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GB/T 16157—1996 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法

[2022-03-18 15:17:12]

GBT 16157—1996 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法1.doc

1主题内容和适用范围

1- 1本标准规定了在烟道、烟囱及排气筒（以下简称烟道）等固定污染源排气中颗料物的测定方法和 气态污染物的采样方法。，

1- 2本标准适用于各种锅炉、工业炉窑、及其它固定污染源排气中颗粒物的测定和气态污染物的采样。

2定义

2- 1颗粒物

颗粒物是指燃料和其他物质在燃烧、合成、分解以及各种物料在机械处理中所产生的悬浮于排放 气体中的固体和液体颗粒状物质。

2- 2气态污染物

气态污染物是指以气体状态分散在排放气体中的各种污染物。

2- 3标准状态下的干排气

标准状态下的干排气是指在温度为273 K,压力为101 300 Pa条件下不含水分的排气。

3测定与计算内容

3- 1排气参数（温度、压力、水分含量、成分）的测定。

3- 2排气密度和气体分子量的计算。

3- 3排气流速和流量的测定。 '

3-4排气中颗粒物的测定和排放浓度、排放率的计算。

3- 5排气中气态污染物的采样和排放浓度、排放率的计算。

4采样的基本要求

4- 1釆样工况

应在生产设备处于正常运行状态下进行，或根据有关污染物排放标准的要求，在所规定的工况条 件下测定。

4- 2釆样位置和采样点

4- 2-1采样位置

4.2-1-1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。采样位置应设置 在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于6倍直径，和距上述部件上游方向不小于3倍直径处。对矩 形烟道，其当量直径D=2AB/ G4+B）,式中？1、B为边长。4-2-1-2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。 如果同时测定排气流量，采样位置仍按4.2.1. 1选取。

4-2-1-3采样位置应避开对测试人员操作有危险的场所。

4- 2-2采样孔

4. 2- 2- 1在选定的测定位置上开设采样孔，采样孔内径应不小于80 mm,采样孔管长应不大于50 mm。不使用时应用盖板、管堵或管帽封闭（图1、图2、图3）。当釆样孔仅用于采集气态污染物时，其 内径应不小于40 mm。



4- 2- 2- 2对正压下输送高温或有毒气体的烟道应釆用带有闸板阀的密封采样孔（图4）。




4.2.3采样平台

釆样平台为检测人员釆样设置，应有足够的工作面积使工作人员安全、方便地操作。平台面积应 不小于1. 5 nA 并设有1. 1 m高的护栏，采样孔距平台面约为1. 2—1. 3 mo

4.2.4釆样点位置和数目 4-2-4-1圆形烟道

a. 将烟道分成适当数量的等面积同心环，各测点选在各环等面积中心线与呈垂直相交的两条直径 线的交点上，其中一条直径线应在预期浓度变化最大的平面内，如当测点在弯头后，该直径线应位于 弯头所在的平面A-A内（图8）。


b. 对符合4. 2.1. 1要求的烟道，可只选预期浓度变化最大的一条直径线上的测点。

c. 对直径小于0.3 m、流速分布比较均匀、对称并符合4. 2.1.1要求的小烟道，可取烟道中心作

为测点。 ■

d. 不同直径的圆形烟道的等面积环数、测量直径数及测点数见表1,原则上测点不超过20个。

表1圆形烟道分环及测点数的确定

烟道直径

等面积环数

测量直径数

测点数

<0. 3



1

0. 3〜0. 6

1〜2

1〜2

2〜8

0. 6 — 1.0

2〜3

1〜2

4〜12

1. 0—2. 0

3〜4

1〜2

6~16

2. 0〜4. 0

4〜5

1〜2

8〜20

>4.0

5

1〜2

10 〜20

 

e. 测点距烟道内壁的距离见图9,按表2确定。当测点距烟道内壁的距离小于25 mm时，取25 mm。

4.2.4. 3当烟道布置不能满足4.2.1.1要求时，应增加采样线和测点。

 

5排气参数的测定

5-1排气温度的测定

5-1-1测量位置和测点

按4.2.1和4.2.4确定，一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定。

5-1.2仪器

a. 热电偶或电阻温度计，其示值误差应不大于±3，C。

b. 水银玻璃温度计，精确度应不低于2.5%,最小分度值应不大于2C。

5-1.3测定步骤

a. 将温度测量元件插入烟道中测点处，封闭测孔，待温度稳定后读数。

b. 使用玻璃温度计时，不能抽出烟道外读数。

5-2排气中水分含量的测定

排气中水分含量应根据不同'的测量对象选用冷凝法、干湿球法或重量法中的一种方法测定。

5- 2-1采样位置及测点

按4. 2.1和4.2.4确定，在靠近烟道中心的一个测点上釆样。

5- 2-2冷凝法

5- 2- 2-1 原理

由烟道中抽取一定体积的排气使之通过冷凝器，根据冷凝出来的水量，加上从冷凝器排出的饱和 气体含有的水蒸汽量，计算排气中的水分含量。

5- 2- 2- 2测定装置及仪器

测量排气中水分含量的釆样系统如图10所示，它由烟尘采样管、冷凝器、干燥器、温度计、真空 压力表、转子流量计和抽气泵等部^^组成。

a-烟尘釆样管。用不锈钢制成，内装滤筒，用以除去排气中的颗粒物，详见8. 3. 3.1。

b. 冷凝器。由不锈钢制作。用于分离、贮存在釆样管、连接管和冷凝器中冷凝下来的水。冷凝器 总体积应不小于5 L,冷凝管（夕10 mmXl mm）有效长度应不小于1 500 mm,贮存冷凝水容器的有效 容积应不小于100 ml。排放冷凝水的开关应严密不漏气。

c. 温度计。精确度应不低于2.5%,最小分度值应不大于2C。

d. 干燥器。用有机玻璃制作，内装硅胶，其容积应不小于0.8L,用于干燥进入流量计的湿烟气。

e. 真空压力表。精确度应不低于4%,用于测定流量计前气体压力。

f-转子流量计。精确度应不低于2.5%。

g.抽气泵。当流量为40 L/min时，其抽气能力应能克服烟道及采样系统阻力。当流量计量装置放

在抽气泵出口端时，抽气泵应不漏气。

h.量筒。10 ml。

图10冷凝法测定排气水分含量装置

1.滤筒2.采样管3.冷凝器4-温度计5-干燥器

6.真空压力表7.转子流量计8.累积流量计9.调节阀10.抽气泵

5.2. 2. 3测定步骤

a. 将冷凝器装满冰水，或在冷凝器进、出水管上接冷却水。

b. 将仪器按图10所示连接。

c. 检査系统是否漏气，如发现漏气，应分段检查、堵漏，直到满足检漏要求。

流量计量装置放在抽气泵前的，其检漏方法有两种。

方法一：在系统的抽气泵前串一满量程为lL/min的小量程转子流量计。检漏时，将装好滤筒的 采样管进口（不包括釆样嘴）堵严，打开抽气泵，调节泵进口处的调节阀，使系统中的压力表负压指 示为6. 7 kPa,此时，小量程流量计的流量如不大于0.6 L/min,则视为不漏气。

方法二：检漏时，堵严采样管滤筒夹处进口，打开抽气泵，调节泵进口的调节阀，使系统中的真 空压力表负压指示为6. 7 kPa,关闭连接抽气泵的橡皮管，在0.5 min内如真空压力表的指示值下降不 超过0.2 kPa,则视为不漏气。

在仪器携往现场前，已按上述方法进行过检漏的，现场检漏仅对采样管后的连接橡皮管到抽气泵 段进行检漏。

流量计量装置放在抽气泵后的检漏方法：在流量计量装置出口接一三通管，其一端接U型压力计， 另一端接橡皮管。检漏时，切断抽气泵的进口通路，由三通的橡皮管端压入空气，使U型压力计水柱 压差上升到2 kPa,堵住橡皮管进口，如U型压力计的液面差在1 min内不变，则视为不漏气。抽气泵 前管段仍按前面的方法检漏。

d. 打开釆样孔，清除孔中的积灰。将装有滤筒的采样管插入烟道近中心位置，封闭采样孔。

e. 开动抽气泵，以25 L/min左右的流量抽气，同时记录釆样开始时间。

f. 抽取的排气量应使冷凝器中的冷凝水量在10 ml以上。釆样时每隔数分堑记录冷凝器出口的气 体温度必转子流量计读数Q”流量计前的气体温度4,压力巴以及釆样时间；。如系统装有累积流 量计，应记录开始采样及终止采样时的累积流量。

g. 釆样结束，将采样管出口向下倾斜，取出釆样管，将凝结在采样管和连接管内的水倾入冷凝器 中。用量筒测量冷凝水量。

5- 2- 2- 4 计算

X 461.8 （273+Q G”+S

* —461.8 （273+4）G.+ （3。+巳）V。X

式中：X皿——排气中的水分含量体积百分数，％；

Ba 大气压力，Pa；

Gw—冷凝器中的冷凝水量，g；

Pr——流量计前气体压力，Pa；

P.——冷凝器出口饱和水蒸气压力，（可根据冷凝器出口气体温度t»从空气饱和时水蒸气压力 表中查得），Pa；

Q'r——转子流量计读数，L/min；

t 釆样时间，min；

tr——流量计前气体温度，"C?

K——测量状态下抽取烟气的体积（V.eQ’XQ, L。

5-2.3干湿球法

5- 2- 3-1 原理

使气体在一定的速度下流经干、湿球温度计。根据干、湿球温度计的读数和测点处排气的压力，计 算出排气的水分含量。

5- 2- 3- 2测量装置及仪器

干湿球法釆样装置见图11。



a. 采样管。见9. 3.1„

b. 干湿球温度计。精确度应不低于1.5%,最小分度值应不大于l'C。

c. 真空压力表，转子流量计，抽气泵等的技术要求同5.2.2.2e〜g。

5- 2- 3- 3测定步骤

a. 检查湿球温度计的湿球表面纱布是否包好，然后将水注入盛水容器中。

b-打开采样孔，清除孔中的积灰。将采样管插入烟道中心位置，封闭采样孔。

c. 当排气温度较低或水分含量较高时，采样管应保温或加热数分钟后，再开动抽气泵。以15 L/ min流量抽气。

d. 当干、湿球温度计温度稳定后，记录干球和湿球温度。

e. 记录真空压力表的压力。

5- 2. 3- 4 计算

排气中水分含量按式（2）计算： 匸=*—。・00。67（2；以）（瓦+助乂100  （2）

I s

式中：乂口——排气中水分含量体积百分数，%;

P侦——温度为4时饱和水蒸气压力（根据爲值，由空气饱和时水蒸气压力表中查得），Pa； tb——湿球温度，C;

L——干球温度，°C;

D P„——通过湿球温度计表面的气体压力，Pa；

' Ba——大气压力，Pa；

R——测点处排气静压，Pa。

5- 2-4重量法 5- 2- 4-1 原理

由烟道中抽取一定体积的排气，使之通过装有吸湿剂的吸湿管，排气中的水分被吸湿剂吸收，吸 湿管的增重即为已知体积排气中含有的水分量。

5- 2- 4- 2采样装置及仪器

重量法测量排气中水分含量的装置见图12。

a. 头部带有颗粒物过滤器的加热或保温的气体采样管。详见9. 3. 1。

b. U型吸湿管（图13）或雪菲尔德吸湿管（图14）。内装氯化钙或硅胶等吸湿剂。

c. 真空压力表。精确度应不低于4%。

d. 温度计。精确度应不低于2.5%,最小分度值应不大于2-C«转子流量计。精确度应不低于2.5%。测量范围0〜1.5L/min。

f. 抽气泵。流量为2L/min时，抽气能力应能克服烟道及采样系统阻力。当流量计量装置放在抽

气泵出口端时，抽气泵应不漏气。

     g. 天平。感量应不大于1 mg。


5.2.4. 3准备工作

将粒状吸湿剂装入U型吸湿管或雪菲尔德吸湿管内，并在吸湿管进、出口两端充填少量玻璃棉，关 闭吸湿管阀门，擦去表面的附着物后，用天平称重。

5.2.4.4采样步骤

a. 将仪器按图12连接。

b. 检査系统是否漏气

'检査漏气的方法是将吸湿管前的连接橡皮管堵死，开动抽气泵，至压力表指示的负压达到13 kPa 时，封闭连接抽气泵的橡皮管，如真空压力表的示值在1 min内下降不超过0. 15 kPa,则视为系统不漏 气。

c. 将装有滤料的采样管由采样孔插入烟道中心后，封闭采样孔，对采样管进行预热。

d. 打开吸湿管阀门，'以1 L/min流量抽气，同时记下采样开始时间。采样时间视排气的水分含量 大小而定，釆集的水分量应不小于10 mg。

e-记下流量计前气体的温度、压力和流量计读数。

f. 釆样结束，关闭抽气泵，记下釆样终止时间，关闭吸湿管阀门，取下吸湿管。

g. 擦去吸湿管表面的附着物后，用天平称重。

5- 2- 4- 5 计算

排气中水分含量按式（3）计算:


式中：Xa——排气中水分含量的体积百分数，％；

G.——吸湿管吸收的水分重量，g；

va——测量状况下抽取的干气体体积（Vd2 （Q'rXt）, L

——转子流量计读数，L/min；

t 采样时间，min；

tr——流量计前气体温度，'C ;

Pr——流量计前气体压力，Pa；

Ba——大气压力，Pa。

1-24—在标准状态下，lg水蒸气所占有的体积，L。

5-3排气中CO, CO?, O2等气体成分的测定 采用奥氏气体分析仪或等效的仪器法测定。

5- 3-1.釆样位置及测点

按4. 2.1和4. 2.4确定。可在烟道近中心处一点上采样。

5- 3-2奥氏气体分析仪法

5- 3- 2-1 原理

用不同的吸收液分别对排气的各成分逐一进行吸收，根据吸收前、后排气体积的变化，计算出该 成分在排气中所占的体积百分数。

5- 3- 2- 2采样装置及仪器

»•带有滤尘头的内径夕6 mm的聚四氟乙烯或不锈钢采样管。

b. 二连球或便携式抽气泵。

c. 球胆或铝箔袋。

d. 奥氏气体分析仪（图15）。

图15奥氏气体分析仪

1.进气管2.干燥器3.三通旋塞4.梳形管5、6, 7、8.旋塞

9、10、11, 12.缓冲瓶13、14, 15, 16.吸收瓶17.温度计18.水套管

19.量气管20.胶塞21.水准瓶

5- 3- 2- 3 试剂

a. 各种化学试剂。分析纯。

b. 氢氧化钾溶液。将75. 0 g氢氧化钾溶于150. 0 ml的蒸熠水中，将上述溶液装入吸收瓶16中。

c. 焦性没食子酸碱溶液。称取20. 0g焦性没食子酸溶于40. 0 ml蒸馅水中，55. 0 g氢氧化钾溶于 110.0 ml水中。将两种溶液装入吸收瓶15内混合。为了使溶液与空气完全隔绝，防止氧化，可在缓冲 瓶11内，加入少量液体石腊。

d. 铜氨络离子溶液。称取250. 0 g氯化铉，溶于750. 0 ml水中，过滤于装有铜丝或铜粒的1000 ml 细口瓶中，再加200. 0 g氯化亚铜，将瓶口封严，放数日至溶液褪色o使用时量取上述溶液105. 0 ml和 45. 0 ml浓氨水「混匀，装入吸收瓶14中。

e. 封闭液。含5%硫酸的氯化钠饱和溶液约500 ml,加1ml甲基橙指示液，取150. 0 ml装入吸 收瓶13。其余的溶液装入水准瓶21内。

5- 3- 2- 4釆样步骤

a. 将采样管、二连球(或便携式抽气泵)与球胆(或铝箔袋)连好。

b. 将釆样管插入到烟道近中心处。封闭采样孔。•

c. 用二连球或抽气泵将烟气抽入球胆或铝箔袋中。用烟气反复冲洗排空3次。最后采集约500 ml 烟气样品，待分析。

5- 3- 2- 5分析步骤

a. 检査奥氏气体分析仪的严密性

(a) 将吸收液液面提升到旋塞5、6、7、8之下标线处，关闭旋塞。各吸收瓶中的吸收液液面应不 下降。

(b) 打开三通旋塞3,提高水准瓶，使量气管液面位于50 ml刻度处，关闭三通旋塞3,再降低水 准瓶，量气管中液位经2〜3 min不发生变化。

b. 取气样

(a)将盛有排气样的球胆或铝箔袋连接奥氏气体分析器进气管1,将三通旋塞3联通大气，抬高水 准瓶，使量气管液面至100 ml处，然后将旋塞3联通烟气样品，降低水准瓶，使量气管液面降至零处, 再将旋塞3联通大气，提高水准瓶，排出气体，反复2〜3次，以冲洗整个系统，排除系统中残余空气。

10(b)将旋塞3联通气样，取烟气样品100 ml,取样时使量气管中液面降到“0”刻度稍下，并保持 水准瓶液面与量气管液面在同一水平面上，关闭旋塞3,待气样冷却2 min左右后，提高水准瓶，使量 气管内凹液面对准“0”刻度线。

c.分析

分析的顺序是CO" o2, co。

(a) 稍提高水准瓶，再打开旋塞8将气样送入吸收瓶，往复抽送烟气样品4~5次后，将吸收瓶16

的吸收液液面恢复至原位标线，关闭旋塞8,对齐量气管和水准瓶液面，读数。为了检査是否吸收完全， 打开旋塞8,重复上述操作，往复抽送气样2〜3次，关闭旋塞8,读数。两次读数相等，表示吸收完 全，记下量气管体积。该体积为CO?被吸收后气体的体积a。 ,

(b) 用吸收瓶15、14、13分别吸收气体中的氧、一氧化碳和吸收过程中放出的氨气。操作方法同 (a),读数分别为3和c。'

(c) 分析完毕，将水准瓶抬高，打开旋塞3排出仪器中的烟气，关闭旋塞3后再降低水准瓶，以免 吸入空气。

5- 3- 2- 6 计算

排气各成分的体积百分含量计算如下：

二氧化碳 Xc°2= (100—a)%

氧 X°2= (a一少％

一氧化碳 Xc°= c)%

氮 X%=c% .

式中：a、b、c分别为CO?、Oz、CO被吸收液吸收后烟气体积的剩余量(ml)； “100”是所取的烟 气体积(ml)。

5- 4排气压力的测定

排气的压力一般是指其静压R,测定排气静压的仪器及方法见7. 5. 2。

6排气密度和气体分子■的计算

6- 1排气密度的计算

6- 1-1排气密度和其分子量、气温、压力的关系由下式计算：

(瓦+R)&—8312(273+4)

式中：Ps 排气的密度，kg/m3?

Ms .排气气体的分子量，kg/kmol ；

Ba 大气压力,Pa ；

P,——排气的静压，Pa；

t„ 排气的温度；’C。



6- 1.2标准状态下湿排气的密度按下式计算：

M 1

仏=法=右［(MozXoz+McoXco+McOzXcOz+MNzXNpd —XQ+MhzoX^J ……(5)

式中：缶—标准状态下湿排气的密度，kg/m3；

M, 湿排气气体的分子量，kg/kmol；

Mco、Mco2. Mh2o——排气中氧、一氧化碳、二氧化碳、氮气和水的分子量，kg/kmol；

Xq、Xc。、Xc°2、Xn2——干排气中氧、一氧化碳、二氧化碳、氮气的体积百分数，%;

Xa—排气中水分含量的体积百分数，％。

6- 1-3测量状态下烟道内湿排气的密度按式（6）计算：

  273、’瓦+巳 .PlPr 273+^X101300  ' （6）

式中：A——测量状态下烟道内湿排气的密度，kg/m3；

P,——排气的静压，Pa。 -

6-2排气气体分子量的计算

6- 2-1排气气体分子量的计算

已知各成分气体的体积百分数X,和其分子量M,,排气气体的分子量按式（7）计算： （7） 式中：Ms——排气气体的分子量，kg/kmoh

X,——某一成分气体的体积百分数，%;

M,——某一成分气体的分子量，kg/kmol。

6- 2-2干排气气体分子量的计算

干排气气体的分子量M以按式（8）计算：

Afs<i = Xo2Afo2 + XcoAfco+^co2Afco2+XN2AfN2  （8）

6.2.3湿排气气体分子量的计算

湿排气气体分子量按式（9）计算：

Ms= （Xo2Afo2-FXcoAfco+Xco^^ +XnzMn2） （1 —XQ（9）

7排气流速、流■的测定

7- 1测量位置及测点

按照4. 2.1和4. 2. 4的要求选定。

7- 2原理

排气的流速与其动压平方根成正比，根据测得某测点处的动压、静压以及温度等参数，由式 （10）计算出排气流速。

7- 3测量装置及仪器

 

a. 标准型皮托管。标准型皮托管的构造如图16所示。它是一个弯成90。的双层同心圆管，前端呈 半圆形，正前方有一开孔，与内管相通，用来测定全压。在距前端6倍直径处外管壁上开有一圈孔径 为1mm的小孔，通至后端的侧出口，用于测定排气静压。

按照上述尺寸制作的皮托管其修正系数为0. 99士0. 01,如果未经标定，使用时可取修正系数K,为 0. 99。

标准型皮托管的测孔很小，当烟道内颗粒物浓度大时，易被堵塞。它适用于测量较清洁的排气。

b. S型皮托管。S型皮托管的结构见图17。它是由两根相同的金属管并联组成。测量端有方向相 反的两个开口，测定时，面向气流的开口测得的压力为全压，背向气流的开口测得的压力小于静压。按 照图17设计要求制作的S型皮托管，其修正系数K,为0.84士0.01。制作尺寸与上述要求有差别的S 型皮托管的修正系数需进行校正。其正、反方向的修正系数相差应不大于0. 01 o S型皮托管的测压孔 开口较大，不易被颗粒物堵塞，且便于在厚壁烟道中使用。 

 图17 S型皮托管

c. 斜管微压计。斜管微压计用于测定排气的动压，其精确度应不低于2%,最小分度值应不大于 2 Pa。

d. U型压力计。U型压力计用于测定排气的全压和静压，其最小分度值应不大于10 Pa。

e. 大气压力计。最小分度值应不大于0.1 kPa。

7- 4准备工作

7- 4.1将微压计调整至水平位置。

7-4-2检査微压计液柱中有无气泡。

7- 4-3检査微压计是否漏气。向微压计的正压端（或负压端）入口吹气（或吸气），迅速封闭该入口， 如微压计的液柱位置不变，则表明该通路不漏气。

7-4.4检査皮托管是否漏气。

用橡皮管将全压管的出口与微压计的正压端连接，静压管的出口与微压计的负压端连接。由全压 管测孔吹气后，迅速堵严该测孔，如微压计的液柱位置不变，则表明全压管不漏气；此时再将静压测 孔用橡皮管或胶布密封，然后打开全压测孔，此时微压计液柱将跌落至某一位置，如液面不继续跌落, 则表明静压管不漏气。

7-5测量步骤

7- 5-1测量气流的动压（图18）

a. 将微压计的液面调整到零点。

b. 在皮托管上标出各测点应插入采样孔的位置。

c. 将皮托管插入采样孔。使用S型皮托管时，应使开孔平面垂直于测量断面插入。如断面上无涡 流，微压计读数应在零点左右。使用标准皮托管时，在插入烟道前，切断皮托管和微压计的通路，以 避免微压计中的酒精被吸入到连接管中，使压力测量产生错误。

d. 在各测点上，使皮托管的全压测孔正对着气流方向，其偏差不得超过10°,测出各点的动压，分 别记录在表中。重复测定一次，取平均值。

e. 测定完毕后，检査微压计的液面是否回到原点。

7.5.2测量排气的静压（图18） 

图18动压及静压的测定装置

1.标准皮托管2.斜管微压计

3. S型皮托管4. U型压力计5.烟道

 

a. 将皮托管插入烟道近中心处的一个测点。

b. 使用S型皮托管测量时只用其一路测压管。其出口端用胶管与U型压力计一端相连，将S型皮 托管插入到烟道近中心处，使其测量端开口平面平行于气流方向，所测得的压力即为静压。

c. 使用标准型皮托管时，用胶管将其静压管出口端与U型压力计一端相连，将皮托管伸入到烟道 近中心处，使其全压测孔正对气流方向，所测得的压力即为静压；

7- 5-3测量排气的温度

7- 5-4测量大气压力

a. 使用大气压力计直接测出。

b. 也可以根据当地气象站给出的数值，加或减因测点与气象站标高不同所需的修正值。即标高每 增加10m,大气压力约减小110 Pa。

7-6排气流速和流量的计算

7- 6-1排气流速的计算

7. 6-1-1测点气流速度V.按式（10）计算V，= K,曆= 128. 9K”將3（并备 （10）

当干排气成分与空气近似，排气露点温度在35〜55C之间、排气的绝对压力在97-103 kPa之间 时，K可按式（11）计算：Vs = 0. 076K, /273+A •（11）

对于接近常温、常压条件下（Z=20'C,瓦+R=101300Pa）,通风管道的空气流速叽按式（12）计 算：Va=l. 2^Kp\^Pd  （12）

式中：K——湿排气的气体流速，m/s；

K——常温常压下通风管道的空气流速，m/s；

Ba 大气压力，Pa；

KP——皮托管修正系数；

Pd——排气动压，Pa；

Ps——排气静压，Pa；

P， 湿排气的密度，kg/m3；

Ms 湿排气的分子量，kg/kmol；

ts——排气温度，'C。

7- 6-1-2平均流速的计算

烟道某一断面的平均流速讯可根据断面上各测点测出的流速叽.，由式(13)计算：

 

y=fc = 128 9K / 273+^ 主亦

V>~~ n ~128- Ms (Ba+Ps)

式中：Pdi——某一测点的动压，Pa； '

n——测点的数目。

当干排气成分与空气相近，排气露点温度为35-55°C之间，排气绝对压力在97〜103 kPa之间时, 某一断面的平均气流速度Vs按式(14)计算：

 

_ /  2 

Vs = 0. 076^ V 273+f, •—一一

对于接近常温、常压条件下(Z=20'C,瓦+巳=101300Pa),通风管道中某一断面的平均空气流速 叼按式(15)计算：

 

7.6.2排气流量的计算

7. 6- 2-1工况下的湿排气流量Q按式(16)计算： “

Q = 36OO • F , Vs 

式中：Q——工况下湿排气流量，m3/h；

F——测定断面面积，m%

K——测定断面的湿排气平均流速，m/s。

7.6.2.2标准状态下干排气流量Q”按式(17)计算：

Q =Q 瓦+R 273

. 101300 . 273+t, “ sw>

式中：——标准状态下干排气流量，m3/h；

Ba——大气压力，Pa；

Ps——排气静压，Pa；

t,——排气温度，。C;

X皿——排气中水分含量体积百分数，％。

1- 6- 2- 3常温常压条件下，通风管道中的空气流量按式(18)计算:

Q„ = 3600 • F • Va 

式中：Qa——通风管道中的空气流量，m3/ho 8排气中颗粒物的测定 8- 1采样位置和采样点。按4.2. 1和4. 2. 4确定


8-2测定方法概要

8- 2-1颗粒物等速采样方法原理

将烟尘釆样管由采样孔插入烟道中，使采样嘴置于测点上，正对气流，按颗粒物等速采样原理，即 釆样嘴的吸气速度与测点处气流速度相等（其相对误差应在10%以内），抽取一定量的含尘气体。根据 采样管滤筒上所捕集到的颗粒物量和同时抽取的气体量，计算出排气中颗粒物浓度。

维持颗粒物等速釆样的方法有普通型采样管法（即预测流速法）、皮托管平行测速采样法、动压平 衡型采样管法和静压平衡型采样管法等四种。可根据不同测量对象状况，选用其中的一种方法。

8- 2-2移动采样

用一个滤简在已确定的采样点上移动采样，各点采样时间相等，求出采样断面的平均浓度。

8- 23定点采样

每个测点上釆一个样，求出釆样断面的平均浓度，并可了解烟道断面上颗粒物浓度变化状况。

8- 2-4间断采样

对有周期性变化的排放源，根据工况变化及其延续时间，分段采样，然后求出其时间加权平均浓 度。

8-3普通型采样管法（预测流速法）

8- 3-1原理

采样前预先测出各采样点处的排气温度、压力、水分含量和气流速度等参数，结合所选用的采样 嘴直径，计算出等速采样条件下各采样点所需的采样流量，然后按该流量在各测点采样。

8- 3-2等速采样的流量按式（19）计算：Qi。. 00047 成.V，（爵合）［”切冒¥艾坦］"（1_X急 （19）

式中：&r~—等速采样流量的转子流量计读数，L/min,

d 采样嘴直径，mm；

K——测点气体流速，m/s；

Ba 大气压力，Pa；

P,——排气静压，Pa;

Pr——转子流量计前气体压力，Pa；

ts 排气温度，°C;

tr——转子流量计前气体温度，C ；

Mt——干排气的分子量，kg/kmoh

X皿——排气中的水分含量体积百分数，％。

当干排气成分和空气近似时，等速采样流量Q,按式（20）计算： 帝=。.。。25 宀匕（辯）［將广（-XQ -（20）

普通型采样管法，适用于工况比较稳定的污染源采样。尤其是在烟道气流速度低，高温，高湿，高 粉尘浓度的情况下，均有较好的适应性。并可配用惯性尘粒分级仪测量颗粒物的粒径分级组成。 8.3.3釆样装置和仪器

普通型采样管采样装置见图19,它由普通型采样管、颗粒物捕集器、冷凝器、干燥器、流量计量 和控制装置、抽气泵等几部分组成。当排气中含有二氧化硫等腐蚀性气体时，在采样管出口还应设置 腐蚀性气体的净化装置（如双氧水洗涤瓶等）。

8- 3- 3-1采样管。釆样管有玻璃纤维滤筒采样管和刚玉滤筒釆样管两种。

a.玻璃纤维滤筒采样管。由采样嘴、前弯管、滤筒夹、滤筒、采样管主体等部分组成（图20）。滤 筒由滤筒夹顶部装入，靠入口处两个锥度相同的圆锥环夹紧固定。在滤筒外部有一个与滤筒外形一样
而尺寸稍大的多孔不锈钢托，用以承托滤筒，以防采样时滤筒破裂。采样管各部件均用不锈钢制作及 焊接。

 

 

 

图19普通型采样管法颗粒物采样装置

1-滤筒2.采样管3.冷髪器4.温度计5.干燥器6.真空压力表

7.转子流量计8.累积流量计9.调节阀10.抽气泵

 

 

图20玻璃纤维滤筒釆样管

1-采样嘴2.前弯管3.滤筒夹压盖4.波筒夹

5.滤筒夹6.不锈钢托7.釆样管主体8.滤筒

b-刚玉滤筒采样管。由采样嘴、前弯管、滤筒夹、刚玉滤筒、滤筒托、耐高温弹簧、石棉垫圈、 釆样管主体等部分组成（图21）。刚玉滤筒由滤筒夹后部放入，藉滤筒托、耐高温弹簧和滤筒夹可调后 体压紧在滤筒夹前体上。滤筒进口与滤筒夹前体和滤筒夹与采样管接口处用石棉或石墨垫圈密封。采 样管各部件均用不锈钢制作和焊接。

 

图21刚玉滤筒釆样管

1-采样嘴2.前弯管3.滤筒夹前体4.采样管主体5.滤筒夹中体

6.刚玉滤筒7.滤筒托8.耐高温弹簧9.濾筒夹后体10.石棉垫圈

8- 3.3- 2采样嘴。采样嘴入口角度应不大于45。，与前弯管连接的一端的内径』应与连接管内径相同， 不得有急剧的断面变化和弯曲（图22）。入口边缘厚度应不大于0.2 mm,入口直径d偏差应不大于 + 0. 1 mm,其最小直径应不小于5 mm。 

图22釆样嘴

8- 3- 3- 3 滤筒

a. 玻璃纤维滤筒。由玻璃纤维制成，有直径32 mm和25 mm两种。对0. 5 的粒子捕集效率

应不低于99.9%。失重应不大于2 mg,适用温度为50CFC以下。

b. 刚玉滤筒。由刚玉砂等烧结而成。规格为夕28 mm （外径）X100 mm,壁厚1. 5 + 0. 3 mmo对 0.5 的粒子捕集效率应不低于99%。失重应不大于2 mg,适用温度为1000'C以下。空白滤筒阻力， 当流量为20L/min时，应不大于4 kPa。

8.3.3.4流量计量箱。包括冷凝水收集器、干燥器、温度计、真空压力表、转子流量计，和根据需要 加装的累积流量计等。

a. 冷凝水收集器。用于分离、贮存在采样管、连接管中冷凝下来的水。冷凝水收集器容积应不小 于100 ml,放水开关关闭时应不漏气。出口处应装有温度计，用于测定排气的露点温度。

b. 干燥器。容积应不小于0. 8L,高度不小于150 mm,内装硅胶。气体出口应有过滤装置，装料 口处应有密封圈。用于干燥进入流量计前的湿排气。

c. 温度计。精确度应不低于2.5%,温度范围一10〜60C,最小分度值应不大于2C。分别用于测

量气体的露点和进入流量计的气体温度。  

d. 真空压力表。精确度应不低于4%,最小分度值应不大宇0. 5 kPa。用于测量进入流量计的气体 压力。

e. 转子流量计。精确度应不低于2.5%,最小分度值应不大于1 L/mino用于控制和测量釆样时的 瞬时流量。

f. 累积流量计。精确度应不低于2.5%,用于测量采样时段的累积流量。

8- 3- 3- 5冷凝器。其技术要求见5. 2. 2. 2之b。

8- 3- 3- 6抽气泵。当流量为40L/min时，其抽气能力应能克服烟道及釆样系统阻力。如流量计量装 置放在抽气泵出口，抽气泵应不漏气。

8- 3- 3- 7 天平。感量 0.1 mgo

8- 3- 3- 8 秒表。

8- 3- 4釆样准备

a. 滤筒处理和称重。用铅笔将滤筒编号，在105-110-C烘箱中烘烤1小时，取出放入干燥器中冷 却至室温，用感量0.1 mg天平称量，两次重量之差应不超过0. 5 mgo当滤筒在400C以上高温排气中 使用时，为了减少滤筒本身减重，应预先在400C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。放入专用的容器中保存。

b. 检査所有的测试仪器功能是否正常，干燥器中的硅胶是否失效。

c. 检査系统是否漏气，如发现漏气，应再分段检査，堵漏，直到合格。检査漏气的方法同5. 2. 2. 3 之c。

8- 3-5釆样步骤

a. 记下滤筒编号，将滤筒装入采样管，用滤筒压盖或滤筒托，将滤筒进口压紧。

b. 对采样系统进行检漏，方法同5. 2. 2. 3之c。

c. 根据烟道断面大小，确定釆样点数和位置，然后将各釆样点的位置用胶布在皮托管和采样管上 作出记号。

d. 打开烟道的采样孔，清除孔中的积灰。

e. 按顺序测定排气温度、水分含量、静压和各采样点的气体动压。如干排气成分与空气的成分有 较大差异时，还应测定排气的成分。进行各项测定时，应将采样孔封闭。

f. 根据测得的排气温度、水分含量、静压和各采样点的流速，结合选用的采样嘴直径，按式 （19）或（20）算出各采样点的等速采样流量。

g-装上所选定的采样嘴，开动抽气泵调整流量至第一个采样点所需的等速采样流量，关闭抽气泵。 记下累积流量计初读数咯。

h. 将采样管插入烟道中第一采样点处，将采样孔封闭，使釆样嘴对准气流方向（其与气流方向偏 差不得大于10°）,然后开动抽气泵，并迅速调整流量到第一个采样点的采样流量。

i. 采样期间，由于颗粒物在滤筒上逐渐聚集，阻力会逐渐增加，需随时调节控制阀以保持等速采 样流量，并记下流量计前的温度、压力和该点的采样延续时间。

j. 一点采样后，立即将采样管按顺序移到第二个采样点，同时调节流量至第二个采样点所需的等 速釆样流量。依次类推，顺序在各点釆样。每点采样时间视颗粒物浓度而定，原则上每点采样时间应 不少于3分钟。各点釆样时间应相等。

k. 采样结束后，关闭抽气泵，小心地从烟道取出采样管，注意不要倒置。记录累积流量计终读数 V2o如采样管倒置采样，采样结束时，应及时记下采样时间及累积流量计终读数卩2,并迅速从烟道中 取出采样管，正置后，再关闭抽气泵。

l. 用镶子将滤筒取出，轻轻敲打前弯管，并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，放入专用盒中保存。

m. 每次釆样，至少采取三个样品，取其平均值。

n. 采样后应再测量一次釆样点的流速，与采样前的流速相比，如相差大于20%,样品作废，重新

取样。 -

8- 3-6样品分析

采样后的滤筒放入105C烘箱中烤1小时，取出置于干燥器中，冷却至室温，用感量0.1 mg天平 称量至恒重。采样前后滤筒重量之差，即为采取的颗粒物量。

8-4皮托管平行测速采样法

8- 4-1原理

此法与普通型采样管法基本相同，将普通釆样管、S型皮托管和热电偶温度计固定在一起，采样时 将三个测头一起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，结合选用的釆样嘴直径，由编有程序的计算器及时算出等速釆样流量（等速采样流量的计 算与预测流速法相同）。调节釆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 节采样流量，保证颗粒物的等速采样条件。

8-4.2采样装置和仪器

皮托管平行测速釆样装置由组合采样管、除硫干燥器、流量计量箱、抽气泵等部分组成，其系统 见图23。

8- 4.2-1组合釆样管。由普通型采样管和与之平行放置的S型皮托管、热电偶温度计固定在一起组成, 三者之间的相对位置见图24。普通型采样管、S型皮托管、热电偶温度计的技术要求见8.3.3. 1〜19

8. 3. 3. 3 和 7. 3 b 及 5.1.2。

图23皮托管平行测速法固体颗粒物采样装置

1•'烟道2.皮托管3.斜管微压计4.釆样管

5.除硫干燥器6.温度计7.真空压力表8.转子流量计

9.真空泵10.温度计11.压力表12.累积流量计 

 

图24组合采样管相对位置要求

1.采样管2. S型皮托管3.热电偶温度计

8- 4- 2- 2除硫干燥器。由气体洗涤瓶（内装3%双氧水约600-800 ml）和干燥器串联组成。

8- 4- 2- 3流量计量箱。由温度计、真空压力表、转子流量计和累积流量计等组成。其技术要求同普通 型采样管法的8.3.女4。.

8. 4. 2- 4抽气泵、天平。技术要求同普通型采样管法的8. 3. 3. 6〜8. 3. 3. 7。

8.4.3采样准备。采样准备与普通型釆样管法相同。

8- 4- 4釆样步骤

a. 根据烟道尺寸确定采样点的数目和位置，将各采样点的位置在采样管上作出标记。

b. 记下滤筒的编号，将已称重的滤筒装入采样管内，并装上所选定的采样嘴。

c. 打开烟道的采样孔，清除孔中的积灰。

d. 测量排气中水分含量。

e. 测量排气的静压。将组合釆样管小心地插入烟道近中心处，使S型皮托管的测压孔平面平行于 气流，将其一侧出口用橡皮管与U形压力计相连，测出排气的静压。

f. 测量排气的动压。将S型皮托管的两个测压出口用橡皮管与斜管微压计连接（连接时应将橡皮 管气路切断），将测压孔准确地置于第一采样点上。旋转90。使其全压测孔正对着气流方向（偏差应小 于10°）,测出排气的动压。

g. 将组合采样管旋转90。，读出热电偶温度计指示的排气温度。

h. 将所测得的排气的水分含量乂如，静压动压户八 温度4和采样嘴直径d输入到按式(19) 或(20)编成程序的计算器中，计算出第一点采样的流量计读数

i-记下累积流量计初读数V】。

j. 将组合釆样管旋转90。，使采样嘴及S型皮托管全压测孔正对着气流。开动抽气泵，记录采样开 始时间，迅速调节采样流量到第一测点所需的等速采样流量值Qn，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。

k. 采样期间当动压、温度等有较大变化时，需随时将有关参数输入计算器，重新计算等速采样流 量，并调节流量计至所需的等速采样流量。另外，由于颗粒物在滤筒内壁逐渐聚集，使其阻力增加，也 需及时调节控制阀以保持等速釆样流量。记录排气的温度，动压，流量计前的气体温度，压力及该点 的采样延续时间。

l. 一点采样后，立即将采样管移至第二采样点。根据在第二点所测得的动压尸八排气温度"，计 算出第二采样点的等速采样流量QM，迅速调整采样流量到Q2,继续进行采样。依次类推，顺序在各 点采样。

m. 采样完毕后，关闭抽气泵。从烟道中小心地取出釆样管。记录累积流量计的终读数吼。

n. 采样前的检漏、其他操作与普通型采样管法相同。

8-5动压平衡型等速采样管法

8- 5-1原理

利用装置在采样管中的孔板在釆样抽气时产生的压差和与釆样管平行放置的皮托管所测岀的气体 动压相等来实现等速采样。此法的特点是，当工况发生变化时，它通过双联斜管微压计的指示，可及 时调整釆样流量，保证等速釆样的条件。

8- 5-2采样装置和仪器

采样装置由动压平衡型组合采样管、双联斜管微压计、流量计量箱和抽气泵等部分组成(图25)。

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