石英濾筒采樣管的改進

孫延康 諸葛瑞達

（煙臺市環境監測中心站 山東煙臺 264000）

石英濾筒采樣管的改進

孫延康 諸葛瑞達

（煙臺市環境監測中心站 山東煙臺 264000）

對皮托管平行全自動煙塵采樣器在使用石英濾筒采集含鉛顆粒物過程中采樣泵無法工作的問題，分析問題產生的原因，并通過改進濾筒室的結構來徹底解決這一技術問題。

皮托管；石英濾筒；改進

固定污染源廢氣中含鉛顆粒物的采樣通過等速采樣[1-2]抽取一定量的含鉛氣體將含鉛顆粒收集在濾筒內。普通玻璃纖維濾筒含鉛且含鉛量不穩定從而干擾測定結果。為了保證監測結果的準確性，選擇石英濾筒進行含鉛顆粒物的采樣工作，但是在日后的采樣工作中遇到了下面的問題。

1 采樣出現的問題

為了保持等速采樣條件，使用皮托管平行全自動煙塵采樣器，濾筒為進口石英濾筒，采樣槍從儀器生產廠家定制。采樣時經常發現儀器聲音較大，此時儀器界面顯示采樣泵工作電壓開通率逐漸上升、流量計前負壓不斷上升、計算采樣流量也在不斷上升，最后采樣泵工作電壓開通率達到98%后采樣泵就停止工作了。

2 問題分析

經過查看儀器說明書得知導致采樣泵停止工作是儀器采樣泵的保護功能：當現場工況極不穩定、卡泵、氣路堵塞、壓力傳感器損壞能情況時就會導致采樣流量不能達到計算采樣流量，此時采樣泵工作電壓開通率在很短時間內達到98%，如果在30s內開通率一直在98%以上，儀器暫停采樣泵的工作，以保護采樣泵。

2.1 原因的排除

2.1.1 排除工況不穩定

首先可以排除工況不穩定這一點，預測流速時流速一直在穩定在一定范圍內。另外在不同的企業也遇到同樣的問題。

2.1.2 排除卡泵

儀器重新啟動采樣后可以重新進行采樣，說明采樣泵可以正常工作沒有卡住。

2.1.3 排除壓力傳感器損壞

儀器為新買儀器，另外使用壓力流量校準儀對儀器動靜壓進行測量，結果表明壓力傳感器一切正常。

2.1.4 排除管路堵塞

將采樣槍通過采樣管與干燥器、主機連接好，采樣槍內不放置濾筒，分別以20L/min、30L/min的流量進行定量采樣，待采樣流量穩定后儀器流量計前壓力分別為-4.5kpa、-7.7kpa，同時對比相同條件不連接干燥器時流量計前壓力均為0，說明流量計前負壓是由干燥瓶中過濾裝置引起，因此可以排除管路堵塞的原因。

2.2 問題的根源

以上原因都排除了，這次試驗將空白石英濾筒放入采樣槍內，同樣分別以20L/min、30L/min的流量進行定量采樣：當采樣流量為20L/min時，流量計前壓力為-37.3kpa，采樣泵工作電壓開通率為28%；當當采樣流量為30L/min時，流量計前壓力為-50. 3kpa，采樣流量維持在25L/min，采樣泵工作電壓開通不斷上升，最終采樣泵停止工作。

通過這個實驗，我們可以初步得出這樣的結論：放入石英濾筒后流量計前負壓增大了，采樣流量無法達到預設流量（30L/min）最終采樣泵工作電壓開通率大于98%，儀器采樣泵保護功能開啟，采樣泵停止工作。

為了更好的驗證這個結論，用壓力流量校準儀給儀器皮托管施加不同的壓力來模擬流動氣體采樣。實驗數據見表1。

表1 模擬煙道中流動氣體采樣數據一覽表

通過表1數據可以看出：這四組模擬試驗最終都因為實測采樣流量無法達到計算采樣流量而使儀器采樣泵保護功能開啟導致采樣泵停止工作。

為什么放入石英濾筒后流量計前壓力這么大呢？經過把石英濾筒與3號標準玻璃纖維濾筒以及相應的采樣槍進行比較發現：石英濾筒是圓柱形的，采樣槍的濾筒室也是圓柱形的，與濾筒形成緊密配合并且濾筒室內沒有多孔濾筒托。氣體只能由濾筒底部通過（如圖1所示），造成儀器負壓過大，致使儀器采樣泵保護功能開啟，采樣泵停止工作。

圖1 原有濾筒室與改進濾筒室對比圖

3 解決方法

既然問題是由于濾筒室設計不合理造成的——濾筒與濾筒室內壁形成緊密配合，因此要解決這個問題就要對采樣管的濾筒室重新進行設計。參照《煙塵采樣器技術條件》[3]（HJ/T48-1999）中玻璃纖維采樣管的要求設計石英濾筒采樣管如圖1中所示：在濾筒室上部（距濾筒室頂端5mm～10mm）與濾筒形成緊密配合，底部設置一個帶孔濾筒托，在濾筒托以上的中部讓濾筒壁向里凹2mm左右，使濾筒與濾筒壁之間留有2mm左右的空隙，形成一個空腔。這樣氣體可以通過濾筒的整個內表面，從而減小儀器流量計前的負壓，問題就迎刃而解了。

[1]國家環境保護總局.空氣和廢氣監測分析方法.第四版增補版：中國出版社，2009，332-344.

[2]GB/T16157-1996，固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法[S].

[3]HJ/T48-1999，煙塵采樣器技術條件[S].

孫延康(1985—)，男，漢，山東省棗莊市人，學士，助理工程師，環境監測。