現(xiàn)行煙道氣監(jiān)測工作存在的問題探討

劉云偉

（云南省楚雄州環(huán)境監(jiān)測站，云南 楚雄675000）

1 引言

煙道氣（包括工業(yè)爐窯、鍋爐及其它排放空氣污染物的排氣筒）監(jiān)測是環(huán)境監(jiān)測工作中一個重要的組成部分，甚至可以說是環(huán)境監(jiān)測中監(jiān)測頻率最高的項目，筆者從事煙道氣監(jiān)測多年，在工作實踐中發(fā)現(xiàn)方法和儀器存在一些問題，在此作簡單論述探討，供監(jiān)測從業(yè)人員、儀器生產(chǎn)廠家、標(biāo)準(zhǔn)制訂部門參考。

2 采樣方法存在的問題

2.1 圓形煙道采樣位置問題

GB／T1615－1996《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》（以下簡稱“采樣方法”）中。4.2.4.1“將圓形煙道斷面分成一定數(shù)量的等面積同心圓環(huán)、各測點選在各環(huán)等面積中心線與呈相交的兩條直徑線的交點上”，這樣的表述不準(zhǔn)確，至少是不清晰的。正確的表述應(yīng)該是：將圓形煙道斷面分成一定數(shù)量的等面積同心圓環(huán)，將以上各環(huán)再次以同心圓二等分，測點選在將各環(huán)再次二等分的同心圓（圈）與煙道直徑（一條或垂直相交的兩條）的交點上。也就是說，測點位于等面積劃分線上，而不是中心線。下面進行簡單推導(dǎo)：圖1煙道斷面的示意圖以同心圓二等分，即外環(huán)面積與內(nèi)圈小圓面積相等，AD為煙道直徑（在此只取一條），AO為煙道半徑，A、B、C、D為直徑與圓的交點。

圖1 煙道斷面示意

設(shè)直徑為D，半徑為r，AB＝r2，BO＝r1（小圓半徑），

計算結(jié)果與“采樣方法”表2規(guī)定的距離相符，也就是說測點為B點、C點，位于等面積劃分線上。如果是一環(huán)，只需進行一次劃分，得到2個測點，如果是2環(huán)以上，則將上圖外環(huán)以同心圓等面積再次劃分為2部分，內(nèi)圈小圓也用同心圓等面積劃分成2部分，即2分4，新增2個同心圓，與一條直徑新增4個交點（測點），按以上方法推導(dǎo)，4個測點距煙道內(nèi)壁的距離分別是 0.067D，0.25D，0.75D，0.933D，與“采樣方法”表2規(guī)定的距離相符，再繼續(xù)4環(huán)分8，形成8個交點（測點）。同理3環(huán)分6，5環(huán)分10，分別有6個和10個交點（測點），測點均在劃分線上。由以上推導(dǎo)可知，“采樣方法”中圓圈位置、測點位置表述不正確，雖然不是原則性錯誤，也不影響監(jiān)測的操作和結(jié)果，但筆者認為作為國家標(biāo)準(zhǔn)，還是應(yīng)該更加嚴謹為好。

2.2 關(guān)于氣流速度公式

“采樣方法”7.6.1（10）式是正確的，但不具操作性，原因是其中的m（濕排氣分子量）要通過測定煙氣中各種氣體的組分獲得，難以做到，實際工作中不進行監(jiān)測，包括目前使用的各種監(jiān)測儀器程序設(shè)定，只能選取29為Ms值。也就是說該式的正確可行的表達應(yīng)該是：

此外，7.6.1（11）式由于簡便，在過去預(yù)測流速法中被廣泛使用（目前該方法由于計算繁瑣已很少使用），用該式計算的煙氣流速偏低20%以上，似應(yīng)刪除，不應(yīng)出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

2.3 煙氣靜壓問題

目前使用的煙塵采樣儀已實現(xiàn)自動化，基本原理是動壓平衡自動跟蹤等速采樣，采樣的同時可測出煙氣動壓、靜壓，再通過相應(yīng)計算程序（公式）計算出煙氣流速和流量?！安蓸臃椒ā?.5.2b”將S型皮托管插入到煙道中心處，使其測量端開口平行于氣流方向，所測得的壓力即為靜壓”，筆者認為“平行”是錯誤的，查閱相關(guān)空氣動力學(xué)資料得知，靜壓用S型皮托管不能直接測得，而是通過（全壓－kp2動壓）計算得到，目前使用的微電腦自動煙塵采樣僅也是這樣設(shè)置程序的，如果是皮托管“平行”測靜壓，那么在測動壓和全壓時，應(yīng)翻轉(zhuǎn)90°（開口面垂直氣流方向）。也就是說靜壓和動壓將不能用同一皮托管同時測得。而動壓和靜壓同為煙氣流速、流量公式中的參數(shù)［見“采樣方法”（10）式、（17）式］，如果不能同時測得動壓和靜壓（盡管靜壓一般較小，對結(jié)果影響不大），自動采樣儀就不能實現(xiàn)采樣的同時得出煙氣流速和流量。反過來講，如果自動采樣儀器的方法和原理技術(shù)上是可行的，那么“采樣方法”中皮托管“平行”測靜壓就是錯誤的。如果“平行”測靜壓是正確的，那么儀器的方法和原理就有問題。

3 鍋爐出力問題

鍋爐出力即單位時間蒸汽產(chǎn)生量，根據(jù)《鍋爐煙塵測試方法》（GB5469－91）規(guī)定，出力系數(shù)k也用于濃度的折算，直接關(guān)系到監(jiān)測結(jié)果，確定出力就成了鍋爐煙塵測試較關(guān)鍵的因素，確定出力一般有流量計法、水箱法，水表法，燃料計算法，在此不一一解釋，最為可靠的是流量計法，即直讀單位時間內(nèi)蒸汽流量確定出力。實際工作中，大部分鍋爐均無流量計，水箱法和水表法也不具可操作性，一般只能通過單位時間燃料消耗量簡單估算，對監(jiān)測結(jié)果的可靠性產(chǎn)生很大影響，建議環(huán)保行政部門作硬性規(guī)定，使用鍋爐的單位必須安裝蒸汽流量計。此外，在不同出力情況下的影響系數(shù)k下限為70%（實測出力占設(shè)計出力的百分數(shù)），實際工作中，經(jīng)常碰到低于70%的情況，所謂大馬拉小車，而企業(yè)并非故意，而是實際生產(chǎn)能力與設(shè)計生產(chǎn)能力偏差較大，鍋爐不需要較大出力，鍋爐長期處于70%以下運行，在這種情況下，如何確定出力系數(shù)呢？標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有明確規(guī)定。

4 工業(yè)爐窯中干燥爐窯問題

《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB139078－1996）規(guī)定了各種爐窯外排廢氣污染的實測濃度或折算濃度。其中只有熔煉爐，鐵礦燒結(jié)爐以實測濃度計，依據(jù)是什么呢？長期工作實踐中發(fā)現(xiàn)，干燥爐窯排放的廢氣中O2百分比往往在20%左右，與空氣相近，而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定過量空氣系數(shù)為1.7，有時實測濃度幾十毫克折算后變成 幾千毫克，實在費解，是否干燥爐窯應(yīng)按實測濃度計，應(yīng)作進一步研究。

5 在線監(jiān)測與常規(guī)煙氣監(jiān)測比對問題

目前在我國煙到氣在線監(jiān)測設(shè)施紛紛上馬，幾乎大型污染源都安裝了在線監(jiān)測儀，型號眾多，有國產(chǎn)、有進口。為此，國家規(guī)定了對在線設(shè)備的比對監(jiān)測，具體方法是用常規(guī)儀器與在線儀器對同一時段內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行比較，檢驗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性。以煙塵為例，由于儀器工作原理、方法不同，特別是煙道直徑較大時斷面上各點濃度、流量相差較大，而在線設(shè)備在斷面上的采樣點并不明確也不能兼顧斷面各點，而常規(guī)儀器采樣是在煙道斷面直徑上分點測試，由此造成數(shù)據(jù)可比性較差。尤其在低濃度情況下，由于比對時間較短（比對監(jiān)測規(guī)定的時間是5min的數(shù)據(jù)）差異就更大。因此，建議修改比對方法：比如延長比對監(jiān)測時間（特別在低濃度情況下），確認在線監(jiān)測采樣頭在煙道斷面上的位置等。

6 某些監(jiān)測儀器存在的問題

“采樣方法”中采樣標(biāo)況體積的計算公式：

這個公式是正確的。筆者實際工作中使用過多家廠家生產(chǎn)的煙塵采樣儀，如TH－880F（武漢天虹），WT－60B（青島嶗山總廠）3012H（青島嶗山應(yīng)用所）均為目前國內(nèi)廣泛使用的主流機型，其中后兩種儀器采用作為采樣標(biāo)況體積的計算程序（詳見儀器說明書），這個公式是不準(zhǔn)確的，由于使用該公式，采樣標(biāo)況體積的示值偏低10%～20%（可以用兩個公式計算比較得出），用偏低的標(biāo)況體積計算煙塵濃度（或其它污染物），也就相應(yīng)偏高10%～20%，這是一個很大的偏差，應(yīng)進行修正，實際操作中，可從儀器上讀出流量計前壓力和溫度手工計算標(biāo)體，當(dāng)然最好是提請儀器生產(chǎn)廠家修改程序。

7 結(jié)語

“采樣方法”存在一定的錯誤，但非原則性、科學(xué)性錯誤，不會對監(jiān)測結(jié)果產(chǎn)生大的影響，但不夠嚴謹準(zhǔn)確，建議修訂；鍋爐出力問題也可以說不是技術(shù)問題，而是管理問題，建議作硬性規(guī)定；干燥爐窯建議以實測濃度計；在線監(jiān)測比對問題建議改進方法；某些監(jiān)測儀器存在程序設(shè)計錯誤，嚴重影響監(jiān)測結(jié)果，應(yīng)予以改進。

［1］國家環(huán)境保護局，國家技術(shù)監(jiān)督局.固定原排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法（GB／T16157－1996）［S］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1996.

［2］何兆德，張長春.鍋（窯）爐運行管理及測試技術(shù)實用手冊［M］.北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1993.

［3］國家環(huán)境保護局.鍋爐煙塵測試方法（GB5468－91）［S］.北京：國家環(huán)境保護局，1991.

［4］國家環(huán)?？偩?工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB9078－1996）［S］.北京：國家環(huán)境保護局，1991.