量調(diào)節(jié)閥的鉆子流量計；在轉(zhuǎn)子流量計入口應(yīng)裝有真空壓力表和溫度計，用于對轉(zhuǎn)子流量計進行流量校正。2.3 EPA 采樣方法列表方法 4:煙道氣濕度；方法5:顆粒物排放 (PM)方法 5B:非硫酸顆粒物；方法8: 硫酸霧和二氧化硫方法 12:無機鉛；方法13A 和 13B:總氟化物方法 17:煙道內(nèi)過濾的顆粒物；方法23:二惡英和呋喃方法 26A: 鹵化氫和鹵素；方法29:多種金屬方法 201A: PM10 排放；方法202: 可凝結(jié)顆粒物方法 206: 氨；方法 306:電鍍和陽極氧化帶來的六價鉻方法 316: 來自礦棉和玻纖工業(yè)的甲醛方法 0010: 半揮發(fā)性有機化合物方法 0011: 甲醛，

8、其它醛酮方法 0061:六價鉻2.4 各種不同的煙氣采樣法裝置圖（文獻）由于不同采樣條件和技術(shù)要求，在實驗過程中的煙氣采樣裝置有所不同。下面簡單介紹幾種采樣裝置圖。美國環(huán)境保護部對于煙氣中汞的測定方法（參考文獻）目前對于燃煤電廠煙氣中各種形態(tài)濃度的測量方法最為科研工作者所接受的是美國環(huán)境保護署（ EPA）推薦的安大略你方法（OntarioHydro Method ，簡稱 OHM）。該方法采用等速取樣、加熱和防止吸附的手段，具有真實樣品的代表性和準(zhǔn)確性；采用汞的冷蒸汽原子吸收原理分析汞的濃度，因而精度較高；被美國EPA和能源部（ DOE）等機構(gòu)推薦為美國的汞標(biāo)準(zhǔn)測試和分析方法。5圖 OHM 方法

9、煙氣汞等速取樣系統(tǒng)簡圖下圖為竇晗等所用的采樣系統(tǒng)圖。 PAHs組分的采樣由 TMP-1500 電子時控大氣采樣器完成，內(nèi)部串聯(lián)的PUF 材料和玻璃纖維濾膜分別用于采集煙道中的氣態(tài)和顆粒吸附態(tài)PAHs。（竇晗等：國內(nèi)民用燃煤氣中多環(huán)芳烴排放因子研究）圖 采樣系統(tǒng)示意圖下面方法是在USEPA方法 5 的基礎(chǔ)上改進的采樣系統(tǒng)，由采樣探頭、冷卻裝置、玻璃6套筒、泵、流量計、控制電腦組成。采樣裝置的玻璃纖維濾筒（450加熱凈化）來采集懸浮顆粒和顆粒相PAHs，裝入 XAD-2 樹脂的玻璃套筒和PUF用來采集氣相中的PAHs。圖 PAH采樣系統(tǒng)示意圖此裝置的最大突破是有三級XAD2/PUF 筒，每一級相對

10、獨立地收集PAHs 顆粒物。此研究結(jié)果顯示在第三級筒上沒有發(fā)現(xiàn)重要的PAHs顆粒物。所有的實驗至少做三次以確保實驗的重現(xiàn)性。（ H.-H. Yang et al.rJournal of Hazardous Materials 60 (1998) 159 174）、下面的裝置圖是煤氣PAHs取樣裝置。1-除塵裝置； 2-玻璃纖維濾紙；3-金屬絲網(wǎng)； 4-冷凝裝置； 5-收集裝置；76-吸附裝置； 7-XAD-2 樹脂； 8-金屬絲網(wǎng)； 9-溫度計； 10-吸收裝置；11-二氯甲烷； 12-硅膠； 13-流量計； 14-真空泵圖 煤氣 PAHs取樣裝置圖實驗時， 稱取一定量的床料加入加料斗中，開啟

11、羅茨風(fēng)機和引風(fēng)機，調(diào)節(jié)流化風(fēng)風(fēng)量使其大于最小流化風(fēng)量，調(diào)節(jié)引風(fēng)機擋板，使床內(nèi)懸浮區(qū)壓力為微負壓；開啟螺旋加料器，將床料加入床內(nèi)；用電子火花發(fā)生器點燃啟動燃燒室燃燒室煙氣通人流化床夾套來加熱床料當(dāng)床層溫度升至約500時，開始加入實驗用煤，煤在床內(nèi)著火燃燒使床層溫度急劇上升，控制給煤量和風(fēng)量，使床層溫度穩(wěn)定在900左右燃燒工況穩(wěn)定0.5h 后，增加給煤量，打開氣閥通入水蒸氣，使燃燒工況過渡到氣化工況氣化穩(wěn)定1 h 后，即可采集實驗數(shù)據(jù)和氣固樣品PAHs 樣品取自原煤、半焦(布袋除塵器收集的飛灰)和煤氣。（周宏倉等：空煤比對煤部分氣化多環(huán)芳烴排放的影響）圖 EPA采樣方法 5， 17對煙道氣中苯并

12、(a) 芘 (BaP)的測定主要采用美國環(huán)保局(EPA )煙道氣顆粒物采樣方法5，在應(yīng)用中雖然進行了一些改進，例如在過濾器前安裝旋風(fēng)分離器以增大采樣容量采用大流量泵進行大流量采樣等，但以后的EPA報導(dǎo)的顆粒物采樣方法17 較為完善；它比采樣方法5簡便、準(zhǔn)確。然而，在煙道氣中PAH 等有機物不僅被吸附在顆粒物的表面，也會以微小液滴或呈氣態(tài)存在。因此，在使在用上述顆粒物采樣方法時，氣態(tài)和顆粒物表面的有機物，在采樣氣流作用下，也會部分透過濾膜而損失，會導(dǎo)致測量值的偏低。（崔文恒：固定污染源煙道氣中有機污染物的采樣方法）下圖為串聯(lián)體系采樣法采樣裝置圖中的三種采樣法。在這類方法中， 雖然采樣裝置的結(jié)8構(gòu)

13、或材料有所不同，但其共同特征是將顆粒物采樣方法和氣體有機物采樣方法(吸附法 ) 結(jié)合起來 , 亦即將過濾部分和吸附部分串聯(lián)使用。以求能較完全地收集顆粒物和氣體。圖 Battelle 采樣方法圖 煙道氣采樣法Battelle 采樣法、外部采樣法和內(nèi)部采樣法是對EPA采樣方法 5的改進， Battelle 方法是在方法 5的裝置中，于過濾器和沖撞式吸收器之間加一TENAX 吸附床 , 其使用溫度通常在5060 之間。 而外部采樣法的吸附部分位于冷凝器之后，由于通常所用的高分子吸附劑，易受高溫氣體的破壞。因此， 在對較高溫度的煙道氣采樣時，吸附劑前使用冷凝裝置可以降低煙道氣的溫度，同時又可將煙道氣中

14、的水蒸汽冷凝下來，以防吸附劑遇水受潮, 影響對氣體有機物的吸附。 （崔文恒：固定污染源煙道氣中有機污染物的采樣方法）吸附在顆粒物上的PAH在 NO2 、HNO3或 SO2等作用下，易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生成NO2-PAH或其他化合物。因此在煙道氣采樣時，如果高溫?zé)煔夂幸欢康腘O2、 SO2等氣體，則有可能使附著在顆粒物表面的PAH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而是分析結(jié)果偏低；而且，反應(yīng)生成物與反應(yīng)物的毒性可能有較大差異。因此，這種化學(xué)反應(yīng)對煙道氣的測試造成了很大的困難。稀釋法很好地解決了這一問題，空氣稀釋法（如下圖）旨在用空氣(也可用其它惰性氣體)稀釋排出煙道采樣口的高溫?zé)煔?, 從而降低了煙氣溫度和 NO2、SO2等氣體的濃度，以減緩化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生 . 在各種稀釋裝置中。 （崔文恒：固定污染源煙道氣中有機污染物的采樣方法）9圖 空氣稀釋法圖 稀釋氣采樣器2.5煙氣等速采樣系統(tǒng)的設(shè)計目前應(yīng)用于煙氣中PAHs的采樣的儀器已經(jīng)趨于成熟，文獻中也給出了許多關(guān)