煙氣粉塵濃度測定結果影響因素分析及對策

吳 琦

（中國石化集團資產經營管理有限公司巴陵石化有限責任公司 分析檢驗中心煉油分析站，湖南 岳陽 414014）

煙氣粉塵濃度測定是一個動壓平衡測定過程[1]，影響其測定結果的原因比較多。煙氣粉塵濃度直接影響煙機運行，為了能使煙機和余熱鍋爐安、穩(wěn)、長、優(yōu)運行，實現能源再利用和減少煙氣粉塵排放對環(huán)境大氣的影響，煙氣粉塵濃度測定數據準確度尤為重要。為了提高煙氣粉塵濃度測定結果的準確性，找出影響粉塵濃度測定的因素，必須要對影響煙氣粉塵濃度測定因素進行探討。

1 影響煙氣粉塵濃度測定原因分析

從煉油裝置開車以來，對影響煙氣粉塵濃度測定結果的因素進行調查分析和統計（見表1），從調查分析結果可看出，影響煙氣粉塵濃度測定結果的主要因素是采樣濾筒質量[1]，濾筒的質量因素主要包括：濾筒透氣性、筒壁的厚度、濾筒口水平度三個方面。本研究對濾筒質量進行分析并提出相應對策。

表1 影響煙氣粉塵濃度測定結果的因素調查情況

2 主要儀器和試劑

2.1 儀器

煙氣粉塵濃度動壓平衡測定分析儀[2]；托管式采樣槍；玻璃鋼濾筒；馬福爐；干燥器；O 型碳素密封圈；耐壓硅膠皮管；冷卻水池箱、天平；游標卡尺；50μm 和10μm 砂紙。

2.2 試劑

鹽酸：分析純，湖南師范大學試劑廠；壓縮空氣或氮氣：生產裝置自供。

3 分析原理和煙氣粉塵濃度測定條件

在一定的測定條件下，用煙氣粉塵濃度測定分析儀、托管式采樣槍和采樣濾筒，在摧化再生裝置三旋出口進行采樣收集一定量的煙氣粉塵，用重量法進行計算得出煙氣粉塵濃度[2]。

煙氣粉塵濃度測定動壓平衡條件見表2所示。

表2 采樣條件參數設定

4 分析步驟

4.1 濾筒處理

將濾筒用稀鹽酸泡浸，清洗干凈后，放在700℃的馬福爐中烘烤1 小時，再放在干燥器中冷卻，冷卻至室溫。

4.2 濾筒衡重處理

將處理后的濾筒進行多次稱量和烘干，直至最后2 次稱量結果之差為0.40mg，并記錄濾筒此時的重量[2-3]。

4.3 樣品收集

設定一定的采樣條件，對摧化再生裝置三旋出口煙氣粉塵進行收集。

4.4 收集煙氣粉塵樣品衡重處理

將采樣濾筒收集到的煙氣粉塵進行反復烘干和稱量[2]，直至最后兩次稱量結果之差為0.40mg，并記錄此時濾筒的重量[2-3]。

5 計算方法

5.1 煙氣采樣體積換算

式中：Vnd——標準狀態(tài)下干煙氣的采氣體積(L)

V2——累積流量計終讀數（L）

V1——累計流量計初讀數（L）

Tm——流量計前煙氣絕對溫度（K）

Rm——流量計前煙氣指示壓力（Pa）

K——累積流量計的校正系數

5.2 煙氣粉塵濃度計算法

式中：C——煙氣粉塵濃度（mg/m3）

W——濾筒捕集的煙氣粉塵重量（g）

6 濾筒質量對煙氣粉塵濃度測定結果影響實驗

6.1 實驗Ⅰ

在上述采樣參數條件下對濾筒透氣性進行篩選，篩選出達到采樣條件要求的透氣性濾筒實驗，采樣條件參數流量計前壓力為（10-15）×10-3Mpa 時，對濾筒透氣性進行選別實驗，其結果見表3。

從表3 中可看出，在同樣流量計前壓力參數為（10-15）×10-3Mpa 時，1-6 號濾筒透氣性較好，壓縮空氣通過濾筒的流速可滿足煙氣粉塵濃度測定的動態(tài)平衡采樣條件參數要求，即煙氣流速為30-33L/min，而7-12 號濾筒透氣性較差，壓縮空氣通過濾筒的流速不能滿足煙氣粉塵濃度測定的動態(tài)平衡采樣條件參數要求。

用1#-6#號和7#-12#號兩組濾筒，分別將流量計前壓力設置為（10-15）×10-3Mpa 進行煙氣粉塵濃度測定對比實驗，其實驗結果見表3。

從表3 中可看出在同樣的采樣條件流量計前壓力參數設定為（10-15）×10-3Mpa 時，7#-12#號濾筒透氣性較差，測定煙氣粉塵濃度總是小于65mg/m3，1#-6#號濾筒透氣性較好的濾筒，而此時測定的煙氣濃度為80-90mg/m3，從實驗結果來看，使用透氣性差的濾筒將會影響煙氣粉塵濃度測定結果。

由于在采樣過程中，濾筒是捕獲煙氣粉塵的，通過濾筒后的氣體再經過水箱中的水吸收，因此，濾筒透氣性好壞，在采樣時所排放的煙氣對環(huán)境不會造成什么影響[2，4]。

表3 濾筒透氣性篩選對照表

6.2 實驗Ⅱ

在上述采樣參數條件下進行濾筒壁的厚度與煙氣粉塵濃度關系測定實驗，其結果見表4。

表4 濾筒壁的厚度與測定煙氣粉塵濃度關系對照表

從表4 中可以看出濾筒壁厚度影響煙氣粉塵濃度測定的結果，1#-7#號濾筒厚度為3.0mm-2.1mm 之間的濾筒測定煙氣粉塵濃度小于60mg/m3，濾筒壁偏厚，無法達到動壓平衡采樣采樣條件參數[6-7]，流量計前煙氣指示壓力偏低，小于采樣條件壓力參數設定值（10-15）×10-3Mpa，煙氣流速小，低于采樣條件參數煙氣流速值（30-33L/min），8#-14#號濾筒厚度在1.50-2.0mm 這間時，采樣時的流量計前煙氣壓力和煙氣流速可達到煙氣粉塵測定動壓平衡采樣條件參數，從實驗結果來看使用濾筒壁厚度偏大的濾筒，每次測定煙氣粉塵濃度結果都小于濾筒壁厚度為1.5-2.0mm 的情況下測定的結果，因此濾筒厚度直接影響煙氣粉塵濃度測量結果。

6.3 實驗Ⅲ

用1#-14#號濾筒，在上述動壓平衡采樣參數條件下進行濾筒口水平度與測定煙氣粉塵濃度關系進行實驗，其結果見表5。

表5 濾筒口水平度與測定煙氣粉塵濃度關系對照表

從表5 中可看出，1#-7#號濾筒口水平度偏差大于0.02mm，測定煙氣粉塵濃度結果小于65mg/m3，8#-14#號濾筒口水平度偏差小于0.02mm，測定煙氣粉塵濃度結果為80-90mg/m3。其實驗結果可以看出，使用濾筒口水平度大于0.02mm 的濾筒，每次測定煙氣粉塵濃度結果都小于濾筒壁厚度小于0.02mm 情況下的結果，因此，濾筒口水平度偏大，是影響煙氣粉塵濃度測量結果的因素之一，對煙所粉塵濃度測量結果不利。

7 結果與討論

7.1 濾筒透氣性的影響

從實驗Ⅰ結果可得出：濾筒透氣性差導致煙氣粉塵濃度測定結果偏低。這是因為透氣性差，在測定過程中達不到動壓平衡；透氣過大可能使煙氣粉塵易通過濾筒壁小孔徑，濾筒所捕集煙氣的粉塵比實際煙氣中的粉塵要小。實驗Ⅰ中發(fā)現，在濾筒透氣性好的測定過程中，氣體轉子流量計的讀數為30-33L/min，流量計前壓力為（10-15）×10-3Mpa 時，測定過程才達到要求的動壓平衡過程，此時所測定煙氣粉塵濃度結果在80-90mg/m3范圍內，近似于實際值。

表6 濾筒質量因素對策表

7.2 濾筒壁厚度的影響

從實驗Ⅱ結果可得出：濾筒壁厚度過大或過小時煙氣粉塵濃度測定結果偏低。這是因為濾筒壁過厚，煙氣不易通過，此時煙氣流過流量計讀數偏低，流量計前壓力表讀數也偏低，不能滿足煙氣粉塵濃度測定過程中動壓平衡的采樣參數條件；濾筒壁過薄時，易造成濾筒壁開裂，煙塵通過濾筒，濾筒捕集的煙氣粉塵比實際通過的要小，而影響測定結果。實驗發(fā)現濾筒壁厚在1.5-2.0mm之間，能滿足煙氣粉塵濃度測定過程動壓平衡的采樣條件參數，此時所測定煙氣粉塵濃度結果在80-90mg/m3之間，近似于實際值[7]。

7.3 濾筒口水平度的影響

從實驗Ⅲ中可得出：濾筒口水平度差影響煙氣粉塵濃度測定結果偏低。這是因為濾筒口與采樣槍嘴密封不嚴，通過濾筒的煙氣體積小于實際測定的煙氣計量體積，從實驗中發(fā)現濾筒口水平度在0-0.02mm 時，能達到煙氣粉塵濃度測定的動壓平衡的采樣參數條件，此時所測定的煙氣粉塵濃度結果在80-90mg/m3之間，近似于實際值。

8 對策及其效果

根據對實驗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的結果分析，針對性的對濾筒質量采取對策，對策具體內容見表6。

采取對策前后的煙氣粉塵濃度測定結果情況統計見表7。采樣對策后，煙氣粉塵濃度測定的準確度比前一年提高了5 個百分點。

表7 對策實施前和后煙氣粉塵濃度測定結果統計表