环境监测---第三章 空气和废气监测(3.7).pptVIP

3.7 大气污染源监测 大气污染源通常是指向大气排放足以对大气环境产生有害影响 的有毒或有害物质的生产过程。 3.7 大气污染源监测 大气污染源类型： 固定污染源和流动污染源。 一、固定污染源排气监测 （一）监测目的和要求 l监测目的:(监督性、研究性) a.检查污染源排放废气中的有害物质是否符合排放标准的要 求； b.评价净化装置性能和运行情况及污染防治措施的效果,为 大气质量管理与评价提供依据。 l要求： a.生产设备处于正常运转状态下； b.对因生产过程而引起排放情况变化的污染源，应根据其 变化的特点和周期进行系统监测 l监测内容：废气排放量、污染物质排放浓度和排放速率 （二）采样位置和采样点布设 l1. 采样位置 应选在气流分布均匀稳定的平直管段上，避开弯头、变径管、三通管 及阀门等易产生涡流的阻力构件，并优先考虑垂直管道。 原则上设在距弯头、阀门和其它变径管道下游方向大于6倍直径处， 上游方向大于3倍直径处。对矩形烟道，其当量直径D2AB/ ( A十B) 式中，A,B为边长。 当采样位置选定后，就开凿采样孔，其直径一般为50一70mm以放入 采样管为宜，平时不用时，将孔封堵起来。 3d 6d 烟道气监测断面布设示意图 烟气流向 动画动画3.1 3.1 圆形烟道采样点布设圆形烟道采样点布设 2. 采样点数目确定 1）圆形烟道测定点的确定 l 每个测点rn距烟道测孔的位置按以下步骤进行 确定测孔处烟道的直径； 根据直径大小确定分环数目； 按每个环上确定两个测点的原则, 计算 整个烟道断面的测点数 计算每个测点距烟道测孔内壁的距离， 即rn 直径(m) 系数。 （1）圆形烟道 不同直径圆形烟 道的等面积环数、采 样点数及采样点距离 烟道内壁的距离。 l 现场采样时 将各测点的距离计算好以后，用卷尺量出 距离，再用电工胶布缠在采样管上，做出记号，然后将采样 管伸进烟道，依次进行采样。靠近测孔处的第一点为r1，离 测孔越远，采样点编号数字越大。 l 采样孔的结构 孔的直径可取50一70mm。当采集有害或 高温气体，且采样点处烟道处于正压状态时，为保护操作人 员安全，采样孔应设置防喷装置。 采样头 采样管采样管 滤筒 玻璃纤维滤筒采样管 刚玉滤筒采样管 （2）矩形烟道 将烟道断面分成一定数目的等面积矩形小块， 各小块中心即为采样点位置，小矩形数目可根据烟 道断面面积大小确定。 动画动画3.2 3.2 矩形矩形( (或方形或方形) )烟道采样点布设烟道采样点布设 （三）基本状态参数的测量 1.温度的测量 2.压力的测量 3.流速和流量的计算 4. 含湿量的测定 l通过这几个基本状态参数，可计算出烟气流速、烟尘及有 害物质浓度 l其中： 烟气体积V = 采样流量Q 采样时间t 采样流量Q = 测点烟道断面S烟气流速v l 而烟气流速又由烟气温度和压力决定。所以，只要计 算出烟气温度和压力，即可计算出其他参数。 测定基本状态参数目的： 1. 温度的测量 对直径小、温度不高的烟道，可使用长杆水银温度计 对直径大、温度高的烟道，要用热电偶测温毫伏计测量。 玻璃棒式温度计 热电偶测温毫伏计 l烟气的压力分全压（Pt）、静压（Ps）和动压（Pv） l 静压是单位体积气体所具有的势能，表现为气体在各 个方向上作用于器壁的压力。 l 动压是单位体积气体具有的动能，是使气体流动的压 力。 l 全压是气体在管道中流动具有的总能量。 三者的关系为： Pt = Ps + Pv 2. 压力的测量 标准皮托管(适用于含尘量少的烟气 ) l测压管 二者可以同时测出全压和静压 S型皮托管(适用烟尘含量较高的烟气 ) U形压力计：可同时测全压和静压 l压力计 斜管式微压计：只能测动压 2. 压力的测量 l标准皮托管具有较高的测量精度，其校正系数近似等于1，但测口 很小，如果烟气中烟尘浓度大，易被堵塞，因此只适用于含尘量 少的烟气。 l S型皮托管由两根相同的金属管并联组成，其测量端有两个大 小相等、方向相反开口，测量烟气压力时，一个开口面向气流， 接受气流的全压，另一个开口背向气流，接受气流静压。由于气 体绕流的影响，测得的静压比实际值小，因此，在使用前必须用 标准皮托管进行校正因开口较大，适用于测烟尘含量较高的烟气 。 标准皮托管：弯成90的双层同心圆管。 内管测全压 外管测静压。 u 具有较高的测量精度；但测孔很小，如果烟气中烟尘 浓度大，易被堵塞，因此只适用于含尘量少的烟气。 由于气体绕流的影响，测得的静压比实际值小，使用前必须用 标准皮托管进行校正。 因开口较大，适用于测烟尘含量较高的烟气。 S型皮托管：由两根相同的金属管并联组成，其测量端有两个大小 相等、方向相反的开口； 开口面向气流测全压；开口背向气流测静压。 3. 流速和流量的计算 在测出烟气的温度、压力等参数后，按下式计算各测 点的烟气流速(vs)： 式中：vs烟气流速，m/s； Kp皮托管校正系数； pv烟气动压，Pa； 烟气密度，kg/m3。 烟道断面上各测点烟气平均流速按下式计算： 烟气流量按下式计算： 式中： Qs烟气流量，m3/h； S测定断面面积，m2。 式中：Qnd 标准状态下烟气流量，m3/h； ps烟气静压，Pa； pa大气压力，Pa； xw烟气含湿量体积分数，%。 标准状态下干烟气流量按下式计算： （四）含湿量的测定 1. 重量法 从烟道采样点抽取一定体积的烟气，使之通 过装有吸收剂的吸收管，则烟气中的水蒸气被吸 收剂吸收，吸收管的增重即为所采烟气中的水蒸 气重量。 常用吸收剂：氯化钙、氧化钙、硅胶、氧化铝、 五氧化二磷、过氯酸镁等。 重量法测定烟气含湿量装置 烟气中的含湿量 Xw烟气中水蒸气的体积百分含量，； Gw吸湿管采样后增重，g； Vd测量状态下抽取干烟气体积，L； tr流量计前烟气温度，； Ba大气压力，Pa； Pr流量计前烟气表压，Pa； 1.24标准状态下1g水蒸气的体积，L。 2. 冷凝法 抽取一定体积的烟气，使其通过冷凝器，根据 获得的冷凝水量和从冷凝器排出烟气中的饱和水蒸 气量计算烟气的含湿量。 测定装置：将重量法测定装置中的吸湿管换成专制的冷 凝器，其他部分相同。 3. 干湿球温度计法 烟气以一定流速通过干湿球温度计，根据干湿球温 度计读数及有关压力计算烟气含湿量。 问题探讨 q在烟道气监测中，选择采样位置的原则？ q如何确定采样点的数目？ q测定基本参数及目的是什么？ （五）烟尘浓度的测定 1. 原理：抽取一定体积烟气通过已知重量的捕尘装置，根据捕尘装 置采样前后的重量差和采样体积计算烟尘的浓度。(重量法) 等速采样法：烟气进入采样嘴的速度应与采样点 烟气流速相等。 u当采样速度（vn）大于采样点的烟气流速（vs ）时，测量结果偏低； vnvs时，测定结果偏高； vn=vs时，气体和尘粒按照它们在采样点的实际 比例进入采样嘴，采集的烟气样品中烟尘浓度与 烟气实际浓度相同。 2、采样类型 移动采样：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，计算出断面 上烟尘平均浓度。 定点采样：在每个采样点采集一个样品，求出断面上 烟尘平均浓度。可了解断面上烟尘浓度变化情况。 间断采样：分时段采样，求出时间加权平均浓度。适 用于有周期性变化的排放源。 （1）预测流速（或普通采样管）法：在采样前先测出 采样点的烟气温度、压力、含湿量，计算出烟气流速 ，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。 l采样时通过调节流量调节阀按照计算出的流量采样。 测速与采样不同时进行，仅适用烟气流速比较稳定的 污染源。 3、等速采样方法 采样装置： 采样管：超细玻璃纤维滤筒（适用于500以下） 、刚玉滤筒（适用于1000以下）。对0.5m以上 的尘粒捕集效率在99.9以上。 （2）皮托管平行测速采样法：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，利 用测得的烟气参数算出等速采样流量，调整流速进 行采样。 与预测流速采样法不同之处：测定流速和采样几乎同 时进行，适用于工况易发生变化的烟气 （3）动态平衡型等速管采样法： 将滤筒采样管与S型皮托管平行放置，在滤筒采样管的滤 筒夹后装有测量流速的孔板，用以控制等速采样。 4. 含尘浓度计算 （1）计算滤筒采样前后重量之差G（烟尘重量）； （2）计算出标准状态下的采样体积； （3）烟尘浓度计算：根据采样类型不同（移动采样、定 点采样），用不同公式计算 （六）烟尘（或气态污染物）排放速率的计算 排放速率（kg/h）Qsn10-6 烟尘（或气态污染物）的浓度，mg/m3； Qsn标准状态下干烟气流量，m3/h 1、林格曼黑度图法 标准化的林格曼图是由14cm21cm，黑度不同 的六小块图板组成，除全黑、全白外，其于四小块 是在白色背底上，画上不同比例的黑小格，使黑色 小格占整个小块面积的百分比为20%、40%、60% 、80%，由此使烟浓度相应地区别为0-5级。0级是全 白，5级是全黑，1-4级为20%、40%、60%、80%。 （七）烟气黑度的测定 l烟气黑度：用视觉方法监测烟气中排放有害物质 情况的指标 级数烟气特点 黑色小块占总面积% 烟尘量 （g/m3） 0全白00 1微灰20%0.25 2灰40%0.70 3深灰60%1.20 4灰黑80%2.30 5全黑100%4.0-5.0 林格曼烟尘浓度表的使用方法 观察者站立在与烟囱距离40米左右的地方，（观察者与 烟囱间无障碍物），将林格曼图板竖立在距观察者一定距离上，这 个距离的大小取决于观察者的视力，一般以15米为好。放好之后， 将烟色与图板的黑度进行对比，从而可以得知烟气的烟尘浓度。 使用林格曼浓度表时应注意： 1）在白天使用，不要面向太阳； 2）烟气出口处的背景上不应有高大的树木和建筑物； 3）观察者位置与烟气流向成直角，观测刚离开烟囱、 黑度最大部位。 4）黑度图应保护清洁，弄脏或褪色时，应更换。 烟气黑度判定： 1）连续观测时间不小于30分钟，记录烟气黑度及持 续时间； 2）出现2级累计时间超过2分钟，则烟气黑度为2级； 3）出现3级累计时间超过2分钟，则烟气黑度为3级； 4）出现4级累计时间超过2分钟，则烟气黑度为4级； 5）出现超过4级林格曼黑度 时，则烟气黑度为5级； 2、测烟望远镜 将林格曼黑度标准图缩制在 一块玻璃上，安装在望远镜内。 观测时将看到的烟气的烟色与标 准图比较，确定烟气黑度的级别 。 3、光电测烟仪法 利用光学系统将烟气透光率 与标准黑度板透光率比较，确定 烟气黑度级别。 （八）烟气组分的测定 主要气体组分：氮、氧、二氧化碳和水蒸气等。 测定目的：考察燃料燃烧情况和为烟尘测定提供计 算烟气气体常数的数据。 有害组分：一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物和硫化氢 等。 1. 烟气样品的采集 采样点：靠近烟道中心的任何一点 采样速度：不需要等速采样 采样装置：与大气采样装置基本相同。 不同之处：过滤器（滤料）、加热或保温（以防止 水蒸气冷凝而引起被测组分损失）。 2. 主要组分（CO、CO2、O2、N2）的测定 奥氏气体分析器吸收法： 用不同的吸收液分别吸收烟气中的欲测组分， 根据吸收前后烟气的体积变化计算各组分的含量。 例如：用KOH溶液吸收CO2；用焦性没食子酸溶液 吸收O2；用氯化亚铜氨溶液吸收CO等，依次吸收 CO2、O2和CO后，剩余气体主要是N2。 奥氏气体吸收法的基本原理 用仪器分析法可分别测定烟气中的组分，其准 确度比奥氏气体吸收法高。 3. 烟气中有害组分的测定 当含量较低时：可选用大气中分子态污染物质的测定 方法； 含量较高时：多选用化学分析法。 1.CO的形成 汽油燃烧烧不充分，则则生成CO，燃烧烧后的温度和压压力很 高，已经经生成的CO2部分会被分解成CO和O2，H2O会部分分 解成H2和O2，生成的H2也可将CO2还还原成CO。 2.HC的产产生 燃油不完全燃烧烧或未燃烧烧就从燃烧烧室中排出，产产生HC。 3.NOx的产产生 惰性气体N2在高温(1800)和有高浓浓度的氧存在时时， 逐渐趋渐趋 于活泼泼，与氧反应应生成NO,NO与大气中的氧结结合产产 生NO2。 流动污染源监测 汽车发动机污染物的形成 1.污染物来源 排气污染；窜缸混合气；汽油蒸发。 2.污染物排放量 (1)怠速 当汽车处于怠速工况时，CO、HC排放量较多。 (2)匀速 HC排放量随发动机转速的升高很快下降；CO当转速增 加时很快降低，至中速后变化不大；NOx的排放量有所 增加。 (3)加速 加速时，会产生大量的Nox，CO、HC的排放量增加。 (4)减速 CO、HC生成量增加，但几乎无NOx排放。 流动污染源监测 汽车发动机污染物来源与排放量 GB147611999汽车排放污染物限值及测试方法规 定，轻型小客车(汽油车)尾气排放监测方法为冷起动后 排气污染物排放试验、怠速时一氧化碳排放试验。 GB/T38451993规定了汽油车在怠速工况下排气中一氧 化碳（CO）、碳氢化合物（HC）浓度的测定方法。 流动污染源污染物监测方法 冷起动后排气污染物排放试验 1.监测原理 待测汽车在实验台架上按规定的运转循环（怠速、 换挡、加速、等速、减速）进行模拟运行，对汽车排放 气体进行取样、分析测定，得出汽车模拟运行过程中排 放气体污染物（CO、HC、NOx）的排放质量（g/km）。 2.采样 排气取样系统采用定容取样系统（CVS），该系统 为测量车辆排气中的真实排放物质量而设计的。定容取 样系统（CVS）如下图。 定容取样系统(CVS) 3.测定 对收集在6（袋1）中的每种气体(CO、HC和NOx)的 浓度用分析仪器进行测量。用气体的密度和鼓风机排出 气体的体积乘6（袋1）中每种气体的浓度，得出每种气 体的质量；同时对收集在4（袋2）内环境空气进行测定