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鍋爐煙塵采樣檢測工作的探討
鍋爐，是指利用各種燃料、電或者其他能源，將所盛裝的液體加熱到一定的參數，并對外輸出熱能的設備。它在運行過程會產生的煙塵，而這些煙塵是我國大氣環境質量的主要污染源之一，因此，必須要對鍋爐煙塵進行治理和控制，而在治理和控制之前，要做好煙塵的采樣工作。基于此，本文就鍋爐煙塵采樣檢測工作進行了探討，相信對有關方面的需要能有一定幫助。
1 測孔位置與測點的設置
1.1 測孔位置與測點設置的基本原則
在煙塵監測中，采樣斷面、開設采樣孔的選擇會直接影響到煙塵監測結果。
采樣位置應優先選擇在垂直管段，應避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位。采樣位置應設置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于6倍直徑處，距上述部件上游方向不小于3倍直徑處。對于矩形煙道，其當量直徑d=2AB/（A+B），式中A，B為邊長。采樣斷面的氣流速度在5 m/s以上。但是，在實際的監測中，采樣斷面并不都是的，有時還需要考慮到采樣安全、采樣人員所處的工作環境、勞動強度等問題，從而確定采樣斷面。可選擇比較適宜的管段采樣，但采樣斷面與彎頭等的距離至少是煙道直徑的1.5倍，并應適當增加測點的數量和采樣頻次。 1.2 不規則煙道測孔位置與測點的設置
不規則煙道定義：凡滿足不了《規范》測點位置要求的煙道統稱為不規則煙道，或者指達不到“狀態”要求的煙道。在現場監測中，遇到的煙道往往會是不規則的，例如，采樣斷面與彎頭等的距離小于煙道直徑的1.5倍的不規則矩形煙道、斜管煙道。
解決辦法是：對于圓形管道，應增加與*測孔成直角的第二測孔，使得總測點數增加；在不規則矩形煙道中增加若干個等面積小矩形塊，小矩形塊的面積小于0.05 m2，這樣就增加了總的測點數。
在實際中，煙道氣流往往是不穩定的，可根據每小塊矩形面積上的壓力、溫度確定等速采樣嘴和等速采樣流量。斜管煙道等測孔位置及測點應遵循不規則圓形管道或不規則矩形煙道的布點原則。
總之，對不規則煙道測孔位置與測點的設置，盡可能增加測孔和測點數。
1.3 測孔、測點設置的注意事項
開采樣孔的基本原則：在選定的測定位置上開設采樣孔，采樣孔的內徑應不小于80 mm，采樣孔管長應不大于50 mm。不使用時用蓋板、管堵或管帽封閉。對于圓形煙道，采樣孔應設在包括各測點在內的互相垂直的直徑線上；對于矩形或方形煙道，采樣孔應設在包括各測點在內的延長線上。在現場監測中，對于測孔、測點設置，需注意以下事項：①煙道直徑過大時，煙氣流速會低于5 m/s，一般儀器是不適合的，這時要注意開孔的位置；②濕式除塵器后的測孔位置應在煙道擋水板較遠地方，防止煙氣中水滴進入采樣管；③當測孔在水平煙道上時，要注意水平煙道底部容易有較大顆粒的煙塵堆積層。
2 采樣時間、采樣嘴的選擇
每個測定斷面采樣次數不得少于3次，每個測點連續采樣時間不得少于3 min，但每臺鍋爐測定時所采集樣品累計的總采氣量不得少于1 m3，自動采樣儀一般具有選嘴功能，但是利用儀器選嘴需要占用一定的時間，在實際工作中可以憑經驗人為判斷煙氣流速來確定采樣嘴大小，從而節約時間。采樣嘴大小的選擇原則是“高流速小采樣嘴，低流速大采樣嘴”。如果在高流速的煙道中采樣時使用大的采樣嘴，會產生等速跟蹤精度差的問題，甚至導致采樣泵負荷過高而損壞；相反，在低流速的煙道中采樣時使用小的采樣嘴，會使采樣流量太小而不能抽取足夠的采樣體積，降低測定結果的度。因此，采樣嘴選擇后盡量使采樣流量變化范圍在20～40 L/min為宜。
3 三種特殊情況下的采樣
在引風機后找不到可以使用的采樣斷面，而在引風機前能夠找到比較適合的采樣斷面。在引風機前的斷面處進行煙塵采樣，一些蒸發量較大的鍋爐，由于強勁的引風在煙道內形成很高的負壓，有些可以達到-2 000 Pa以上。在采樣結束抽氣停止后，如果沒有及時將采樣管從煙道中取出，在煙道負壓的作用下，濾筒中的塵粒就會被部分倒吸入煙道中。因此，采樣斷面位于引風機前的采樣應這樣操作：將采樣管插入煙道中，對距離采樣孔遠的采樣點首先行采樣，然后逐點向外，直至近的一個采樣點，采樣結束的同時，迅速封閉采樣氣路，從煙道中快速取出采樣管。
同樣是受到采樣現場條件限制的影響，而把采樣孔設在水平煙道的上部，采樣時，需要采樣管頭部朝下插入煙道才能進行。采樣結束停止抽氣后，濾筒中粒徑較大的塵粒在重力作用下會向下墜落，造成誤差。對此，可以用以下方法減免：在采樣結束前的一兩秒時間內，把采樣管從煙道中提前取出，并保持采樣管頭部向上放置。
在測量高含濕量煙道（例如水膜除塵器除塵）過程中，常出現的問題是測量過程中儀器采樣流量突然升高，測得的動壓也偏高，主要原因是水蒸氣在動壓管及采樣管內冷凝積聚，直至阻塞動壓管，引起管內壓力升高，儀器也作出相應的流量調整指令。解決辦法是：盡量縮短每個樣品的采樣時間，每采一個樣品后，都將采樣管疏通一遍并抹干，盡量將采樣管持平，防止采樣管上的水流向動壓管口，在距動壓管口15 cm處套一橡皮筋，防止采樣管外壁凝結的水流向動壓管口。
4 鍋爐運行負荷
鍋爐煙塵排放濃度與鍋爐運行負荷密切相關。煙塵排放濃度是隨著負荷率的增加直線上升的。當負荷率為60%，煙塵濃度僅為額定負荷時的30%，或負荷率為80%，煙塵濃度上升到為額定負荷時的65%，再或負荷時，煙塵排放濃度便急劇上升，這也說明為什么在測試煙塵濃度時，必須同時測定負荷。 新鍋爐安裝后，鍋爐出口原始煙塵濃度和煙塵排放濃度的驗收測試應在設計出力下進行。
對鍋爐煙塵排放濃度的測試，必須在鍋爐設計出力70%以上的情況下進行，并分為鍋爐運行3年以內和鍋爐運行3年以上兩種情況，將不同出力實測的煙塵排放濃度乘以表1中所列的出力影響系數K，作為該鍋爐額定出力情況下的煙塵排放濃度。對于手燒爐，應在不低于兩個加煤周期的時間內測定。
表1 不同運行年限鍋爐的出力影響系數
鍋爐實測出力占鍋爐設計出力的百分數/% 70～75 75～80 80～85 85～90 90～95 ≥95
運行3年以內的
出力影響系數K 1.6 1.4 1.2 1.1 1.05 1
運行3年以上的
出力影響系數K 1.3 1.2 1.1 1 1 1
雖然《鍋爐煙塵測試方法》（GB 5468—91）中給出了水箱法、蒸汽流量表法、水表法、耗煤量法等測量鍋爐出力的方法，但在實際操作中，上述各種方法的監測條件難以滿足。因此，在實際中常用解決方法是：以壓力表上的紅線刻度為參照，基本就能確定鍋爐的負荷。
5 過量空氣系數
過量空氣系數越大，則因冷空氣進入爐膛，爐膛溫度就會下降，對燃燒不利，同時，排煙熱損失也會增加，使鍋爐的熱效率降低，煙氣量增加，煙氣所攜帶的煙塵量也隨之增加。
由下列公式可以看出，折算后的煙塵排放濃度與實測過量空氣系數成正比，實測過量空氣系數越大，折算后的煙塵排放濃度就越大。
C′ =C·a/a0. （1）
式（1）中：C′ 為折算后的煙塵排放濃度；C為實測煙塵排放濃度；a為實測過量空氣系數；a0為排放標準規定的過量空氣系數。當a<2時，說明鍋爐運行基本正常；當a>2時，說明測點處O2含量過高。
造成a值過高的原因主要有：①運行負荷低，燃料燃燒不充分，O2沒有被利用；②管道或除塵器漏風；③鼓風量過大；④測孔密封不嚴，特別是在負壓系統采樣，空氣被采進來，造成a值偏高。
6 采樣注意事項
采樣注意事項主要有：①采樣前，對采樣儀進行檢查，并進行系統檢漏試驗。②采樣時，盡可能地把采樣孔附近內外積灰清理干凈，采樣過程中要十分小心，采樣嘴千萬不要碰煙道管壁，以免積灰吸入濾筒中。③監測采樣應當在鍋爐運行穩定狀態下進行，并有專人負責對工況進行監督；采樣嘴和皮托管對準煙氣流動方向，偏差不過5°。④煙氣含氧量測定與煙塵采樣同步進行。
7 結束語
綜上所述，鍋爐燃燒過程中所排放出的煙塵、煙氣是大氣污染的主要污染源，這些污染物嚴重破壞了環境的生態平衡，給人類的生活帶來很大的不便，所以，我們要做好對煙塵的采樣監測工作，為煙塵的治理和控制提供科學的依據。
