环境监测第4章大气监测-2.ppt
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1、环境监测 第4章 大气监测-2(一)大气污染源的类型(一)大气污染源的类型u固定污染源固定污染源p系指烟道、烟囱及排气筒等。系指烟道、烟囱及排气筒等。p废气中含有固态的烟尘和粉尘,也有气态和气溶废气中含有固态的烟尘和粉尘,也有气态和气溶胶态等多中有害物质。胶态等多中有害物质。u流动污染源流动污染源p系指汽车、柴油机车等交通运输工具,其排放废系指汽车、柴油机车等交通运输工具,其排放废气中也含有烟尘和某些有害物质。气中也含有烟尘和某些有害物质。p含大量烟尘和有害物质。含大量烟尘和有害物质。一、大气污染源及监测内容一、大气污染源及监测内容(四)监测内容(四)监测内容u废气排放量,废气排放量,m3/h
2、u污染物质排放量,污染物质排放量,kg/hu污染物质排放浓度,污染物质排放浓度,mg/m3u注注意意:在在计计算算废废气气排排放放量量和和污污染染物物质质排排放放浓浓度度时时,都使用标准状态下的干气体体积。都使用标准状态下的干气体体积。(一)固定污染源样品的采集(一)固定污染源样品的采集1 1、采样位置、采样位置 采样位置应选在气流分布均匀稳定的平直管采样位置应选在气流分布均匀稳定的平直管段上,避开弯头、变径管、三通管及阀门等易产段上,避开弯头、变径管、三通管及阀门等易产生涡流的阻力构件。此外,还应注意操作地点的生涡流的阻力构件。此外,还应注意操作地点的方便、安全。方便、安全。二、污染源样品的
3、采集二、污染源样品的采集(一)固定污染源样品的采集(一)固定污染源样品的采集2 2、采样点数目、采样点数目根据烟道的形状、尺寸和流速分布确定。根据烟道的形状、尺寸和流速分布确定。表表4-10 4-10 圆形烟道的分环数和各点距离烟道内壁圆形烟道的分环数和各点距离烟道内壁的距离。的距离。表表4-11 4-11 矩形烟道分块和测点数。矩形烟道分块和测点数。圆形烟道圆形烟道 矩形矩形(或方形或方形)烟道烟道二、污染源样品的采集二、污染源样品的采集动画动画动画动画 圆形烟道采样点布设圆形烟道采样点布设圆形烟道采样点布设圆形烟道采样点布设 不不同同直直径径圆圆形形烟烟道道的的等等面面积积环环数数、采采样
4、样点点数数及及采采样样点点距距离离烟烟道道内内壁壁的的距距离离,见见179179页页 表表 4-104-10。动画动画动画动画 矩形矩形矩形矩形(或方形或方形或方形或方形)烟道采样点布设烟道采样点布设烟道采样点布设烟道采样点布设 将烟道断面分成将烟道断面分成一定数目的等面积矩一定数目的等面积矩形小块,各小块中心形小块,各小块中心即为采样点位置,小即为采样点位置,小矩形数目可根据烟道矩形数目可根据烟道断面面积大小确定。断面面积大小确定。见见180180页表页表4-114-11。(一)固定污染源样品的采集(一)固定污染源样品的采集3 3、气态污染物的采样方法、气态污染物的采样方法u对于固定污染源,
5、可采用化学采样法。对于固定污染源,可采用化学采样法。u原理:通过采样管将样品抽到装有吸收液的吸收原理:通过采样管将样品抽到装有吸收液的吸收瓶或装有固体吸收剂的吸收管、真空瓶或注射器瓶或装有固体吸收剂的吸收管、真空瓶或注射器中,吸收液或吸收剂中样品经化学分析或仪器分中,吸收液或吸收剂中样品经化学分析或仪器分析得出污染物含量。析得出污染物含量。二、污染源样品的采集二、污染源样品的采集(一)固定污染源样品的采集(一)固定污染源样品的采集4 4、颗粒物的采样、颗粒物的采样u将采样管由采样孔插入烟道,是采样嘴正对气流,将采样管由采样孔插入烟道,是采样嘴正对气流,按颗粒物等速采样法采样。根据采样管滤筒上所
6、按颗粒物等速采样法采样。根据采样管滤筒上所补集到的颗粒物量和同时抽取的气体量,计算出补集到的颗粒物量和同时抽取的气体量,计算出排气颗粒物浓度。排气颗粒物浓度。二、污染源样品的采集二、污染源样品的采集(二)流动污染源样品的采集(二)流动污染源样品的采集u汽车是一种重要而又典型的流动污染源。其尾部排汽车是一种重要而又典型的流动污染源。其尾部排出的废气中含有出的废气中含有CO、NOx、HC(碳氢化合物)等(碳氢化合物)等污染物,对城市空气质量产生很大的不良影响污染物,对城市空气质量产生很大的不良影响。由由于汽车数量极大,现在还不可能对每一辆行驶中的于汽车数量极大,现在还不可能对每一辆行驶中的汽车作全
7、面的排气监测,有关工作仅集中在制订排汽车作全面的排气监测,有关工作仅集中在制订排气法规时所作的台架试验。故此,汽车排气的取样气法规时所作的台架试验。故此,汽车排气的取样中不存在采样点布设及采样时间、频度等问题中不存在采样点布设及采样时间、频度等问题。u目前对汽车尾气的采集,国外专有采样设备。目前对汽车尾气的采集,国外专有采样设备。二、污染源样品的采集二、污染源样品的采集(一)基本状态参数的测量(一)基本状态参数的测量三、固定污染源监测三、固定污染源监测u烟气的基本状态参数烟气的基本状态参数:烟气的体积、温度、压力烟气的体积、温度、压力。u通过这几个基本状态参数,可计算出烟气流速、烟通过这几个基
8、本状态参数,可计算出烟气流速、烟尘及有害物质浓度尘及有害物质浓度。u其中其中:烟气体积烟气体积V=采样流量采样流量Q采样时间采样时间t采样流量采样流量Q=测点烟道断面测点烟道断面S烟气流速烟气流速vu而烟气流速又由烟气温度和压力决定。所以,只要而烟气流速又由烟气温度和压力决定。所以,只要计算出烟气温度和压力,即可计算出其他参数计算出烟气温度和压力,即可计算出其他参数。1 1、温度的测量、温度的测量u对于直径小、温度不高的烟道,可使用长杆水银温对于直径小、温度不高的烟道,可使用长杆水银温度计。测量时,应将温度计球部放在靠近烟道中心位度计。测量时,应将温度计球部放在靠近烟道中心位置,读数时不要将温
9、度计抽出烟道外。置,读数时不要将温度计抽出烟道外。u对于直径大、温度高的烟道,要用热电偶测温毫伏对于直径大、温度高的烟道,要用热电偶测温毫伏计测量。计测量。u烟气的压力烟气的压力:全压全压p、静压、静压ps和动压和动压pdu静压是单位体积气体所具有的势能,表现为气体在静压是单位体积气体所具有的势能,表现为气体在各个方向上作用于器壁的压力各个方向上作用于器壁的压力。u动压是单位体积气体具有的动能,是使气体流动的动压是单位体积气体具有的动能,是使气体流动的压力压力。u全压是气体在管道中流动具有的总能量。全压是气体在管道中流动具有的总能量。u三者的关系为:三者的关系为:p=ps+pd2、压力的测量、
10、压力的测量u标准皮托管:只适用于含尘量少的烟气。标准皮托管:只适用于含尘量少的烟气。u特特点点:具具有有较较高高的的测测量量精精度度,其其校校正正系系数数近近似似等等于于1 1,如果烟气中烟尘浓度大,易被堵塞。,如果烟气中烟尘浓度大,易被堵塞。测压管:标准皮托管测压管:标准皮托管测压管:测压管:测压管:测压管:S S S S型皮托管型皮托管型皮托管型皮托管uS S型皮托管:适用于测烟尘含量较高的烟气。型皮托管:适用于测烟尘含量较高的烟气。u特特点点:由由两两根根相相同同的的金金属属管管并并联联组组成成,其其测测量量端端有有两两个个大大小小相相等等、方方向向相相反反开开口口,测测量量烟烟气气压压
11、力力时时,一一个个开开口口面面向向气气流流,接接受受气气流流的的全全压压,另另一一个个开开口口背背向向气气流流,接接受受气气流流静静压压。由由于于气气体体绕绕流流的的影影响响,测测得得的的静静压压比比实实际际值值小小,因因此此,在在使使用用前前必必须须用用标标准皮托管进行校正。准皮托管进行校正。采样头采样头采样管采样管采样管采样管S S S S形皮托管形皮托管形皮托管形皮托管热电偶热电偶热电偶热电偶压力计:压力计:压力计:压力计:U U U U型管压力计型管压力计型管压力计型管压力计p=g h压力计:倾斜式微压计压力计:倾斜式微压计压力计:倾斜式微压计压力计:倾斜式微压计倾斜式微压计倾斜式微压
12、计倾斜式微压计倾斜式微压计截面积截面积a截面积截面积AK修正系数,修正系数,mmH2O动压和静压测量方法示意图动压和静压测量方法示意图动压和静压测量方法示意图动压和静压测量方法示意图测定步骤:测定步骤:测定步骤:测定步骤:u仪器调至水,仪器调至水,液柱内无气泡,液柱内无气泡,液面至零点;液面至零点;u测压管的测压测压管的测压口伸进烟道,对口伸进烟道,对准气流方向,测准气流方向,测压管与压力计相压管与压力计相连,压力计读数,连,压力计读数,按相应公式计算按相应公式计算压力。压力。S S型皮托管和标准皮托管与倾斜式微压计测量烟气型皮托管和标准皮托管与倾斜式微压计测量烟气压力的连接方法:压力的连接方
13、法:标准皮托管和与标准皮托管和与U U形压力计测量烟气压力的连接方法:形压力计测量烟气压力的连接方法:式中:式中:Ms烟气的相对分子量,烟气的相对分子量,kg/kmol;KP 皮托管校正系数;皮托管校正系数;ts烟气温度,烟气温度,;pa大气压力,大气压力,Pa ;ps烟气静压,烟气静压,Pa;pd烟气动压,烟气动压,Pa;va 常温常压下通风管道内的空气流速,常温常压下通风管道内的空气流速,m/s3 3 3 3、测量状况下测量状况下烟气流速烟气流速烟气流速烟气流速(vs)的计算的计算的计算的计算当烟气成分与空气接近,露点温度当烟气成分与空气接近,露点温度3555,绝对压力,绝对压力为为971
14、03kPa,接近常温条件,接近常温条件,排气流速可简化为:排气流速可简化为:标准状况下干烟气流量标准状况下干烟气流量:4 4 4 4、烟气流量的计算、烟气流量的计算、烟气流量的计算、烟气流量的计算测量状况下烟气流量:测量状况下烟气流量:式中:式中:A测定断面面积,测定断面面积,m2;测定断面的湿气平均流速,测定断面的湿气平均流速,m/s;ts烟气温度,烟气温度,;pa大气压力,大气压力,Pa ;ps烟气静压,烟气静压,Pa;xsw排气中水分含量(体积分数),排气中水分含量(体积分数),%u与大气相比,烟气中的水蒸气含量较高,变化范与大气相比,烟气中的水蒸气含量较高,变化范围较大,为便于比较,监
15、测方法规以除去水蒸气后围较大,为便于比较,监测方法规以除去水蒸气后标准状态下的干烟气为基准表示烟气中有害物质的标准状态下的干烟气为基准表示烟气中有害物质的测定结果。测定结果。u含湿量的测定方法:含湿量的测定方法:冷凝法、重量法、干湿球法冷凝法、重量法、干湿球法5 5 5 5、含湿量的测定、含湿量的测定、含湿量的测定、含湿量的测定5 5 5 5、含湿量的测定、含湿量的测定、含湿量的测定、含湿量的测定(1 1)冷凝法)冷凝法)冷凝法)冷凝法 从烟道采样点抽取一定量的烟气,使之通过冷从烟道采样点抽取一定量的烟气,使之通过冷凝器,冷凝水量再加上从冷凝器中排出的饱和气体凝器,冷凝水量再加上从冷凝器中排出
16、的饱和气体含有的水蒸气量,即可计算出排气中的水分。含有的水蒸气量,即可计算出排气中的水分。P184P184上上 公式公式5 5 5 5、含湿量的测定、含湿量的测定、含湿量的测定、含湿量的测定(2 2 2 2)重量法)重量法)重量法)重量法u从从烟烟道道采采样样点点抽抽取取一一定定体体积积的的烟烟气气,使使之之通通过过装装有有吸吸湿湿剂剂的的吸吸湿湿管管,则则烟烟气气中中的的水水蒸蒸气气被被吸吸湿湿剂剂吸吸收收,吸吸湿湿管管的的增增重重即即为为所所采采烟烟气气中中的的水水蒸蒸气气重重量量,然然后后代入公式计算含湿量。代入公式计算含湿量。uP184下下公式公式u常常用用吸吸湿湿剂剂有有:CaCl2
17、、CaO、Al2O3、P2O5、硅硅胶胶、过氯酸镁等过氯酸镁等重量法测定烟气含湿量装置示意图重量法测定烟气含湿量装置示意图重量法测定烟气含湿量装置示意图重量法测定烟气含湿量装置示意图5 5 5 5、含湿量的测定、含湿量的测定、含湿量的测定、含湿量的测定(3 3 3 3)干湿球法)干湿球法)干湿球法)干湿球法 气体流经干湿球温度计,根据其读数以及有关气体流经干湿球温度计,根据其读数以及有关压力,可计算烟气水分含量。压力,可计算烟气水分含量。P185P185上上 公式公式u原理:抽取一定体积烟气通过已知重量的捕尘装置原理:抽取一定体积烟气通过已知重量的捕尘装置(如滤筒),根据捕尘装置采样前后的重量
18、差和采样(如滤筒),根据捕尘装置采样前后的重量差和采样体积计算烟尘的浓度。体积计算烟尘的浓度。u等速采样法等速采样法:测定烟气、烟尘浓度必须采用等速采:测定烟气、烟尘浓度必须采用等速采样法,即烟气进入采样嘴的速度应与采样点烟气流速样法,即烟气进入采样嘴的速度应与采样点烟气流速相等,否则,过大、过小均会造成测定误差相等,否则,过大、过小均会造成测定误差。u采样类型采样类型:移动采样、:移动采样、定点采样定点采样和间断采样。和间断采样。(二)烟尘浓度的测定(二)烟尘浓度的测定(二)烟尘浓度的测定(二)烟尘浓度的测定不同采样速度时颗粒物运动状况示意图不同采样速度时颗粒物运动状况示意图不同采样速度时颗
19、粒物运动状况示意图不同采样速度时颗粒物运动状况示意图采样类型:采样类型:u移动采样:移动采样:为测定烟道为测定烟道不同断面不同断面上烟气中烟尘的平上烟气中烟尘的平均浓度,用同一个尘粒捕集器在已确定的各采样点上均浓度,用同一个尘粒捕集器在已确定的各采样点上移动采样,在各点的采样时间相同,这是目前普遍采移动采样,在各点的采样时间相同,这是目前普遍采用的方法。用的方法。u定点采样:定点采样:为了解烟道内烟尘的分布状况和确定烟为了解烟道内烟尘的分布状况和确定烟尘的平均浓度,在尘的平均浓度,在同一断面同一断面上每个采样点分别采样,上每个采样点分别采样,即每个采样点采集一个样品。即每个采样点采集一个样品。
20、u间断采样:间断采样:用于有用于有周期性变化周期性变化的排放源,即根据工的排放源,即根据工况变化情况,分时段采样,求出时间加权平均浓度。况变化情况,分时段采样,求出时间加权平均浓度。(1 1 1 1)等速采样法方法之一:预测流速(普通采样管)法)等速采样法方法之一:预测流速(普通采样管)法)等速采样法方法之一:预测流速(普通采样管)法)等速采样法方法之一:预测流速(普通采样管)法u原理:原理:在采样前先测出采样点的烟气温度压力、含在采样前先测出采样点的烟气温度压力、含湿量,湿量,计算出烟气流速计算出烟气流速,再结合采样嘴直径计算出,再结合采样嘴直径计算出等等速采样条件下各采样点的采样流量速采样
21、条件下各采样点的采样流量。采样时,通过调。采样时,通过调节阀按照计算出的流量采样。节阀按照计算出的流量采样。u适用对象:适用对象:适用烟气流速比较稳定的污染源。由于适用烟气流速比较稳定的污染源。由于预测流量法测定烟气流速与采样不是同时进行。预测流量法测定烟气流速与采样不是同时进行。1、采样、采样v预测流速(普通采样管)法:由采样管、捕集器、预测流速(普通采样管)法:由采样管、捕集器、流量计、抽气泵等组成。流量计、抽气泵等组成。常见的采样管:常见的采样管:超细玻璃纤维滤筒采样管超细玻璃纤维滤筒采样管(适用于(适用于500以下的烟气)以下的烟气)刚玉滤筒采样管刚玉滤筒采样管(适用于(适用于1000
22、以下的烟气)以下的烟气)u原原理理:将将S S型型皮皮托托管管、采采样样管管和和热热电电偶偶温温度度计计固固定定插插入入同同一一采采样样点点,根根据据预预先先测测得得的的烟烟气气静静压压、含含湿湿量量和和当当时时测测得得的的动动压压、温温度度等等参参数数,结结合合选选出出的的采采样样嘴嘴直直径径,由由编编有有程程序序的的计计算算器器及及时时计计算算出出等等速速采采样样流流量量,迅速调节转子流量计至所要的读数。迅速调节转子流量计至所要的读数。u特点:特点:测测定定流流量量和和采采样样同同时时进进行行,适适用用于于工工况况易易发发生生变变化化的烟气。的烟气。减小了由于烟气流速改变而带来的采样误差减
23、小了由于烟气流速改变而带来的采样误差。(2 2 2 2)等速采样法方法之二:皮托管平行测速采样法)等速采样法方法之二:皮托管平行测速采样法)等速采样法方法之二:皮托管平行测速采样法)等速采样法方法之二:皮托管平行测速采样法u原原理理:利利用用装装置置在在采采样样板板上上的的孔孔板板差差压压与与皮皮托托管管指指示示的的采采样样点点烟烟气气动动压压相相平平衡衡来来实实现现等等速速采采样样。工工况况发发生生变变化化时时,通通过过双双联联斜斜管管微微压压计计的的指指示示,可可即即时时调节采样流量,随时保持等速采样条件。调节采样流量,随时保持等速采样条件。u特点:特点:不不需需要要预预先先测测出出烟烟气
24、气流流速速,状状态态参参数数和和计计算算出出等等速速采样流量,而通过调节压力即可进行等速采样。采样流量,而通过调节压力即可进行等速采样。操操作作简简便便,且且跟跟踪踪烟烟气气速速度度变变化化,随随时时保保持持等等速速采采样,精度高。样,精度高。(3 3 3 3)等速采样法方法之三:等速管法(压力平衡法)等速采样法方法之三:等速管法(压力平衡法)等速采样法方法之三:等速管法(压力平衡法)等速采样法方法之三:等速管法(压力平衡法)动压平衡型等速管法采样装置示意图动压平衡型等速管法采样装置示意图动压平衡型等速管法采样装置示意图动压平衡型等速管法采样装置示意图2 2 2 2、烟尘浓度计算、烟尘浓度计算
25、、烟尘浓度计算、烟尘浓度计算式中:式中:Vnd标准状态下干烟气体积,标准状态下干烟气体积,L;qv 采样流量,采样流量,L/min;Rsd干烟气的气体常数,干烟气的气体常数,J/(m3K);pa大气压力,大气压力,Pa ;pr转子流量计前烟气表压,转子流量计前烟气表压,Pa;t 采样时间,采样时间,min;Tr 转子流量计前气体温度,转子流量计前气体温度,K;计算出采样滤筒采样前后重量之差计算出采样滤筒采样前后重量之差m m(烟尘重量)。(烟尘重量)。计算出标准状况下的采样体积:在采样装置的流量计计算出标准状况下的采样体积:在采样装置的流量计前装有冷凝管和干燥管的情况下,干烟气的采样体积前装有
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