隨著濕法脫硫與氨法脫硝技術(shù)的廣泛應用,固定污染源排放顆粒物的濃度監(jiān)測面臨新的挑戰(zhàn)。針對濕法脫硫后高濕、低溫的排放工況,抽取式顆粒物濃度在線監(jiān)測技術(shù)應運而生。該技術(shù)通過抽取樣氣并進行處理,有效避免了液態(tài)水對光學測量方法的干擾。
隨著非電行業(yè)超低排放要求的推進,抽取式顆粒物在線監(jiān)測在實際應用中也逐漸暴露出一些問題。本文將從顆粒物濃度測量的難點、等速采樣誤差分析、管路傳輸對采樣的影響、采樣嘴的選取、標準技術(shù)規(guī)范要求以及常見應用問題等方面進行梳理,以幫助使用者更好地了解和學習該技術(shù)。
一、顆粒物濃度測量的難點
固定污染源排放的氣態(tài)污染物和顆粒物在排入環(huán)境空氣后,因混合與冷卻會發(fā)生凝結(jié)、蒸發(fā)、凝聚及二次化學反應等過程,這些物理化學變化將改變顆粒物的粒度分布和化學組成。因此,如何從排氣筒中采集到在環(huán)境演化過程中更具代表性的顆粒物樣品,使其化學組成更接近真實狀況,成為污染源顆粒物采樣中的一項技術(shù)難題。
燃燒源排放的顆粒物可分為兩類:一是直接排出的一次顆粒物,二是以氣態(tài)形式(如SO?、NOx、VOCs等)排入大氣后經(jīng)物理化學反應生成的二次顆粒物。一次顆粒物中又包括直接以固態(tài)形式排放的顆粒物,以及在煙氣溫度下以氣態(tài)形式排出、在稀釋冷卻過程中凝結(jié)形成的顆粒物。準確測量一次顆粒物排放,對評估污染源貢獻和制定控制策略至關重要。
二、等速采樣誤差分析
等速采樣是煙道粉塵采樣的常用方法,其原理是通過S型皮托管測量氣體動壓,并與采樣管中孔板產(chǎn)生的壓差保持一致,從而實現(xiàn)等速采樣。操作中需借助傾斜微壓計監(jiān)測兩者變化,并及時調(diào)整采樣流量,確保含塵煙氣進入采樣嘴的速度(Vn)與該點煙氣流速(Vs)相等,相對誤差應控制在-5%~+10%之間。[1]
若采樣速度高于煙氣流速(Vn>Vs),采樣嘴邊緣部分氣流中的塵粒因慣性無法隨氣流進入嘴內(nèi),導致采樣濃度低于實際值;反之若采樣速度偏低(Vn<Vs),則采集的濃度會高于實際濃度。唯有在速度相等時,采樣濃度才真實可靠。
三、管路傳輸對采樣的影響
采樣口若采用擴散通道結(jié)構(gòu),可減緩氣流和粒子速度,但也會在通道內(nèi)形成湍流并引起流速進一步降低。湍流可能導致粒子重新分布并在管壁沉降。研究表明,壁面沉降可造成高達50%的粒子質(zhì)量損失,且超微米級及以上顆粒的損失顯著高于亞微米級顆粒。
此外,采樣過程中因氣流減速可能導致粒子溫度上升,部分儀器還會對氣溶膠進行加熱,致使某些組分揮發(fā)。借助成分與揮發(fā)率分析可重建原始粒度分布,但揮發(fā)也會造成粒子數(shù)量減少,光學儀器響應降低,從而導致濃度讀數(shù)偏低。
另一方面,水溶性離子在加熱蒸發(fā)后可能析出結(jié)晶,形成氣溶膠,使光學儀器響應增強,粒子計數(shù)偏高,誤判為質(zhì)量濃度較高。
