废气和环境空气监测技术(讲义)

废气和环境空气监测技术（讲义）第一章废气监测一、监测目的1、检查污染源排放是否达标。

2、评价净化装置的性能和使用情况，以及污染防治措施的效益。

3、为空气质量管理与评价提供依据。

二、监测内容：1、有害物质排放浓度（mg/m3（标））。

2、有害物质排放量（kg/h）。

3、废气排放量（m3/h）。

对于除尘器还应监测：1、除尘效率（脱硫效率）2、系统阻力3、漏风系统评价标准：一般采用污染物排放浓度作为衡量标准。

对于烟尘、粉尘、二氧化硫一般还规定了年排放总量指标。

另外，水泥厂等还规定了吨产品排放量指标要求。

一般污染物采用任意一小时均值做为衡量标准。

三、工况要求：3.1、测试锅炉的，必须在锅炉设计出力70％以上的情况下进行，并按锅炉运行三年内和锅炉运行三年以上两种情况，将不同出力下实测的烟尘排放浓度乘以出力影响系统K，作为该锅炉额定出力情况下的烟尘排放浓度，对于手烧炉应在不低于两个加煤周期的时间内测定。

3.2、对于其他工业炉窑或电站锅炉，依据相关要求的负荷下测试，一般要求在75％以上负荷，对于水泥厂监测要求负荷大于80％。

四、监测方法：1、监测点位：为获得有代表性的样品，监测点位放在烟囱或管道气流平稳段，优先选择垂直管道，距弯头、阀门、变径下游大于6倍直径处，或上游3倍处，最小应不小于1.5倍。

采样的断面气流流速最好在5米/秒以上。

1.1、圆形断面：取同一断面而彼此垂直的两个采样孔。

将管道断面划分为适当数量的等面积同心圆环，各测点均在环的等面积中心线上，所分的等面积圆环数由管道直径大小而定。

当管道直径小于30厘米时，只取管道中心一个点。

1.2、矩形断面：按断面尺寸分成若干等面积小矩形块，测点位于等面积小矩形块中心。

原则上，测试点位总数控制在20个以内。

2、工况测试：对于大型企业，一般都有工业负荷曲线，测试时应有专人负责关注，在达到测试负荷要求时进行测试。

对于锅炉负荷的测定：锅炉负荷的测定应采用流量孔板法、水表法或水箱法。

当所测锅炉不具备上述设备时，方可采用耗煤量法。

3、测试前的准备：3.1、仪器：a 、使用前要检查好仪器是否正常，检测气密性，方法是：将仪器接好，接电，打开气泵，将接近采样端的胶管堵住，流量计前负压达到6.7Kpa ，再堵住流量计后胶管，关机，负压值在1分钟内下降不过0.15Kpa ，则表示系统不漏气，气密性合格。

b 、进行烟尘测试仪流量检查：将测试仪与标准流量计串联，开泵，观察读数是否一致，不一致的话，要调整。

C 、检查监测用的线、管是否齐全。

3.2、滤筒准备。

目前使用的滤筒分为玻璃纤维滤筒和刚玉滤筒两种。

用铅笔将滤筒编号，在105～110℃烘1小时，冷却40分钟，用万分之一天平称重，当烟道烟温高于300℃时，滤筒应在400℃高温炉中烘1小时，以减少滤筒本身失重。

反复以上步骤，至恒重（±0.5mg ）。

称好滤筒放入特制采样箱中，待用。

3.3、标气校准：对于采用定电位电解法测烟气中x NO CO SO O 、、、22等气体时，使用前一定要进行标气校准，达标后方可使用，一般一或三个月校一次，为保证质量，尽可能每次使用前校一次。

4、采样步骤A 、首先依据管道大小确定采样点数，在采样枪上标记好。

B 、测大气压、烟温、含湿量、静压、全压。

C 、选择合适采样咀。

D 、装好滤筒。

E 、将采样枪放入烟道第一个测点，背对气流。

F 、开泵采样，同时将采样咀正对气流，与气流方向平行，偏差不大于5度，等速采样。

G 、每个点位原则上采样时间不少于3分钟，采完一个点位后，快速移至下一点位，直至测完全部点位。

H 、采完最后一个点后，将枪后的胶管迅速堵住，同时停机，并将采样咀背对气流，尽快抽出采样枪。

I 、更换滤筒，注意要有防烫措施，用镊子夹出滤筒，放入采样箱，注意不要将滤筒中的尘漏出，带回实验室称重。

J 、每次至少采三个样，取平均得出烟尘浓度。

K 、对于手工采样的，一定要再测一次流速，如与测试前相差大于20％的，应重测，对于电脑采样仪，应及时比对每次的流量，如发现相差大于20％的，也应重测。

L 、测试22SO O 、等气体浓度，将采样头尽可能靠近烟道中心位置，待仪器读数稳定3分钟后记下数值，也要反复测三遍，取平均值。

M 、测试22SO O 、等气体时，尽可能与烟尘测试同步，可得出排放量。

N 、回实验室后，将滤筒接采样前的方法称重至恒重。

五、有关参数测定：定义：标准状态下干烟气：指在温度在273K ，压力为101300Pa 条件下不含水分的排气。

1、温度温度的测定，在一般情况下可只测定中心点温度。

测温仪器可采用玻璃温度计或热电偶温度计。

2、湿度烟气湿度的测定采用干湿球法或冷凝法。

干湿球法所用仪器为干湿球温度测量装置。

烟气含湿量的体积百分比按式（1）计算：()()[]PsBa Pb Ba t t C V Pb X b a sw ++⨯-⨯-⨯⨯％＝100 式中：a t －干球温度，℃；b t －湿球温度，℃；Pb －通过温球表面时的烟气表压力，Pa ；Ps －测定点处烟气静压，Pa ；C －系数，当流过湿球表面的气流速度大于2.5m/s 时，等于0.0006；Ba －大气压力，Pa 。

3、压力3.1、皮托管配U 型压力计或倾斜式压力计测定。

3.2、压力分为全压、动压、静压。

全压＝动压+静压，全压反映了管道中气体的总能量。

管道中流动的气体同时受两种压力作用，动压和静压。

动压是指单位体积气体所具有的动能，永远为正值。

静压是指单位体积气体所具有的势能，当管道内气体压力大于大气压时，静压为正，反之，为负。

往往，风机前静压为负、动压为正，全压可能为正，也可能为负，大多为负；风机后，动压正，静压正，全压为正。

但有时，对于烟温较高，而且烟囱高时，由于热力拔升作用，可能会出现风机后负压的情况。

3.3、皮托管：a 、标准皮托管：校正系数为1，前端准气流方向测全压，侧壁孔测静压。

b 、S 型皮托管校正系数不为1，对准气流方向的为全压。

4、气体流速原理：流速的测定是与烟尘采样同步进行的，由于气体流速与动压平方根成正比，因此根据动压计算气体流速。

烟气流速按下式计算：sdi p r P K V 414.1si ＝ （10） 式中：si V －测定点流速，m/s ；p K －皮托管修正系数；s r －管道内湿气密度，kg/m 3湿烟气；di P －测定点烟气动压，Pa 。

4.1、锅炉烟气密度的计算测试工况下湿烟气密度s r 按下式计算：101325273273Ps Ba t r r s N s +⨯+⨯= （9） 式中：N r －标准状态下湿烟气密度，kg/Nm 3烟气，一般情况下N 可取用1.34 kg/Nm 3湿烟气；s t －测量断面内烟气平均温度，℃；Ps －测量断面内烟气静压，Pa ；Ba －大气压力，Pa 。

注：锅炉烟气流速一般采用上述公式。

4.2、平均流速计算：当干排气成分与空气相近，排气露点温度为35～55℃之间，排气绝对压力在97～103Kpa 之间时，某一断面的平均气流速度按下式计算：n P Kp V n i dis ∑==129.15、烟气流量5.1 在测定工况下烟气流量按式（11）计算：Vs F Q ⨯⨯3600＝式中：Q －测定工况下的烟气流量，m 3湿烟气/h ；F －测定断面面积，m 2；Vs －测定断面烟气平均流速，m/s ；5.2 标准状态下湿烟气流量按式（13）计算：273273101325s a 3600+⨯+⨯⨯⨯sS N t P B V F Q ＝（13） 式中：N Q －标准状态下湿烟气的流量，Nm 3湿烟气/h ；s P －测定断面烟气静压，Pa ；s t －测定断面烟气的平均温度，℃。

5.3 标准状态下干烟气流量按下式计算：()Xsw QN N Q -1/＝式中：N Q /－标准状态下干烟气的流量，Nm 3干烟气/h 。

6、除尘器阻力计算：Pc Pj P -∆＝式中：P ∆－除尘器阻力，Pa ；Pj －除尘器进口平均全压，Pa ；Pc －除尘器出口平均全压，Pa 。

7、过量空气系数计算在采集尘样的过程中，分别在采样前、采样中、采样后先后取三个气样。

过量空气系数s α按式（16）或式（17）计算：22121O s -=α（16） ()222100792121O RO O s +--=α（17）式中：2O 、2RO －测定烟气中的氧气和三原子气体的百分量。

8、烟尘排放浓度和排放量的计算8.1 烟尘排放浓度烟尘排放浓度按下式计算：610⨯nds V G C ＝ 12g g G -=式中：s C －实测烟尘浓度，mg/Nm 3干烟气；G －采样所得的烟尘量，g ；2g －滤筒初重，g ；1g －滤筒终重，g ；nd V －标态采气总体积，N1干烟气。

aa C C s s ＝ 式中：C －折算合理过量空气系数的烟尘排放浓度，mg/Nm 3干烟气；s C －实测烟尘排放浓度，mg/Nm 3干烟气；s a －在排放点实测的过量空气系数。

一般锅炉出口要求将浓度转化为过量空气系数为1.8时的浓度，电厂锅炉一般是转化为过量空气系数为1.4时的浓度。

8.2 标态采样体积101325273Pm Ba tm V V m nd +⨯= 式中：m V －采样体积，流量计读数，升；tm －流量计前湿度，℃；Pm －流量计前压力，Pa 。

8.3 烟尘排放量610/-⨯⨯N Q C G s ＝式中：G －烟尘排放量，kg/h ；s C －实测烟尘排放浓度，mg/Nm 3干烟气；N Q /－标准状态下干烟气流量，Nm 3干烟气/h 。

9、除尘器平均效率计算除尘器平均效率按式（21）或（22）计算：()100106⨯+⋅⋅-GQ C G C c ＝％η （21） ()100⨯⋅⋅-⋅j j cc j j Q C Q C Q C ＝％η （22）式中：j C －除尘器进口烟尘浓度，mg/Nm 3干烟气；c C －除尘器出口烟尘浓度，mg/Nm 3干烟气；j Q －除尘器进口烟气量，Nm 3干烟气/h ；c Q －除尘器出口烟气量，Nm 3干烟气/h ；G －除尘器收尘量，kg/h 。

两级除尘器串联时，除尘效率按式（23）计算：2121ηηηηη-+＝10、漏风系数：j jC Q Q Q -％＝100η式中：j Q －除尘器进口烟气量，Nm 3干烟气/h ；C Q －除尘器出口烟气量，Nm 3干烟气/h ；11、二氧化硫等其它气态污染物排放浓度使用定电位电解法的仪器，可直接读取污染物浓度的PPm 值。

折算成mg/m 3的方法为：4.22M C C p ⨯＝式中：C －污染物浓度，mg/m 3； p C －污染物读数，PPm ；M －污染物分子量。

12、二氧化硫等其它气态污染物排放量、脱硫效率等参数计算方法与烟尘相同。