烟气等速采样

1、烟气等速采样烟气等速采样的方法比较1.1烟气等速采样的原理在选定的采样点上，通过采样管从烟道中接 等速采样，原则抽取一定量的含尘烟气，经捕集 装置将尘粒捕集下来，根据捕集的烟尘重量和抽 取的烟气体积，求出烟气中的烟尘浓度。（相对误差应在5% 10%内）1.2烟气等速采样的原因当采样速度大于或小于采样点的烟气速度 都将使米样结果产生偏差，当米样速度Vn大于烟 气速度Vs时，处于采样嘴边线以外的部分气流进 入采样嘴，而其中的尘粒由于本身的惯性作用， 不能改变方向随气流进入采样嘴，继续沿着原来 的方向前进，使采取的样品浓度低于采样点的实 际浓度。当采样速度 Vn小于采样点的烟气速度 Vs时，情况恰好

2、相反，样品浓度高于实际浓度。 只有米样速度Vi等于采样点的速度 Vs时，样品 浓度才与实际浓度相等。2.1等速采样方法类型从烟道中等速抽取烟气可以有预测流速采样法、皮托管平行测速采样法和动压平衡等速采 样法、静压平衡采样法。a、预测流速（或普通采样管）法该方法必须先测出采样点的烟气温度、压 力、含湿量，计算出流速，再结合采样嘴直径计 算出等速采样条件下各采样点的采样流量。等速采样就是使采样嘴口的采样速度与烟道内烟气的流速相等，过大或过小的采样速度都 是对烟气流动场的破坏，使测量的烟尘浓度失 准。预测流速采样法就是预先测出烟道内的烟气 流速、温湿度，再根据选定的采样嘴计算出所需的等速采样流量（公

3、式3）(3)式中Qrs径 mm等速采样流量dL/min采样嘴Vs烟气流m/sBa大气压Ps烟气静压kPats烟气温度°Ctr流量计前温度CPr流量计前压力kPaXsw含湿量%强kPa该法的适用条件是：在进行连采样前测定了 流速，再按此流速续等速采样，因此，烟道内的 流速在这一段时间内应保持不变，即烟气状态参 数稳定。方法要求在采样完毕后，烟气流速与采 样前相比偏差v 20%否则，视为无效结果。因 此，预测流速必须是在工艺稳定、 催化剂的品质 和用量一定、负荷正常的条件下进行，这时测得 的数据才能代表某一工况和加工量下的结果。在 工艺条件波动或加工量不正常时，所测数据的代 表性差。采样

4、装置的连接n1-烟道；2-采样管；3冷凝器；4- , 6-温度计；5-压力计；7-干燥计8-转子流量计；9-抽气泵；10-阀门；11-防喷冷却套；12-累计流量计烟尘采样系统示意图b、皮托管平行测速采样法该法将采样管、S型皮托管和热电偶温度计 固定在一起插入同一采样点。先测得烟气静压、 含湿量和当时测得的动压、温度等参数，结合选 用地采样嘴直径，由编有程序的计算器及时算出 等速采样流量，迅速调节转子流量计至所要求的 读数。在电除尘器的测试中，尚不能有效地解决静 电对自动采样仪的冲击干扰，在测试现场将自动 采样仪临时接地的方法并不十分有效；在负压较 大的烟道中测试，当采样完毕或暂停时，如何同 步

5、关闭采样管路，防止负压将滤筒的尘粒倒抽出去等问题均有待解决。c、动压平衡型等速管采样法动压平衡等速采样法是利用采样管中的特 制的孔板在采样抽气时产生的压差与皮托管测 出的动压相等来实现等速采样。该方法与采样嘴 的口径无关，也能实现自动流速跟踪，但需特制 采样管并多一套压差传感器。干燿拓沂1t抽气$动压平衡型等速管采样装置d、静压平衡性采样法静压平衡采样法是利用专门的能感知采样 嘴内外壁静压的采样管，调节采样流量使采样嘴 内外壁的静压相等达到等速采样条件。该方法也 与采样嘴口径无关，且无需皮托管，也能实现自 动流速跟踪，但需特制采样管和多一套压力传感 器，且仅适用于低含尘浓度的场合， 高浓度的烟

6、 尘易堵塞静压感知孔而失准。2.2国家环境保护总局的烟气采样方法a、固定源采样法该方法的采样器由采样管、导气管、吸收装 置、干燥器、流量测量与控制装置和抽气泵等部 分组成。采样过程中玻璃纤维滤膜的温度可达 120土 14C。采样装置图如下。b、限流孔采样器采样法米样器应安装转子流量计，在限流孔入口应 装有真空压力表，用于对限流孔进行流量校正； 在限流孔出口也应装有真空压力表，用于判断采 样系统是否处于保持恒定流量的临界状态。c、累积流量计采样器采样法（干式和湿式）采样器应安装有流量调节阀的转子流量计； 在转子流量计入口应装有真空压力表； 累计流量 计的入口应装有温度计，用于对累积流量计进行 流

7、量校正。d、转子流量计采样器采样法（干式和湿式）采样器应安装有流量调节阀的钻子流量计； 在转子流量计入口应装有真空压力表和温度计， 用于对转子流量计进行流量校正。2.3 EPA采样方法列表方法4:烟道气湿度；方法5:颗粒物排 放（PM）方法5B:非硫酸颗粒物；方法8:硫酸 雾和二氧化硫方法12:无机铅；方法13A和13B:总氟 化物方法17:烟道内过滤的颗粒物；方法23: 二恶英和呋喃方法26A:卤化氢和卤素；方法 29:多 种金属方法201A: PM10排放；方法 202:可凝结颗粒物方法206:氨；方法306:电镀和阳极氧 化带来的六价铬方法316:来自矿棉和玻纤工业的甲醛方法0010:半

8、挥发性有机化合物方法0011:甲醛，其它醛酮方法0061:六价铬2.4各种不同的烟气采样法装置图（文献）由于不同采样条件和技术要求，在实验过程 中的烟气采样装置有所不同。下面简单介绍几种 采样装置图。美国环境保护部对于烟气中汞的测定方法（参考文献）目前对于燃煤电厂烟气中各种形态浓度的 测量方法最为科研工作者所接受的是美国环境保护署（EPA）推荐的安大略你方法（OntarioHydro Method，简称 OHM。该方法采用等速取样、加热和防止吸附的手段，具有真实样品的代表性和准确性； 采用汞的 冷蒸汽原子吸收原理分析汞的浓度，因而精度较 高；被美国EPA和能源部（DOE等机构推荐为 美国的汞标

9、准测试和分析方法。: ；（is-招制取样枪苦側盯打I utziT *止何阵底托竹/JT岀L；r广严L广一ft板雒冒计 I.黑计血址ifC 主阀门 二'宜空泵图OHM方法烟气汞等速取样系统简图 下图为窦晗等所用的采样系统图。分的采样由TMP-1500电子时控大气采样器完 成,内部串联的PUF材料和玻璃纤维滤膜分别用 于采集烟道中的气态和颗粒吸附态 PAHs （窦晗 等：国内民用燃煤气中多环芳烃排放因子研究）PAHs 组下面方法是在USEP方法5的基础上改进的采样系统，由采样探头、冷却装置、玻璃套筒、泵、流量计、控制电脑组成。采样装置的玻璃纤维滤筒（450C加热净化）来采集悬浮颗粒和颗粒相

10、PAHs装入XAD-2树脂的玻璃套筒和PUF用来采集气相中的PAHsStockPh?bc卜醫uust&0*1曲嘟5kin li iL； LihcNW %.】輕VuScP JiiupHow net erE 握 huiMrCoctr*lGjmru：crX4DXPUF】ik.h - L J： J.-'Cu>oimg device图PAH采样系统示意图此装置的最大突破是有三级 XAD2/PUF筒，每一级相对独立地收集PAHs颗粒物。此研究结果显示在第三级筒上没有发现重要的PAHs颗粒物。所有的实验至少做三次以确保实验的重现性。(H.-H. Yang et al.rJournal

11、of Hazardous Materials 60 (1998) 159 174)、下面的装置图是煤气PAHs取样装置。1-除尘装置；2-玻璃纤维滤纸；3-金属丝网;4-冷凝装置；5-收集装置；6-吸附装置；7-XAD-2树脂；&金属丝网；9-温度计；10-吸收装置；11-二氯甲烷；12-硅胶；13-流量计；14-真空泵图煤气PAHs取样装置图实验时，称取一定量的床料加入加料斗中， 开启罗茨风机和引风机，调节流化风风量使其大 于最小流化风量，调节引风机挡板，使床内悬浮 区压力为微负压；开启螺旋加料器，将床料加入 床内；用电子火花发生器点燃启动燃烧室. 燃烧 室烟气通人流化床夹套来加热床

12、料.当床层温度 升至约500 C时，开始加入实验用煤，煤在床内 着火燃烧使床层温度急剧上升，控制给煤量和风 量，使床层温度稳定在900 C左右.燃烧工况稳 定0.5h后，增加给煤量，打开气阀通入水蒸气， 使燃烧工况过渡到气化工况.气化稳定 1 h后， 即可采集实验数据和气固样品.PAHs样品取自 原煤、半焦（布袋除尘器收集的飞灰）和煤气。（周 宏仓等：空煤比对煤部分气化多环芳烃排放的影 响）图EPA采样方法5，17对烟道气中苯并（a）芘（BaP）的测定主要采 用美国环保局（EPA ）烟道气颗粒物采样方法5, 在应用中虽然进行了一些改进，例如在过滤器前 安装旋风分离器以增大采样容量采用大流量泵

13、进行大流量采样等，但以后的EPAB导的颗粒物 采样方法17较为完善；它比采样方法5简便、 准确。然而，在烟道气中PAH等有机物不仅被吸 附在颗粒物的表面，也会以微小液滴或呈气态存 在。因此，在使在用上述颗粒物采样方法时，气 态和颗粒物表面的有机物，在采样气流作用下， 也会部分透过滤膜而损失，会导致测量值的偏 低。（崔文恒：固定污染源烟道气中有机污染物 的采样方法）下图为串联体系采样法采样装置图中的三 种采样法。在这类方法中，虽然采样装置的结构 或材料有所不同，但其共同特征是将颗粒物采样 方法和气体有机物采样方法（吸附法）结合起来 亦即将过滤部分和吸附部分串联使用。以求能较 完全地收集颗粒物和气

14、体。图Battelle 采样方法图烟道气采样法Battelle采样法、外部采样法和内部采样法 是对EPAR样方法5的改进，Battelle方法是在方 法5的装置中，于过滤器和冲撞式吸收器之间加 一TENAX吸附床，其使用温度通常在50 -60 C之间。而外部采样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剂，易受 高温气体的破坏。因此，在对较高温度的烟道气 采样时，吸附剂前使用冷凝装置可以降低烟道气 的温度，同时又可将烟道气中的水蒸汽冷凝下 来，以防吸附剂遇水受潮，影响对气体有机物的 吸附。（崔文恒：固定污染源烟道气中有机污染 物的采样方法）吸附在颗粒物上的PAH在NQ HNC或SO

15、等作 用下，易发生化学反应而生成NOPAH或其他化 合物。因此在烟道气采样时，如果高温烟气含有 一定量的NO、SO等气体，则有可能使附着在颗 粒物表面的PAH发生化学反应而是分析结果偏 低；而且，反应生成物与反应物的毒性可能有较 大差异。因此，这种化学反应对烟道气的测试造 成了很大的困难。稀释法很好地解决了这一问题，空气稀释法 （如下图）旨在用空气（也可用其它惰性气体） 稀释排出烟道采样口的高温烟气，从而降低了 烟气温度和NO2 SO帶气体的浓度，以减缓化学 反应的发生在各种稀释装置中。（崔文恒：固 定污染源烟道气中有机污染物的采样方法）图 空气稀释法图 稀释气采样器2.5烟气等速采样系统的设计目前应用于烟气中PAHs的采样的仪器已经趋于成熟，文献中也给出了许多关于烟气采样的 方法。结合各种方法，设计出下面的采样方法， 解决了在采样过程中PA