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鍋爐煙塵采樣檢測(cè)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(shù),并對(duì)外輸出熱能的設(shè)備。它在運(yùn)行過程會(huì)產(chǎn)生的煙塵,而這些煙塵是我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量的主要污染源之一,因此,必須要對(duì)鍋爐煙塵進(jìn)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?;诖?,本文就鍋爐煙塵采樣檢測(cè)工作進(jìn)行了探討,相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定幫助。
1 測(cè)孔位置與測(cè)點(diǎn)的設(shè)置
1.1 測(cè)孔位置與測(cè)點(diǎn)設(shè)置的基本原則
在煙塵監(jiān)測(cè)中,采樣斷面、開設(shè)采樣孔的選擇會(huì)直接影響到煙塵監(jiān)測(cè)結(jié)果。
采樣位置應(yīng)優(yōu)先選擇在垂直管段,應(yīng)避開煙道彎頭和斷面急劇變化的部位。采樣位置應(yīng)設(shè)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(duì)于矩形煙道,其當(dāng)量直徑d=2AB/(A+B),式中A,B為邊長(zhǎng)。采樣斷面的氣流速度在5 m/s以上。但是,在實(shí)際的監(jiān)測(cè)中,采樣斷面并不都是的,有時(shí)還需要考慮到采樣安全、采樣人員所處的工作環(huán)境、勞動(dòng)強(qiáng)度等問題,從而確定采樣斷面??蛇x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(yīng)適當(dāng)增加測(cè)點(diǎn)的數(shù)量和采樣頻次。 1.2 不規(guī)則煙道測(cè)孔位置與測(cè)點(diǎn)的設(shè)置
不規(guī)則煙道定義:凡滿足不了《規(guī)范》測(cè)點(diǎn)位置要求的煙道統(tǒng)稱為不規(guī)則煙道,或者指達(dá)不到“狀態(tài)”要求的煙道。在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)中,遇到的煙道往往會(huì)是不規(guī)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(guī)則矩形煙道、斜管煙道。
解決辦法是:對(duì)于圓形管道,應(yīng)增加與*測(cè)孔成直角的第二測(cè)孔,使得總測(cè)點(diǎn)數(shù)增加;在不規(guī)則矩形煙道中增加若干個(gè)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(cè)點(diǎn)數(shù)。
在實(shí)際中,煙道氣流往往是不穩(wěn)定的,可根據(jù)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(cè)孔位置及測(cè)點(diǎn)應(yīng)遵循不規(guī)則圓形管道或不規(guī)則矩形煙道的布點(diǎn)原則。
總之,對(duì)不規(guī)則煙道測(cè)孔位置與測(cè)點(diǎn)的設(shè)置,盡可能增加測(cè)孔和測(cè)點(diǎn)數(shù)。
1.3 測(cè)孔、測(cè)點(diǎn)設(shè)置的注意事項(xiàng)
開采樣孔的基本原則:在選定的測(cè)定位置上開設(shè)采樣孔,采樣孔的內(nèi)徑應(yīng)不小于80 mm,采樣孔管長(zhǎng)應(yīng)不大于50 mm。不使用時(shí)用蓋板、管堵或管帽封閉。對(duì)于圓形煙道,采樣孔應(yīng)設(shè)在包括各測(cè)點(diǎn)在內(nèi)的互相垂直的直徑線上;對(duì)于矩形或方形煙道,采樣孔應(yīng)設(shè)在包括各測(cè)點(diǎn)在內(nèi)的延長(zhǎng)線上。在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)中,對(duì)于測(cè)孔、測(cè)點(diǎn)設(shè)置,需注意以下事項(xiàng):①煙道直徑過大時(shí),煙氣流速會(huì)低于5 m/s,一般儀器是不適合的,這時(shí)要注意開孔的位置;②濕式除塵器后的測(cè)孔位置應(yīng)在煙道擋水板較遠(yuǎn)地方,防止煙氣中水滴進(jìn)入采樣管;③當(dāng)測(cè)孔在水平煙道上時(shí),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(shí)間、采樣嘴的選擇
每個(gè)測(cè)定斷面采樣次數(shù)不得少于3次,每個(gè)測(cè)點(diǎn)連續(xù)采樣時(shí)間不得少于3 min,但每臺(tái)鍋爐測(cè)定時(shí)所采集樣品累計(jì)的總采氣量不得少于1 m3,自動(dòng)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(shí)間,在實(shí)際工作中可以憑經(jīng)驗(yàn)人為判斷煙氣流速來確定采樣嘴大小,從而節(jié)約時(shí)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(shí)使用大的采樣嘴,會(huì)產(chǎn)生等速跟蹤精度差的問題,甚至導(dǎo)致采樣泵負(fù)荷過高而損壞;相反,在低流速的煙道中采樣時(shí)使用小的采樣嘴,會(huì)使采樣流量太小而不能抽取足夠的采樣體積,降低測(cè)定結(jié)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(fēng)機(jī)后找不到可以使用的采樣斷面,而在引風(fēng)機(jī)前能夠找到比較適合的采樣斷面。在引風(fēng)機(jī)前的斷面處進(jìn)行煙塵采樣,一些蒸發(fā)量較大的鍋爐,由于強(qiáng)勁的引風(fēng)在煙道內(nèi)形成很高的負(fù)壓,有些可以達(dá)到-2 000 Pa以上。在采樣結(jié)束抽氣停止后,如果沒有及時(shí)將采樣管從煙道中取出,在煙道負(fù)壓的作用下,濾筒中的塵粒就會(huì)被部分倒吸入煙道中。因此,采樣斷面位于引風(fēng)機(jī)前的采樣應(yīng)這樣操作:將采樣管插入煙道中,對(duì)距離采樣孔遠(yuǎn)的采樣點(diǎn)首先行采樣,然后逐點(diǎn)向外,直至近的一個(gè)采樣點(diǎn),采樣結(jié)束的同時(shí),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(xiàn)場(chǎng)條件限制的影響,而把采樣孔設(shè)在水平煙道的上部,采樣時(shí),需要采樣管頭部朝下插入煙道才能進(jìn)行。采樣結(jié)束停止抽氣后,濾筒中粒徑較大的塵粒在重力作用下會(huì)向下墜落,造成誤差。對(duì)此,可以用以下方法減免:在采樣結(jié)束前的一兩秒時(shí)間內(nèi),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(cè)量高含濕量煙道(例如水膜除塵器除塵)過程中,常出現(xiàn)的問題是測(cè)量過程中儀器采樣流量突然升高,測(cè)得的動(dòng)壓也偏高,主要原因是水蒸氣在動(dòng)壓管及采樣管內(nèi)冷凝積聚,直至阻塞動(dòng)壓管,引起管內(nèi)壓力升高,儀器也作出相應(yīng)的流量調(diào)整指令。解決辦法是:盡量縮短每個(gè)樣品的采樣時(shí)間,每采一個(gè)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(dòng)壓管口,在距動(dòng)壓管口15 cm處套一橡皮筋,防止采樣管外壁凝結(jié)的水流向動(dòng)壓管口。
4 鍋爐運(yùn)行負(fù)荷
鍋爐煙塵排放濃度與鍋爐運(yùn)行負(fù)荷密切相關(guān)。煙塵排放濃度是隨著負(fù)荷率的增加直線上升的。當(dāng)負(fù)荷率為60%,煙塵濃度僅為額定負(fù)荷時(shí)的30%,或負(fù)荷率為80%,煙塵濃度上升到為額定負(fù)荷時(shí)的65%,再或負(fù)荷時(shí),煙塵排放濃度便急劇上升,這也說明為什么在測(cè)試煙塵濃度時(shí),必須同時(shí)測(cè)定負(fù)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(yàn)收測(cè)試應(yīng)在設(shè)計(jì)出力下進(jìn)行。
對(duì)鍋爐煙塵排放濃度的測(cè)試,必須在鍋爐設(shè)計(jì)出力70%以上的情況下進(jìn)行,并分為鍋爐運(yùn)行3年以內(nèi)和鍋爐運(yùn)行3年以上兩種情況,將不同出力實(shí)測(cè)的煙塵排放濃度乘以表1中所列的出力影響系數(shù)K,作為該鍋爐額定出力情況下的煙塵排放濃度。對(duì)于手燒爐,應(yīng)在不低于兩個(gè)加煤周期的時(shí)間內(nèi)測(cè)定。
表1 不同運(yùn)行年限鍋爐的出力影響系數(shù)
鍋爐實(shí)測(cè)出力占鍋爐設(shè)計(jì)出力的百分?jǐn)?shù)/% 70~75 75~80 80~85 85~90 90~95 ≥95
運(yùn)行3年以內(nèi)的
出力影響系數(shù)K 1.6 1.4 1.2 1.1 1.05 1
運(yùn)行3年以上的
出力影響系數(shù)K 1.3 1.2 1.1 1 1 1
雖然《鍋爐煙塵測(cè)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(cè)量鍋爐出力的方法,但在實(shí)際操作中,上述各種方法的監(jiān)測(cè)條件難以滿足。因此,在實(shí)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(fù)荷。
5 過量空氣系數(shù)
過量空氣系數(shù)越大,則因冷空氣進(jìn)入爐膛,爐膛溫度就會(huì)下降,對(duì)燃燒不利,同時(shí),排煙熱損失也會(huì)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(shí)測(cè)過量空氣系數(shù)成正比,實(shí)測(cè)過量空氣系數(shù)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(shí)測(cè)煙塵排放濃度;a為實(shí)測(cè)過量空氣系數(shù);a0為排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的過量空氣系數(shù)。當(dāng)a<2時(shí),說明鍋爐運(yùn)行基本正常;當(dāng)a>2時(shí),說明測(cè)點(diǎn)處O2含量過高。
造成a值過高的原因主要有:①運(yùn)行負(fù)荷低,燃料燃燒不充分,O2沒有被利用;②管道或除塵器漏風(fēng);③鼓風(fēng)量過大;④測(cè)孔密封不嚴(yán),特別是在負(fù)壓系統(tǒng)采樣,空氣被采進(jìn)來,造成a值偏高。
6 采樣注意事項(xiàng)
采樣注意事項(xiàng)主要有:①采樣前,對(duì)采樣儀進(jìn)行檢查,并進(jìn)行系統(tǒng)檢漏試驗(yàn)。②采樣時(shí),盡可能地把采樣孔附近內(nèi)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(jiān)測(cè)采樣應(yīng)當(dāng)在鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行,并有專人負(fù)責(zé)對(duì)工況進(jìn)行監(jiān)督;采樣嘴和皮托管對(duì)準(zhǔn)煙氣流動(dòng)方向,偏差不過5°。④煙氣含氧量測(cè)定與煙塵采樣同步進(jìn)行。
7 結(jié)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(yán)重破壞了環(huán)境的生態(tài)平衡,給人類的生活帶來很大的不便,所以,我們要做好對(duì)煙塵的采樣監(jiān)測(cè)工作,為煙塵的治理和控制提供科學(xué)的依據(jù)。