生态修复技术专业课件：4-3-2 排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定

生态环境修复技术环境监测与质量管理主讲人：王丹君任务4-3-2固定污染源有组织废气现场监测与采样:排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定现场操作一般步骤和注意要点排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定1、气密性检查：仪器主机连接烟尘采样枪，管路中连接真空表，堵住采样管管嘴，抽负压达13KPa，关闭抽气泵，压力在1min中内不下降0.15KPa，则表明气密性良好。2、含湿量测定：仪器主机连接含湿量探头，盛水杯中注入适量水。3、预测流速：仪器主机连接烟尘采样枪，不放滤筒，全压测孔对准气流方向，仪器显示应选择的合适采样嘴。4、采集烟尘：仪器主机连接烟尘采样枪，放入滤筒，加装合适尺寸的采样嘴（以保证等速采样），采样嘴与全压测孔方向一致。采样嘴背向气流方向放入（准备），启动采样泵，同时旋转采样枪，让采样嘴正对气流方向，偏差不超过10度，开始采样。采样完毕注意防倒吸。烟尘浓度和排放量的测定排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定为什么要等速采样？

为了从烟道中取得有代表性的烟尘样品，需等速采样。采样速度大于或小于采样点的烟气速度都将使采样结果产生偏差。Vn=Vs，样品浓度=实际浓度；Vn＞Vs，样品浓度＜实际浓度；Vn＜Vs，样品浓度＞实际浓度。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，计算排气中烟尘浓度。测定排气烟尘浓度必须采用等速采样法，即烟气进入采样嘴的速度υn应与采样点烟气流速υs相等。什么是等速采样？

气体进入采样嘴的速度Vn（采样流速）应与采样点的烟气速度Vs（烟气流速）相等（Vn=Vs），其相对误差应在10%之内。怎样实现等速采样？普通型采样管法（预测流速法）皮托管平行测速采样法动压平衡型采样管法静压平衡型采样管法①等速采样排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定不同采样速度时颗粒物运动状况示意图普通型采样管法（预测流速法）排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定

当用普通型采样管采样时，是在确定的各采样点上预先测出排气温度、压力、水分含量和流速，然后根据选用的采样嘴直径，计算出在等速情况下各采样点所需控制的采气流量，以达到等速采样的目的。Q’r=0.0292d2Vs（1－Xsw）L/min采样咀直径的选择可根据d=选择。

式中：

d0——采样管内径，mm；Vs——该点烟气的流速，m/s；Ba——大气压，Pa；

Ps——烟气静压，Pa；

Ts——烟气温度，℃；

Tr、Pr——计前温度（℃）、计前压力（Pa）预测流速法装置连接图排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定采样前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。采样时，通过调节流量调节阀按照计算出的流量采样。排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定此法与普通型采样管法基本相同，将普通采样管、S型皮托管和热电偶温度计固定在一起，采样时将三个测头插入烟道中同一测点，根据预先测得的排气静压，水分含量和当时测得的测点动压、温度等参数，结合选用的采样嘴直径，由编有程序的计算器及时算出采样流量(等速采样流量的计算与预测流速法相同)。调节采样流量至所要求的转子流量计读数进行采样。采样流量与计算的等速采样流量之差应在10%以内。此法的特点是当工况发生变化时，可根据所测得的流速等参数值，及时调整采样流量，保证颗粒物的等速采样条件。皮托管平行测速采样法动压平衡型采样管法排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定该方法利用装置在采样管中的孔板在采样抽气时产生的压差与采样管平行放置的皮托管所测出的烟气动压相等来实现等速采样。当工况发生变化时，通过双联斜管微压计的指示，可及时调整采样流量，随时保持等速采样条件。排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定利用在采样管入口配置的专门采样嘴，在嘴的内外壁上分别开有测量静压的条缝，调节采样流量使采样嘴内外条缝处静压相等，达到等速采样条件。此法用于测量低含尘浓度的排放源，操作简单，方便。但在高含尘浓度及尘粒粘接性强的场合下，此法的应用受到限制。也不宜用于反推烟气流速和流量，以代替流速流量的测量。静压平衡型采样管法排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定采样管其中普通型采样管由采样嘴、滤筒夹和连接管构成。滤筒流量测量装置玻璃纤维滤筒：适用于500℃以下的烟气尘粒采样；刚玉滤筒：适用于1000℃以下的烟气尘粒采样。由冷凝器、干燥器、温度计、压力计和流量计构成，用于测量烟气的含湿量和采样气体的温度、压力和流量。抽气泵以抽气量不低于60L/min旋片泵为宜。尘粒采样系统由采样管、滤筒、流量测量装置和抽气泵等组成。②采样系统排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定采样准备：滤筒处理和称重用铅笔将滤筒编号，在105-110℃烘箱中烘烤1h，取出放入干燥器中冷却至室温，用感量0.1mg天平称量，两次重量之差应不超过0.5mg。③采样过程采样后：

样品分析采样后的滤筒放入105℃烘箱中烤1h，取出后置于干燥器中冷却至室温，用感量0.1mg天平称量，采样前后滤筒重量之差，即为采取的颗粒物量。采样前：计算等速流量，连接系统，检漏。先测出各采样点的烟气流速、温度、含湿量和烟气静压，选用采样咀直径，计算出各采样点等速采样的流量，将已称重的滤筒放入采样管滤筒夹内，连接系统，并检查系统是否漏气。采样：

移动采样第一点采样后，应立刻将采样管移到第二点，同时迅速调节流量至第二点。各点采样的时间相等，依次类推，对各点进行采样。点击输入简要文字

排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定采样类型分为移动采样、定点采样和间断采样。123移动采样是用一个捕集器在已确定的采样点上移动采样，各点采样时间相同，计算出断面上烟尘的平均浓度。定点采样是在每个测点上采一个样，求出断面上烟尘平均浓度，并可了解断面上烟尘浓度变化情况。间断采样适用于有周期性变化的排放源，即根据工况变化情况，分时段采样，求出时间加权平均浓度。排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定在采样装置的流量计前装有冷凝器和干燥器的情况下，干烟气的采样体积按下式计算：④烟尘浓度计算式中：Vnd——标准状态下干烟气体积，L；

Q’——采样流量，L/min；Msd——干烟气气体相对分子质量，㎏/kmol；tr——转子流量计前气体温度，℃；t——采样时间，min。排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定④烟尘浓度计算烟尘浓度计算：根据采样类型不同，用不同的公式计算。移动采样时：

式中：

ρ——烟气中烟尘浓度，mg/m3；

G——测得烟尘质量，g；

Vnd——标准状态下干烟气体积，L。定点采样时：式中：

——烟气中烟尘平均浓度，mg/m3；

v1,v2、,…,vn——各采样点烟气流速，m/s；

ρ1,ρ2,…,ρn——各采样点烟气中烟尘浓度，mg/m3；

S1,S2,…,Sn——各采样点所代表的截面积，m2。排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定⑤烟尘(或气态污染物)排放速率的计算

排放速率（㎏/h）=式中：

ρ——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。⑥除尘效率的计算根据除尘器进出口管道内烟尘的浓度和烟气的流量求出除尘效率。ŋ=（1-G后/G前）×100%式中：ŋ—除尘效率，%；G后—除尘器出口管道尘粒的排放量，kg/h；G前—除尘器进口管道尘粒的排放量，kg/h。

排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定（4）烟气浓度和排放量的测定气体采样系统通常由采样管、捕集装置、流量测量装置和抽气泵等组成。常用的有加热式气体采样管。采样管的入口装有尘粒过滤器，滤料可用无碱玻璃棉或刚玉砂。电加热装置能防止采集气体在采样管内冷凝。捕集装置一般用吸收瓶。①采样系统（抽气泵采样）

加热式气体采样管排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定（4）烟气浓度和排放量的测定采样前：预抽气

①采样系统连接好之后，先检查系统是否漏气。②待采样管加热到所需温度后，再插入烟道。

③置换吸收瓶采样前管路中的空气。②采样过程采样：定点采样采样后：实验室分析

氨气、氯气、氯化氢等污染物现场采集后，将样品带回实验室按污染物分析方法进行含量分析。仪器直读法

随着现代监测技术的发展，目前我国的污染源监测工作中，对于污染物二氧化硫、氮氧化物的分析，多采用定电位电解法，这种分析方法直接从烟囱中采集气体，在仪器上直接读出分析结果。一般监测分析仪器的量程为：二氧化硫：0-5000mg/m3；氮氧化物：0-3000mg/m3。排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定（4）烟气浓度和排放量的测定吸收法采样装置示意图注射器采样装置示意图排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定排放浓度：二氧化硫、氮氧化物浓度由仪器直读。③烟气浓度计算排放速率：

G=（Cso2Qsnd×10-6

）kg/h烟尘烟气浓度和排放量的测定比较测定比较烟尘烟气主要成分颗粒物二氧化硫、氟化物等采样原理等速采样/采样仪器普通型采样管、滤筒、流量测量装置、抽气泵加热式采样管、吸收瓶、流量测量装置、抽气泵采样过程移动采样定点采样测定原理重量法定电位电解法、实验室分析。计算mg/标·干·m3G=CQsnd×10-6kg/h浓度C仪器直读。排放量G=CQsnd×10-6kg/h排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定烟气主要组分分为氮、氧、二氧化碳和水蒸气等。测定这些组分的目的是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。可采用奥氏气体分析器吸收法和仪器分析法测定。（5）烟气主要组分的测定奥氏气体分析器吸收法的原理基于：用不同的吸收液分别对烟气中各组分逐一进行吸收，根据吸收前、后烟气体积变化，计算各组分在烟气中所占体积百分数。(CO2、CO、O2)，奥氏气体分析器原理如下图：排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定奥氏气体分析器二氧化碳：二氧化碳是酸性气体，可被氢氧化钠和氢氧化钾溶液吸收。通过测量吸收前后气体体积的差值，可测定C02的含量。但是H2S和SO2也能被碱性吸收剂吸收，应预先消除，以免干扰CO2的测定。氧气：焦性没食子酸(邻苯三酚)的碱性溶液可吸收氧气，生成六氧基联苯钾，据此测定气体中的O2含量。首先焦性没食子酸在碱性溶液中生成焦性没食子酸钾，焦性没食子酸钾再与氧气发生反应，吸收氧气。为了避免溶液与空气接触被氧化，可在焦性没食子酸钾溶液缓冲瓶中加入少量液体石蜡。一氧化碳：一氧化碳采用氯化亚铜的氨性溶液吸收。但该吸收剂还能吸收O2、乙烯等气体，故在吸收测定CO之前应先将O2除去。另外，吸收后的混合气中含有大量NH3，影响剩余气体体积测定。应让气体通过H2SO4溶液除去氨气，才能准确测定剩余气体体积。当烟气中的CO2、O2、CO被吸收后，剩余的气体主要是N2。用奥氏气体分析器测定烟气成分时，由于氧的吸收液既能吸收氧也能吸收二氧化碳，故应按CO2、O2、CO的顺序进行测定，不得反向操作，并及时记录操作程序。当烟气中CO的含量低于0.5％时，不宜用此法。排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定烟气主要组分分为氮、氧、二氧化碳和水蒸气等。测定这些组分的目的是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。可采用奥氏气体分析器吸收法和仪器分析法测定。（5）烟气主要组分的测定奥氏气体分析器吸收法的原理基于：用不同的吸收液分别对烟气中各组分逐一进行吸收，根据吸收前、后烟气体积变化，计算各组分在烟气中所占体积百分数。(CO2、CO、O2)，奥氏气体分析器原理如下图：排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定仪器分析法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分析器吸收法高。氧气含量可用膜电极式氧分析仪法、热磁式氧分析仪法、氧化锆氧分析仪法等方法测定。一氧化碳可用定电位电解仪法和非分散红外分析仪法测定。排气中颗粒物和气态污染物的采集和测定林格曼黑