烟尘平行采样仪的原理及应用 (毕业论文).doc

烟尘平行采样仪的原理及应用摘要：皮托管平行法烟尘采样仪是环保部门对固定污染源烟尘排放进行监测的主要仪器，本文介绍了皮托管平行法烟尘采样仪的基本原理，分析了日常监测中影响测量结果准确度的因素，提出了解决方案。关键词：“皮托管平行法”、皮托管系数、失重、流速 引言：烟道、烟囱及排气筒等固定污染源的排放监测通常分为：连续自动在线监测和手工监测两种。连续自动在线监测采用光学法实时测量烟尘浓度，能反映烟尘浓度随时间变化趋势；手工监测一般使用皮托管平行法烟尘采样器进行采样后，回实验室分析计算后，得出烟尘的采样浓度，该烟尘浓度放映的是采样时间段内的平均浓度。手工监测是国标gb/16157-1996推荐的经典的烟尘采样方法之一，通常在线烟尘浓度监测要用手工监测进行比对标定后才能将数据作为法定数据上报监测中心站，因此手工监测中使用的皮托管平行法烟尘采样仪的应用方法对最终结果的影响不可轻视。1、皮托管平行法烟尘采样仪工作原理 烟尘采样器按原理分为“动压平衡法”、“静压平衡法”、“预测流速法”、“皮托管平行法”等几种类型。其中“皮托管平行法”自动烟尘采样器已成为国内外主流的手工监测固定污染源烟尘排放的采样仪器。它具有自动化程度高、重量轻、体积小、测量数据准确可靠、采样效率高等优点。其原理为：通过“s型皮托管”测量烟道、烟囱及排气筒动压、静压、铂电阻或热电偶测量温度，单片机根据特定的公式计算出实时的烟道流速并控制抽气泵以相同的流速抽取烟道含尘气体，又玻璃纤维滤筒捕集烟道粉尘，按设定的时间采集样品后，回实验室称重滤筒增重，用滤筒增重除以采样体积，就得到了烟尘排放浓度，用烟尘排放浓度除乘以烟道排风量，就可以计算烟尘排放量，为排污收费及总量控制提供法定依据。 2、影响“烟尘排放浓度”准确度的因素分析 根据“皮托管平行法烟尘采样仪”原理可知，影响“烟尘排放浓度”准确度的因素有：皮托管系数的变化压力、流量等技术指标的准确度和漂移等速响应时间滤筒捕集效率及处理方法采样位置的选择低速烟道的采样方法等六方面。而烟尘采样器作为排污收费和污染排放总量控制的执法工具就应该将上述因素的影响降低到最低。下面以武汉天虹仪表有限责任公司生产的th-880f微电脑烟尘平行采样仪在实际中采样是如何降低上述因素对“烟尘排放浓度”的影响来进行分析。2.1皮托管系数的变化对流速的影响和解决th-880f微电脑烟尘平行采样仪代表了国内最新一代烟尘采样仪的最高水平。其控制核心是一台pc104工业计算机，运行频率为100mhz，数据处理数度和能力远远高于普通的单片机，十烟尘采样器真正进入了微电脑时代。其原理是“皮托管平行法”，配备的“s型皮托管”要用“低速智能风洞”配合“标准皮托管进行了标定，确保皮托管系数kp在0.840.01范围内。烟尘采样时，测点位置气流速度vs计算公式为： vs= kp 2pd根据上述公式可知：皮托管系数kp和流速成正比，皮托管系数kp的变化会直接导致流速测量不准确，进而导致采样体积不准确。实际应用中，有三种情况：2.1.1如果皮托管在使用过程中因碰撞损伤了测量端，皮托管系数就会发生变化，影响流速测量的准确性。为了防止此种情况发生，仪器配有专用的“皮托管测量端”保护套，要求运输中应使用保护套，使用中不能碰伤“皮托管测量端”，这样才能确保皮托管系数不发生改变，确保流速测量准确。但是实际应用中，很多监测人员不太重视这个因素的影响，皮托管随意放置，测量端损伤的情况比较多。2.1.2另一种情况是：皮托管在使用过程中烟道粉尘会进入测量端，使测量端口变小，导致皮托管系数发生变化，影响流速测量准确度。只要监测人员在每次测量前清理干净测量端口处的粉尘，就可以避免流速测量不准确。2.1.3第三种情况是：监测人员在测量压力时，皮托管全压测孔没有正对气流方向，或者偏差超过了5.正确的操作是：皮托管全压测孔正对气流方向，偏差不得超过了5 2.2压力、流量等传感器漂移对测量结果准确度的影响和解决 由于压力、流量等传感器均是使用进口器件，所以准确度和漂移可以满足技术要求，5小时漂移小于4pa。实际使用中，采样时间较长时，每次采样前校一次零，就能确保仪器的压力、流量等传感器基本无漂移。当烟道流速低，动压小时，每次采样前校一次零可明显提高采样准确度。需要注意的是：采零应在所有传感器处于空载的情况下进行。2.3等速响应时间对测量结果准确度的影响和解决等速响应时间太长会导致采样流速和烟道流速不同步，样品代表性降低，甚至没有代表性，所以等速采样时间国家标准规定为小于20秒。天虹公司th-880f由于使用pc104工业计算机进行控制，采样时等速响应时间小于3秒，等速性能远远高于国标要求。在实际引用中，应遵循“小流速、大采样嘴”、“大流速、小采样嘴”的原则，确保采样流量在3040lmin之间，避免因采样嘴选择不当而导致采样流量超出仪器标称的准确度范围，带来误差。2.4滤筒捕集效率及处理方法对测量结果准确度的影响和解决滤筒分为玻璃纤维滤筒和刚玉滤筒两种。玻璃滤筒过滤效率要求为：对0.5um以上尘粒的捕集效率达99.9以上。适用于500以下的烟尘采样，在200下使用1h,大滤筒失重在2mg以下，在400下使用1h，失重约5mg。为了减少滤筒的失重影响，使用前应置于近似烟道温度的环境中烘烤1h，将滤筒失重降低到最低;刚玉滤筒由刚玉砂等烧结而成，适用于温度小于1000的环境，对0.5um的粒子捕集效率应不低于99，使用前置于400高温环境中灼烧1h，将滤筒失重降低到最低（不大于2mg）.2.5采样位置的选择对测量结果准确度的影响和解决实际应用中，可粗略将烟道分为圆形、矩形两种。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。采样位置应放置在距弯头、阀门、变径管下有不小于6倍直径，和距上述部件上有方向不小于3倍直径处，对矩形烟道，其当量直径d=2ab/(a+b)，其中a、b为边长。对正压下输送高温气体或有毒气体的烟道应采用带有闸板阀的密封采样孔。对圆形烟道，采样点应设在包括个测点在内的互相垂直的直径上，对矩形烟道，采样点应设在包括各测点在内的延长线上，只有如此，才能保证采样位置选择对最终结果的影响降为最低。2.6.低速烟道的采样方法实际应用中，会碰到很多低速烟道，比如流速小于5m/s，这类烟道一般流速不太稳定，采样中，如果等速性能不好，可用近似的平均流速计算出采样流量，再恒流采样，并且只采样烟道中心一点的样品，可提高采样数据的准确度，采集到比较有代表性的样品。3、结论总之，皮托管平行法烟尘采样仪在实际引用中存在很多优点，但在其具体采样方法上，有很多值得讨论和注意的地方。 参考文献：【1】国家环境保护总局空气和废