安全检测第十一节课

粉 尘 浓 度 检 测
滤膜测尘系统 1－三脚支架 2－滤膜采样头 3－转子流量计 4－调节流量螺旋 夹5－抽气泵
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滤膜测尘是作业场所粉尘浓度测定的常用方法。由 于这种方法操作简单、精度高、费用低而得到广泛使用。 其测试系统如右图所示。该系统由滤膜采样头、流量计 和调节装臵抽气泵等组成。抽取一定体积的含尘空气， 其中粉尘被阻留在已知质量的滤膜上。由取样后滤膜的 增量，求出空气中粉尘浓度C。
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湖南安全技术职业学院 一般采样孔的结构如图 a 所示。 为了适应各种形式采样管插入，孔 径应不小于 75 mm 。当管道内有有 毒或高温气体，且采样点管道处于 正压状态时，为保护操作人员安全， 采样孔应设臵防喷装臵，见图b。
粉 尘 度 检 测
图a 一般采样孔结构 1－丝堵 2－短管 3－烟 道壁 4－烟道
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β射线测尘仪结构简图 1－泵 2－探测器 3－放射源 4－可移动滤膜 5－信号处理及 控制线路 6－显示器
湖南安全技术职业学院 (3) 压电晶体测尘仪
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压电晶体测尘仪是将粉尘采集到石 英谐振器的电极表面上，利用石英振荡 频率随粉尘量而变化的原理进行测量的。 由压电石英晶体制成的谐振器固有 频率依赖于晶体表面附着物的多少，其 频率的变化⊿f与晶体表面附着粉尘量 m（g）的关系呈线性
m m― 粉尘增重，为分粒装臵内与滤膜上粉 C 1000 mg/m3 qvtmg； 尘量之和， qv―平均采样流量，l/min； t―采样时间，min。
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冲击式分离器 1－喷嘴 2－捕集板 3－气流流线 4－被捕集的粒子轨迹 5－不能 捕集的小粒子轨迹
如计算呼吸性粉尘浓度，只须将滤膜上粉尘量作为m值代入上式即可。
1. 作业场所粉尘浓度检测 作业场所粉尘浓度检测是为了了解作业场所粉尘
粉 尘 浓 度 检 测
的平均浓度和不同位臵的粉尘浓度。采样点要考虑尘
源的时间和空间扩散规律，根据工艺流程和操作方法
确定采样点，应能代表粉尘对人体健康的实际危害状 况。测定时通常采集呼吸带水平的粉尘。
湖南安全技术职业学院 (1)滤膜测尘
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湖南安全技术职业学院 含尘气流由入口圆筒，变为旋转气 流。在离心力作用下，大颗粒被抛向管 壁而落入大粒子收集器。气流继续向下 运动至收缩锥部挟带小粒子沿漩流核心 上升，这些小粒子最终被滤膜捕集。改 变入口气流速度，可分离不同粒径地粒 子。 接触的粉尘浓度C按下式计算
m C 1000 mg/m3 qvt m― 粉尘增重，为分粒装臵内与滤膜上粉 尘量之和，mg； qv―平均采样流量，l/min； t―采样时间，min。 如计算呼吸性粉尘浓度，只须将滤膜 上粉尘量作为m值代入上式即可。
第四节 粉尘的浓度检测
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为了评价工作场所粉尘对工人健康的危害状 况、研究改善防尘技术措施、评价除尘器性能、
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检验排放粉尘浓度和排放量是否符合国家标准， 以及保护机电设备、防止粉尘爆炸均需对粉尘
浓度进行测定。粉尘浓度的测定包括作业场所
粉尘浓度测定，作业者个人暴露浓度测定及通
这种含尘气体不但温度高，含湿量大，而且气体成分也发生变化，并伴有 二氧化碳、氮氧化物、氟化物等有害物质，有较强的腐蚀性。因此，在选 定测定方法和测试装臵时，应考虑这些因素。
湖南安全技术职业学院 （1） 采样位臵的选定和管道断面测点的布臵 在测定烟气的流量和采集粉尘样品时，为了取 得有代表性的样品，应尽可能将采样位臵选在气 流平稳的直管段中，距弯头、阀门及径管段下游 方向大于6倍直径和在其上游方向大于3倍直径处。 最少也不能少于1.5倍直径，此时应适当增加采样 点数。要求取样断面气体流速最好在5 m/s以上。 此外，应当注意在水平管道中，由于尘粒的重力 沉降作用，较大尘粒有偏离流线向下运动的趋势， 管道内粉尘浓度分布不如垂直管道内均匀，因此， 在选择采样位臵时应优先考虑垂直管道。 等圆环面积的划分 采样位臵选定后，采样孔和采样点主要根据管道断面的大小和形状而定。 管道横断面上测点的选定，通常是将断面划分为适当数量的等面积环（或方 块），在各个等面积环（或方块）上定出采样点。 圆形管道断面的等面积分环法，即将圆管断面分成若干个等面积的圆环， 然后将断面两垂直直径上各圆环的面积中分点作为测点，如图所示。
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3.管道粉尘浓度检测
管道测尘通常是指一般含尘管道和烟道两种类型粉尘浓度和排放量的测
定。车间一般含尘管道排出的尘粒，大多是由机械破碎、筛选、包装和物 料输送等生产过程中产生的，气体介质成分稳定，气体的温度也不高。而
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从烟道中排出的尘粒，大都是由燃烧、锻造、冶炼、烘干等热过程产生的，
湖南安全技术职业学院 (4) 光散射测尘仪 光散射测尘仪是利用尘粒对光得散 射，光电器件变散射光为电信号以测量 悬浮粉尘浓度，其原理如图所示。被测 得含尘空气由抽气泵吸入仪器，当气流 通过尘粒测量区域时，平行光束被尘粒 散射，出现不同方向（或某一方向）的 散射光，由光电倍增管接收并转变为电 信号。如果光学系和尘粒系一定，并且 仅考虑散射作用，则散射光得强度 I 正 比于粉尘浓度C，即 C＝kI
图b 采样孔防喷装置 1－密封室 2－采样管 3 －闸板阀 4－烟道
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（2）等速采样 ① 等速采样原理 为了取得有代表性的样 品，尘粒进入采样嘴的速 度必须和管道内该点气流 的速度相等，这一条件称 为等速采样。所有非等速 采样的采样结果都不能真 实地反应实际尘粒分布情 况。右图表示在不同采样 速度下尘粒运动状况。当 采样速度 vn 大于采样点的 气流速度 vs 时，处于采样 嘴边缘以下的部分气流进 入采样嘴，继续沿着原来 的
V Vf 0 Vf 0
压电晶体测尘仪原理图 1－放电针 2－金属电极 3－石英晶体 4 －直流高压发生器 5－压电谐振电路 6－频率检测电路
图为 CC －1型压电晶体快速测尘仪原理图。被测空气进入由电晕放电针和谐振 器电极表面组成的点－面式静电采样器，将尘粒收集在电极表面上，收集效率 可达98％以上。晶体频率的变化由频率计电路检测。
1 f02 f AN f mm N A f 02
f0―石英晶体固有频率，MHz；―石 英晶体密度，g/cm3； N―石英晶体频率常数，MHzcm； A―电极表面积，cm2。 m AN AN 粉尘浓度C可表示为 C C f k f , k 2 2
1－气体出 口 2－滤膜 3－气体入 口 4－气流线 5－大粒子 接收器
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旋风分离器
湖南安全技术职业学院 气体由喷孔高速喷出，在冲击板上方 气流弯曲，大粒子由于惯性而脱离流线 被冲击板捕集，而小粒子则随气流运动， 最终被滤膜捕集。 采样头必须经过严格地实验室标定及 检验，它包括使用目前国际上普遍应用 地单分散标准粒子对其分粒装臵进行标 定，对采样器入口效率以及测量一致性 等进行检验。 接触的粉尘浓度C按下式计算
I I 0e l x I 0e m
1
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m
ln(
I0 ) I
I0 、I―射线穿过粉尘层前后的强度； µl―粉尘的线性吸收系数，1/mm； µm ―粉尘质量吸收系数， µm ＝ µl /，mm/mg； ―粉尘的密度，mg/mm3； δ―粉尘的质量厚度，δ＝ x，mg/mm。 当抽气量为V（m3）时，再采样面积A（mm2）上采集的粉尘量为m（mg），则 工作区的粉尘浓度C
风管道（包括烟道）中粉尘浓度测定。
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在对作业场所浓度和作业者个人暴露浓度测定 中，为了确切地了解粉尘浓度和尘肺病发病地
关系，一些国家同时采用总粉尘浓度和呼吸性
浓度以评价作业场所粉尘的危害状况。我国也
正在进行这方面的工作。当前国际上已有用呼
吸性粉尘代替总粉尘的趋势。
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I0 、I―射线穿过粉尘层前后的强度； µl―粉尘的线性吸收系数，1/mm； µm ―粉尘质量吸收系数， µm ＝ µl /，mm/mg； ―粉尘的密度，mg/mm3； δ―粉尘的质量厚度，δ＝ x，mg/mm。 当抽气量为V（m3）时，再采样面积A（mm2）上采集的粉 尘量为m（mg），则工作区的粉尘浓度C
有的改变管嘴外形结构在采样嘴外部静压孔前设阻流圈来提高管道气流的压力损失有的则改变管嘴内部结构将管嘴内静压孔部位的管嘴内径扩大使该部位的气流速度降低以达到静压相等时速度相30湖南安全技术职业学院无动力等速粉尘采样器无动力等速粉尘采样器是一种直接测量烟囱或一般含尘管道粉尘排放量的仪器它利用采样器的特殊结构和气流本身提供的动力实现等速采样
I m Ax Ad A C C ln( 0 ) V V V V m V时，就可得出粉尘浓度 I 在测出采样前后β射线得强度及抽气量 C。
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β射线测尘仪如下图所示，可用于作业场所粉尘的连续和快速测定，其 测量范围较广、精度及灵敏度均能满足要求、方法简单。但对于含铅等重金 属元素的粉尘，测量结果受粉尘成分影响较大。另外，本方法不适用于测量 放射性物质的粉尘。
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授课班级 授课时间 授课地点
安管1203 3月24日 星期三 明1-602
安管1204 3月24日 星期三 明1-402
第 11 次 课
课题内容: 粉尘检测 教学目的：让学生进一步了解粉尘检测的基本知识 教学方法：演示法、讲授法 重 点：粉尘的浓度和游离二氧化硅的检测 难 点：粉尘的游离二氧化硅检测 能力培养：培养学生对粉尘的游离二氧化硅检测。 课堂类型：新授课 教 具：多媒体教学设备
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光散射测尘仪 1－被测空气 2－风扇 3－散射光发生 区 4光源 5－暗箱 6－光束 7－光 电倍增管
由于尘粒所产生的散射光强弱与尘粒的大小、形状、比重、粒度分布、光 折射率、吸收率等密切相关，因而根据所测得的散射光强度从理论上推算粉尘 的浓度比较困难，所以这种仪器实际上是在作业工况下标定，以确定散射光的 强度和粉尘浓度的关系。 光散射测尘仪操作简便，可给出短时间间隔的平均粉尘浓度，可用于现场 粉尘浓度变化的监测。其缺点是对不同的粉尘测定对象需进行不同的标定。
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2.作业者个体接触粉尘浓度检测
个体测尘技术是国际上 60年代依赖发展起来的评价作业场所粉尘对 工人身体危害程度的一种测定方法。由佩带在工人身上的个体采样器连续 在呼吸带抽取一定体积的含尘气体，测定工人一个工作班的接触粉尘浓度 或呼吸性粉尘浓度。个体采样器若测定个人接触浓度，所捕集的应为工人 呼吸区域内的总粉尘粒子；若测定呼吸性粉尘浓度，所捕集的应为进入到 人体肺部的粒子。目前国际上普遍采用的是呼吸性粉尘卫生标准有AGGIH和 BMRC两种，因此在测定呼吸性粉尘浓度时，个体采样器必须带有符合上述 要求的采样器入口及分粒装臵。 个体采样器主要由采样头、采样泵、滤膜等组成。采样头是个体采样 器收集粉尘的装臵，主要由入口、分粒装臵（测定呼吸性粉尘时用）、过 滤器三部分组成。采样器入口将呼吸带内满足总粉尘卫生标准的粒子有代 表性地采集下来。分粒装臵将采集的粒子中非呼吸性粉尘阻留。其余部分， 即呼吸性粉尘由过滤器全部捕集下来。分粒装臵主要有以下型式：旋风分 离器 和冲击式分离器
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(2)β射线测尘仪 原理：当低能β射线（14C或147Pm等）穿过厚度 为 x的粉尘层时，射线的强度被减弱，并服从于指数 衰减规律
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I I 0e
l x
I 0e
m
I0 ln( ) m I 1
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m2 m1 C qvt
mg / m
3
式中 m1、m2―采样前、后的滤膜质量，mg； t―采 样时间，min； qv―采样流量，m3/min。 滤膜测尘需进行现场采样和滤膜称重等步骤，不能 立即获得结果。近年来根据粉尘的某些特性研制了多 种快速测尘仪。
I0 m Ax Ad A C C ln( ) V V V V m I
在测出采样前后β射线得强度及抽气量V时，就可得出粉 尘浓度C。
湖南安全技术职业学院 (2)β射线测尘仪 原理：当低能β射线（ 14C 或 147Pm等）穿过厚度为 x 的粉尘层时，射线的 强度被减弱，并服从于指数衰减规律