烟气流量及含尘浓度的测定

烟气流量及含尘浓度的测定

一、测试的意义和项目

大气污染的主要来源是工业污染源排出的废气，其中烟气造成的危害极为严重。因此，烟气含尘测试是大气污染源监测的主要内容之一。测定烟气的流量和含尘浓度对于评价烟气排放的环境影响，检验除尘装置的功效有重要意义。

测试项目如下：

（1）除尘设备处理烟气量

（2）烟气温度、压力、含湿量等参数和烟气流速流量

（3）测试除尘设备运行时烟气的排放浓度

二、测试原理

（一）采样位置的选择

正确的选择采样位置和确定采样点数目并符合测试要求是非常重要的。采样位置应选取气流平稳的管段，距弯头、变径管等其他干扰源，下游方向大于6倍当量直径，上游方向大于3倍当量直径。选择时应优先考虑垂直管段，当位置有限不能满足上述要求时，可根据实际情况选取相对比较适宜的管段做为采样位置。下面说明不同形状烟道采样点的布置。

1、圆形烟道：

在选定的测试断面上，设置相互垂直的两个采样孔，再把烟道分成一定数量的同心等面积圆环，通过采样孔沿该断面的直径方向，在每个等面积圆环上各取两个点作为采样点，如图1所示。采样点数按表1确定。

图1 圆形烟道采样点（此图依照5环一测点共10点设计）

n

i R R i 212-∙=……………………(1) 式中：R i ——采样点距烟道中心的距离，m ；

R ——烟道半径，m ；

i ——自烟道中心算起的采样点顺序号；

n ——划分环数。

为了方便起见，采样点的位置可用采样点距烟道的内壁距离表示。采样孔入口端至各采样点烟道直径倍数见表2

将烟道断面分成若干个等面积小矩形，使小矩形相邻两边之比接近于1，每个小矩形中心即为采样点（见图2）。采样点数见表

3

图2 矩形烟道采样点位置（N ，n 分别为采样点排数和列数）

（二）烟气状态参数的测定

烟气状态参数包括压力、温度、相对湿度和密度。

1、压力

测量烟气压力：多功能取样管测端有测量压力的相反开口，如图3所示，测定时将多功能取样管与测试仪器用橡皮管连好，一个开口面向气流，测得全压；另一个背向气流，测得静压；两者之差便是动压。由于背向气流的开口上吸力的影响，所得静压与实际值有一定误差，因而事先要加以校正（仪器自动校正）。

图3 测试烟气全压和静压

注：对电子仪器静压校准，把接仪器静压端的连接橡皮管接到U型管压力计的一端，U型管两个液面就出现高度差Δh,实际压力计算见式（1）

=

∆ρ (1)

P∆

g

h

式中ΔP—烟气的压力值，Pa；

ρ—工作液体密度，kg/m3；

g—重力加速度，m/s；

Δh—U型管两液面差，mm。

当用酒精或水做工作液时，U型管压力计测量误差为10~20Pa（即1~2mmH2O）。

2、温度

将烟尘多功能取样管上的温度探头插入烟道的测点处，待仪器上温度数值稳定后读数。

3、相对湿度

烟气含湿量是指烟气中与1kg干空气中共存的水气量，通常用湿烟气中水气含量的体积百分数表示。其测试方法用干湿球法。

3.1、干湿球法

干球温度是烟气的实际温度，用普通玻璃液体温度计测量。

湿球温度是在玻璃液体温度计的温包上裹以湿纱布，纱布的一端浸入水中，在平衡状态下该温度计所指示的温度称为烟气的湿球温度。

使烟气在一定的流速下流经干湿球温度计。根据干、湿球温度计的读数和测点处的压力，计算出烟气的水汽含湿量。

用干湿球法测试烟气中水气含量的体积百分数按式（2）计算。

100)()(00066.0⨯++⨯-⨯-=s

a s a

b

c bv sw P B P B t t P X …………(2) 式中：X sw —烟气中水汽含量的体积百分数，%；

P bv —温度为t b 时饱和水蒸气压力（由附录A 表A1查得），kPa ；

t c —干球温度，℃；

t b —湿球温度，℃；

P b —通过湿球温度计表面的烟气压力，kPa ；

B a —当地大气压，kPa ；

P s —烟气静压，kPa 。

4、湿烟气密度计算见式（3）

325

.10127327334.1s a s P B t +⨯+⨯=ρ…………………………(3) 注：1.34kg/m 3为标况湿烟气密度。

式中：ρ—烟气密度，kg/m 3；

B a —当地大气压强，kPa ；

P s —烟气动压，kPa ；

t s —烟气温度，℃

(三)烟气流量的计算

1、烟气流速的计算

计算烟气流速见式4：

ρd

p s P K V ⨯⨯=414.1 (4)

式中：V s —烟气流速，m/s ；

K p —皮托管系数,0.84；

P d —烟气动压，Pa ；

ρ—烟气密度，kg/m 3。

p 1/2－各动压方根平均值，P a 式中：P －任一点的动压值，P a

n －动压的测点数。

烟气流量计算见式（5）

n

p p p p n

+++= 21

3600⨯⨯=F V Q S s (5)

式中：Qs —烟气流量，m 3/h ；

Vs —烟气流速，m/s ；

F —烟道横截面积，m 2。

（四）烟气含尘浓度的测定

对排放的烟气颗粒浓度的测定，一般采用从烟道中抽取一定量的含尘烟气，由滤筒收集烟气中颗粒后，根据收集尘粒的质量和抽取烟气的体积求出烟气中尘粒浓度。为取得有代表性的样品，必须进行等动力采样，即尘粒进入采样嘴的速度等于该点的气流速度，因而要预测烟气流速再换算成实际控制的采样流量。图4是等动力采样的情形，图中采样头与气流平行，而且采样速度和烟气流速相同，即采样头内外的流场完全一致，因此随气流运动的颗粒没有受到任何干扰，仍按原来的方向和速度进入采样头。

图4 等动力采样

另外，在水平烟道中，由于存在重力沉降作用，较大的尘粒有偏离烟气流线向下运动的趋势，而在垂直烟道中尘粒分布较均匀，因此应优先选择在垂直管段上取样。

根据滤筒在采样前后的质量差以及采样的总质量，可以计算烟气的含尘浓度。

1、采样体积的计算

采样体积按式（6）计算：

325

.101273273s a s nd P B t V V +⨯+⨯=……………………………(6) 式中：V nd —标准状态下的干燥烟气采样体积，L ；

V —实际工况下的干燥烟气采样体积，L ；

B a —当地大气压，kPa ；

P s —流量计前烟气压力，kPa ；

t s —流量计前烟气温度，℃。

2、烟气含尘浓度的计算

烟气含尘浓度按式（7）计算：

61210⨯-=nd

V g g C ………………………………(7) 式中：C —标准状态下烟气的含尘浓度，mg/Nm 3；