固定污染源采樣點(diǎn)采樣點(diǎn)的位置和數(shù)目設(shè)置，主要取決于煙道的走向、形狀、截面積大小等，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T16157—1996《固定污染源排氣中顆粒物的測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》規(guī)定了固定污染源中顆粒物的采樣、測(cè)定、計(jì)算方法和固定污染源中氣態(tài)污染物的采樣方法。

①顆粒物：顆粒物是指燃料燃燒、合成、分解以及各種物料在機(jī)械處理中所產(chǎn)生的懸浮于排放氣體中的固體和液體顆粒狀物質(zhì)；

②氣態(tài)污染物：氣態(tài)污染物是指以氣體狀態(tài)分散在排放氣體中的各種污染物；

③標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干排氣：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的干排氣是指在溫度為273K、壓力為101300 Pa條件下不含水分的排氣。

(2)采樣位置

采樣位置應(yīng)優(yōu)先選擇在垂直管段，應(yīng)避開(kāi)煙道彎頭和斷面急劇變化的部位。采樣位置應(yīng)設(shè)置在距彎頭、閥門、變徑管下游方向不小于6倍直徑，和距上述部件上游方向不小于3倍直徑處。對(duì)于矩形橫截面，可用當(dāng)量直徑確定采樣位置。當(dāng)量直徑根據(jù)下式計(jì)算：

式中： L——煙道矩形橫截面長(zhǎng)度；

W——煙道矩形橫截面寬度。

(3)采樣斷面上采樣點(diǎn)的確定

煙道內(nèi)同一斷面上各點(diǎn)的氣流速度和煙塵濃度分布通常是不均勻的，因此，要獲取具有代表性的樣品，必須按照一定原則進(jìn)行多點(diǎn)采樣。采樣點(diǎn)的位置和數(shù)目主要根據(jù)煙道斷面的形狀、尺寸大小和流速分布情況確定。

①圓形煙道：首先將煙道的采樣斷面分成適當(dāng)數(shù)量的等面積同心圓環(huán)，然后在選定的采樣斷面上設(shè)兩個(gè)相互垂直的直徑線，各采樣點(diǎn)設(shè)在各環(huán)等面積中心線與呈垂直相交的兩條直徑線的交點(diǎn)上，其中一條直線應(yīng)在預(yù)期濃度變化最大的平面內(nèi)。采樣孔應(yīng)設(shè)在包括各采樣點(diǎn)在內(nèi)的互相垂直的直徑線上。如圖6-25所示。

不同直徑圓形煙道的等面積環(huán)數(shù)、采樣點(diǎn)數(shù)及采樣點(diǎn)距煙道內(nèi)壁的距離見(jiàn)表6-8和表6-9。原則上采樣點(diǎn)數(shù)目不超過(guò)20個(gè)。 如果采樣斷面上流速分布比較均勻，可設(shè)一個(gè)采樣孔，采樣點(diǎn)數(shù)減半。當(dāng)煙道斷面直徑小于0.3m， 且流速均勻時(shí)，可取斷面中心作為采樣點(diǎn)；

②矩形(或方形)煙道：將煙道斷面分成一定數(shù)目的等面積矩形小塊，各小塊中心即為采樣點(diǎn)位置，小矩形的數(shù)目可根據(jù)煙道斷面的面積，按照表6-10所列數(shù)據(jù)確定。每個(gè)斷面上的采樣點(diǎn)數(shù)目原則上不超過(guò)20個(gè)。當(dāng)煙道斷面面積為0.1m2，流速分布比較均勻，可取斷面中心為采樣點(diǎn)。矩形(或方形)煙道的采樣孔應(yīng)設(shè)在包括各采樣點(diǎn)在內(nèi)的延長(zhǎng)線上。見(jiàn)圖6-27、圖6-28所示。

③拱形煙道：這種煙道的上部為半圓形，下部為矩形，故可分別按圓形和矩形煙道的布點(diǎn)方法確定采樣點(diǎn)的位置及數(shù)目，見(jiàn)圖6-29。

在滿足測(cè)壓管和采樣管可以達(dá)到各采樣點(diǎn)位置的情況下，要盡可能少開(kāi)采樣孔。采樣孔的直徑為50～70mm。當(dāng)采集有毒或高溫?zé)煔?，且采樣點(diǎn)處煙氣呈正壓時(shí)，采樣孔應(yīng)設(shè)置防噴裝置；當(dāng)采樣點(diǎn)處煙氣呈負(fù)壓時(shí)，應(yīng)保證采樣孔密封。

基本參數(shù)測(cè)定

煙氣的體積、溫度和壓力是煙氣的基本狀態(tài)常數(shù)，也是計(jì)算煙氣流速、煙塵及有害物質(zhì)濃度的依據(jù)。其中，煙氣體積由采樣流量和采樣時(shí)間的乘積求得，而采樣流量由采樣點(diǎn)煙道斷面積乘以煙氣流速得到，流速又由煙氣壓力和溫度計(jì)算求出。

(1)溫度

測(cè)量?jī)x器主要是玻璃水銀溫度計(jì)和熱電溫度計(jì)。

①玻璃水銀溫度計(jì)適用于直徑小、溫度不高的煙道。測(cè)量時(shí)，溫度計(jì)放入煙道中心部位，待讀數(shù)穩(wěn)定不變時(shí)，開(kāi)始讀數(shù)。切不可將溫度計(jì)抽出煙道外讀數(shù)，以免產(chǎn)生誤差。

②熱電溫度計(jì)適用于直徑大、溫度高的煙道。熱電溫度計(jì)如圖6-30所示，測(cè)溫原理是將兩根不同的金屬線連成閉合回路，當(dāng)兩接點(diǎn)（冷端接點(diǎn)和熱端焊接點(diǎn)）處于不同溫度環(huán)境時(shí)，便產(chǎn)生熱電勢(shì)。兩接點(diǎn)溫差越大，熱電勢(shì)越大。熱電偶冷端接點(diǎn)溫度保持恒定，稱為自由端，熱端焊接點(diǎn)稱為測(cè)量端或工作端，其電勢(shì)差由毫伏計(jì)測(cè)出以溫度值表示。

使用熱電溫度計(jì)時(shí)，首先將兩個(gè)接頭分別接到測(cè)溫毫伏計(jì)的“＋”、“－”兩個(gè)接線柱上，打開(kāi)短路鎖，將熱電偶頭部擦拭干凈，插到煙道中心部位，待指針讀數(shù)穩(wěn)定時(shí)再讀數(shù)。如果使用帶有冷端自動(dòng)補(bǔ)償?shù)臄?shù)顯溫度計(jì)，其讀數(shù)即為實(shí)際煙氣溫度。如沒(méi)有自動(dòng)溫度補(bǔ)償裝置，測(cè)前將毫伏計(jì)指針調(diào)至零刻度，測(cè)得的煙氣溫度再加上環(huán)境溫度，才是煙氣的實(shí)際溫度。

根據(jù)需測(cè)溫度的高低，選用不同材料的熱電偶。測(cè)量800℃以下的煙氣用鎳鉻-康銅熱電偶；測(cè)量1300℃以下煙氣用鎳鉻-鎳鋁熱電偶；測(cè)量1600℃以下的煙氣用鉑-鉑銠熱電偶。

(2)壓力

煙氣的壓力分靜壓(Ps)、動(dòng)壓(Pv)和全壓(Pt)。靜壓是單位體積氣體所具有的勢(shì)能，動(dòng)壓是單位體積氣體具有的動(dòng)能，全壓是氣體在管道中流動(dòng)具有的總能量，即靜壓和動(dòng)壓之和。煙氣壓力測(cè)量裝置包括皮托管和壓力計(jì)。

①皮托管：常用皮托管分標(biāo)準(zhǔn)皮托管和S形皮托管兩種。

標(biāo)準(zhǔn)皮托管如圖6-31所示：它是一根彎成90°的雙層金屬同心圓管，其開(kāi)口端與內(nèi)管相通，用來(lái)測(cè)量全壓；外管的管口封閉，外管的測(cè)壓小孔開(kāi)在外管壁面四周（靠近管頭處），用來(lái)測(cè)量靜壓。標(biāo)準(zhǔn)皮托管具有較高的精度，其校正系數(shù)近似等于1，不需校正。但標(biāo)準(zhǔn)皮托管的測(cè)孔很小，如果煙氣中煙塵濃度大，易被堵塞，因此只適用于在較清潔的煙道內(nèi)使用，或用來(lái)校準(zhǔn)其他類型的皮托管和流量測(cè)量裝置。

S形皮托管如圖6-32所示：它由兩根相同的金屬臂并聯(lián)組成，測(cè)量端為兩個(gè)大小相等、方向相反的開(kāi)口。測(cè)量煙氣壓力時(shí)，一個(gè)開(kāi)口面向氣流，測(cè)定氣流的全壓；另一個(gè)開(kāi)口背向氣流，測(cè)定氣流的靜壓。由于氣體繞流的影響，測(cè)得的靜壓比氣流實(shí)際靜壓值小，因此，在使用前必須用標(biāo)準(zhǔn)皮托管進(jìn)行校正。S形皮托管開(kāi)口較大，減少了被塵粒堵塞的可能性，適用于測(cè)煙塵含量較高的煙氣。

②壓力計(jì)：常用的壓力計(jì)有U形壓力計(jì)和斜臂式微壓計(jì)。

U形壓力計(jì)是一個(gè)內(nèi)裝工作液體的U形玻璃管（如圖6-33所示），通常根據(jù)被測(cè)壓力的大小分別選用水、乙醇或汞作為工作液體，壓力計(jì)與皮托管相連，測(cè)得壓力(P)用下式計(jì)算：

P=ρ•g•h

式中： ρ——工作液體的密度，kg／m3；

g——重力加速度，m／s2；

h——兩液面高度差，m。

上式壓力的單位為Pa，但在實(shí)際工作中，常用毫米液柱表示壓力。

斜臂式微壓計(jì)構(gòu)造如圖6-34所示。斜管將讀數(shù)放大，便于微小壓差的測(cè)量。測(cè)壓時(shí)，將微壓計(jì)容器開(kāi)口與測(cè)壓系統(tǒng)中壓力較高的一端相連，斜管與壓力較低的一端相連，作用在兩個(gè)液面上的壓力差使液柱沿斜管上升，測(cè)得壓力(P)按下式計(jì)算：

式中： L——斜管內(nèi)液柱長(zhǎng)度，m；

α——斜臂與水平面夾角，度；

f——斜管截面積，mm2；

F——容器截面積，mm2；

ρ——工作液密度，kg／m3。

③測(cè)定方法：先按規(guī)定調(diào)試儀器，然后將皮托管與壓力計(jì)連接，把測(cè)壓管的測(cè)壓口放置在煙道內(nèi)測(cè)點(diǎn)上，并對(duì)準(zhǔn)氣流方向，從U形壓力計(jì)上讀出液面差，或從斜管微壓計(jì)上讀出斜管液柱長(zhǎng)度，按相應(yīng)公式計(jì)算測(cè)得壓力。圖6-35為標(biāo)準(zhǔn)皮托管與U形壓力計(jì)測(cè)量煙氣壓力的連接方法。圖6-36為標(biāo)準(zhǔn)皮托管和S形皮托管與斜管微壓計(jì)測(cè)量煙氣壓力連接方法。

(3)流速和流量的計(jì)算

①各測(cè)點(diǎn)煙氣流速的計(jì)算

測(cè)出煙氣的溫度、壓力等參數(shù)后，根據(jù)流體力學(xué)基本原理的推導(dǎo)，得出各測(cè)點(diǎn)的煙氣流速計(jì)算式如下。

在煙塵測(cè)試中，如果壓力單位用mmH2O柱表示時(shí)，各測(cè)點(diǎn)的煙氣流速可用下式計(jì)算：

式中： Vs——煙氣流速，m/s；

Hd——煙氣動(dòng)壓，mmH2O；

γ——煙氣重度，kg／m3；

g——重力加速度，9.81m/s2；

R——煙氣氣體常數(shù)，295.9J/(kg•K)；

Ts——煙氣絕對(duì)溫度，K；

P——煙氣絕對(duì)壓力，Pa。

如果壓力單位用Pa表示時(shí)，各測(cè)點(diǎn)的煙氣流速可用下式計(jì)算：

式中： Kp——皮托管校正系數(shù)；

Pd——煙氣動(dòng)壓，Pa；

ts——煙氣測(cè)點(diǎn)溫度，℃。

如果壓力單位以mmHg柱表示時(shí)，各測(cè)點(diǎn)的煙氣流速可用下式計(jì)算：

式中：Hd——煙氣動(dòng)壓，mmHg。

②煙道斷面煙氣平均流速的計(jì)算：

煙道斷面上各采樣點(diǎn)煙氣平均流速計(jì)算式如下：

式中： ——煙氣平均流速，m／s；

v1、v2、…、vn——斷面上各測(cè)點(diǎn)煙氣流速，m／s；

n——測(cè)點(diǎn)數(shù)。

③煙氣流量的計(jì)算：

測(cè)量狀態(tài)下煙氣流量按下式計(jì)算：

Qs=3600 *S

式中： Qs——煙氣流量，m3/h；

S——測(cè)點(diǎn)煙道橫截面積，m2。

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