简述锅炉烟气监测
摘要：随着人们的物质生活条件的改善,环境意识的提高, “节能减排”和“低碳环保”深入人心，人民群众愈加关注自身的生存环境，如今大气污染问题已经引起公众的普遍关注，造成城市大气污染70%的负荷来自锅炉燃煤。本文针对锅炉烟尘监测的各个环节进行简要的介绍。
关键词：锅炉烟气；采样
一、滤筒的准备
滤筒是一种捕集率高、阻力小、便于放入烟道内采样的捕尘装置，由玻璃纤维滤筒和刚玉筒两种。下面着重对我们常用的玻璃纤维滤筒进行介绍。玻璃纤维滤筒由超细玻璃纤维制成，对于0.5um以上的尘粒的捕集效率达99.9%以上。适用于500℃以下的烟气采集。滤筒准备时需要进行认真的筛选，滤筒应采用玻璃纤维滤筒，太薄，太厚及厚薄不均匀的要剔除，这是因为筒壁致密不均匀，筒壁表面稀疏的滤筒在测量和称重时容易部分掉落；筒壁太薄，强度太低，监测过程中容易破裂；筒壁太厚，采样阻力较大，影响尘粒吸入。监测过程中，还必须有空白滤筒的全程伴随，作为该批滤筒的误差校正。应将检验合格的滤筒在105-110℃的烘箱内烘烤1小时，取出置于干燥箱内，冷却至室温。用万分之一的天平称量恒重后（两次重量之差不超过0.5mg),当滤筒在400℃以上高温排气中使用时，为了减少滤筒本身减重，应预先在400℃高温箱中烘烤1小时，然后放入干燥器中，冷却至室温，称量至恒重。
二、仪器性能的检查
采样前，应检查仪器的各项功能是否正常，干燥器中的硅胶是否失效，如果烟气的含湿量较大或采样时间较长，应另外准备备用的硅胶干燥剂。气密性在采样过程中直接影响气流的动压/静压，从而对采样流速、采样体积有很大的影响，连接好仪器，选用等速流量采样，用手指压住进气端口，如泵的声音突然加大，松手后恢复正常，则气密性正常。
三、监测位置与采样点的选择
为取得具有代表性样品，要尽可能的将采样位置放在烟囱或地面管道气流平稳的管段中，采样位置应设在距烟道的弯头、阀门和变径下游方向不小于6倍直径和距上述部件上游方相不小于3倍直径处。但是，在实际的监测中，采样断面并不都是理想的，有时还需要考虑到采样安全、采样人员所处的工作环境、劳动强度等问题进行综合分析，但采样断面与弯头的距离至少是烟道直径的1.5倍处，采样断面的气流最好在5m/s以上。
采样点数量的多少主要取决于烟道采样断面截面积的大小，也与断面处烟气流动的分布状态是否均匀有关。对于圆形烟道是把烟道断面分成一定数量的同心等面积圆环来确定采样点的位置和数量；而方形或矩形烟道，则将烟道断面分成适量的等面积小块，各块中心即为测点。当采样断面远离弯头、阀门和变径管时，断面测出的烟气流速和尘粒分布是比较均匀的，这时可是适当较少测点数量；但有时由于采样现场的限制，找不到理想的断面，不得不在距离弯头、变径管较近的位置选择断面，此断面出的烟气流动状态通常是不均匀的，甚至比较紊乱，这种情况应当增加采样点数量。
还应注意下列情况：
1、湿式除尘器。要将采样位置设在垂直管段，并尽可能远离除尘器，以防湿式除尘器中的污水随着烟气进入采样器，堵塞采样嘴，污染采样探头。
2、干式除尘器。要优先考虑将采样位置设在引风机与除尘器的负压管段上，主要防止引风机及风门调节器装置处漏风，加大空气过剩指数。
3、对于气态污染物，由于混合比较均匀，其采样位置可不受上述规定限制，但应避开涡流区。
4、要特别注意积层厚度对流量的影响，尽量清除积层厚度。
四、预测流速、选择采样嘴
为了从烟道得到有代表性的烟尘样品，须等速采样，即气体进入采样嘴的速度和采样点位的烟气流速相等。采样速度大于或小于采样点的气流速度都将使采样结果产生偏差。维持等速采样的方法是测定烟气流速的同时进行等速跟踪采样。在事先根据烟道的形状，烟道的尺寸（壁厚，内控尺寸，采样孔长）测量确定的采样点上依次测量各点的流速，测量完毕后根据各点的平均流速由烟尘采样器自动计算选择合适的采样嘴，也可以手动选择采样嘴，但采样嘴的大小选择原则是“高流速小采样嘴，低流速大采样嘴”。如果在高流速的的烟道中采样时使用大的采样嘴，会产生等速跟踪精度差的问题，甚至导致采样泵符合过高而损坏；相反，在低流速的烟道中采样时采用小的采样嘴，会使采样流量太小而不能抽取足够的采样体积，降低测量结果的准确度。
五、湿度的测量
烟气的湿度测量有重量法、冷凝法和干湿球法等方法。现我们使用的仪器烟尘采样器多采用干湿球法，此方法使气体在一定的速度下流经干、湿球温度计。根据干湿球温度计和测点处的排气压力，计算出排气的水分含量，当干湿球温度计稳定后，记录干湿球的温度。
测量湿度的过程中应注意以下问题：
1、应清除孔中的积灰，当采样管插入烟道中心位置时，封闭采样孔。
2、当被测气体温度较高时，导致湿球温度升至100℃，这时湿球温度不再受气体湿度的影响，因此不能再用干湿球法测量这种状态下的气体湿度。
3、当湿球水分蒸发殆尽后，必须给湿球补充水分后再进行测量。
六、采样
由于烟气传感器存在零漂移，因此测量前先进行烟气校准，校准后，连接好烟尘采样仪各部分气路，在采样管中装入已称量的滤筒，换上已选好的采样嘴。将采样管反气流方向插入烟道，封闭测孔，当仪器进入采样状态后，翻转采样嘴对准气流方向。此时与气流方向的偏差不得〉5。，完成第一个采样点的采样后，按预先在采样器上作出的标识在水平方向上移至第二个采样点，使采样嘴对准气流方向，将烟气采样管置于待测管道中，以此法直至完成此样品的监测。
采样过程中应注意的问题：
1、在锅炉烟尘监测采样前，首先应当保证锅炉设备的正常运转和工况负荷的稳定性，在确定烟尘采样仪处于良好状态后进行，国家标准GB5468-91《锅炉烟气监测方法》中规定在进行锅炉烟气监测时，必须进行锅炉出力的测试，因为它不仅决定了烟尘测试结果的准确性，还决定了烟尘测定结果的有效性（GB5468-91规定的的烟尘测试时，锅炉的最低负荷率为70%），锅炉的负荷率与监测期间的耗煤量有关，而锅炉燃煤产生的煤气量、空气过剩系也与耗煤量有关，又因为烟气量和空气过量系数可以现场测试，故可以用烟气量和空气过剩系数计算监测期间的耗煤量，从而计算锅炉负荷率。
2、由于监测现场的条件限制，当监测断面选在风机前吸入式管道中时，由于强劲的引风在在烟道内很高的负压，使得静压为负，全压可能为负或正；当监测断面选在风机后的压入式烟道中时，静压为正值，但由于烟道后部较高的烟囱产生的负压使得风机至烟囱之间的烟道静压和负压大都为负值。如果在采样结束前没有及时将采样管从烟道中取出，在烟道的负压下，滤筒中的尘粒会被倒吸入烟道中。因此，应进行如下操作：将采样管插入烟道中，对距离采样孔最远的采样点逐个向内进行监测，采样结束的同时，从烟道中迅速取出采样管。
3、烟温的漂移
在我们开始对烟尘采样时，如果发现烟气温度有很明显的向上漂移增高现象，此时，锅炉系统正处于升温阶段，工况尚不稳定；如果在测试过程中，出现烟温向下滑落降低现象，可能是炉排停止推进输煤造成。出现上述两种情况，应当停止采样，待锅炉运行正常稳定后再进行。
4、烟气含氧量偏高
烟尘采样中，出现含氧量偏高甚至很高的现象，是由于锅炉系统的除尘净化器和锅炉尾部的烟道密封不严造成的，或者是锅炉系统的引风量大而输煤量小，不匹配造成的。应当对锅炉系统进行堵漏维修，调整锅炉运行状况，使锅炉系统运行正常。
5、风量偏低
一些年久缺修的锅炉，由于引风机的磨损，烟道风量会降低很多，锅炉处在低负荷状态下运行。但是，如果锅炉的使用时间比较短，而在采样中发现风量严重偏低（一般情况下，锅炉每1吨/小时蒸发量产生的标态烟气风量为2500～3000M3/h,则可能是锅炉用户有意将引风机风量关闭过大造成，把引风机调整正常后再采样。
七、采样的质量保证
1、采样前对采样仪器进行全面检查，并进行系统检漏实验。
2、监测采样应当在锅炉运行稳定状态下进行，并有专人负责对工况的监督。
3、打开烟道的采样孔，清除孔中的积灰。
4、采样嘴不得与烟道壁捧碰撞，以免造成烟道壁上附着的烟尘吸入滤筒中和采样嘴变形。
5、滤筒要用镊子小心取放并轻轻敲打前弯管，用细毛刷将附着在前弯管内的尘粒刷到滤筒中，将滤筒用纸包好，妥善保存。
6、采样后再测量一次采样点的流速，与采样前的流速相比，相差如大于20%，则样品作废，重新采样。
7、每个断面采样次数不得小于3次，每个测点连续采样时间不得小于3分钟，取其平均值；当烟气流速低或含尘浓度低时，可以使用较长的时间采样；反之则可以采用较短时间采样。
以上简单介绍了烟尘监测过程的步骤和在监测过程中容易遇到的问题和解决的方法。锅炉烟气监测是环保部门最基本的监测内容，但由于锅炉种类众多、实际现场情况复杂，我们应针对各种情况，依据《锅炉烟气监测方法》的标准、分重点选择性对待，排除锅炉烟气监测中的各种干扰因素，保证检测结果的正确性、准确性、科学性。
作者简介：张涛（1977－），男，从事环境监测工作。
参考文献：
[1]空气和废气监测分析方法编写组.空气和废气检测分析方法[M].北京：中国环境科学出版社，1990.
[2]刘星，薛锐.锅炉烟尘测试中锅炉符合率的计算方法[J].中国环境监测，2001，（1）：38-39
[3]GB/T5468-91，锅炉烟尘测试方法[S].
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