廢氣低濃度顆粒物采樣常見問題的梳理

張偉 吳鑫宇 李睿

摘要：本文基于HJ836標(biāo)準(zhǔn)梳理了低濃度顆粒物采樣中測(cè)點(diǎn)的位置和數(shù)目、移動(dòng)采樣、等速采樣、采樣頻次和時(shí)長(zhǎng)等四方面的問題，便于大家更好地理解標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

關(guān)鍵詞：低濃度顆粒;采樣;常見問題

中圖分類號(hào)：X831 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.077

Combating common problems in sampling low concentration particulates of exhaust gas

Zhang Wei，Wu Xinyu，Li Rui

（Huaian Environmental Monitoring Center of Jiangsu Province，Huaian Jiangsu 223001，China）

Abstract：Based on the HJ836 standard， this article sorts out the four aspects of the location and number of measurement points，sampling， isokinetic sampling， sampling frequency，and duration in low-concentration particulate matter sampling， so that everyone can better understand the standards.

Key words：Low concentration particles;Sampling;Common problems

近幾年，國(guó)家提出了“推進(jìn)燃煤電廠低濃度排放改造”，其中要求顆粒物的排放不高于10mg/m3。大多數(shù)省份對(duì)燃煤電廠超低排放環(huán)保改造確定了時(shí)間表，改造后顆粒物排放不得高于10mg/m3，有些省份規(guī)定不得高于5mg/m3。另外，脫硫脫硝后煙道內(nèi)顆粒物呈現(xiàn)出濃度低、溫度低、濕度高的“二低一高”特征，現(xiàn)有的《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》（GB/T 16157-1996）已經(jīng)不能適應(yīng)。這個(gè)方法對(duì)低濃度顆粒物測(cè)定誤差較大。主要有兩方面的原因，一是黏附在采樣嘴及采樣管前段的顆粒物無法轉(zhuǎn)移到濾筒內(nèi)，二是在高濕低溫情況下長(zhǎng)時(shí)間富集顆粒物會(huì)造成濾筒破裂或損失。為此，國(guó)家發(fā)布了《固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測(cè)定 重量法》（HJ 836-2017），于2018年3月1日實(shí)施。

1 HJ 836-2017主要特色

（1）首次提出顆粒物濃度測(cè)定范圍及檢出限。當(dāng)測(cè)定結(jié)果大于50mg/m3時(shí)，表述為“>50mg/m3”，也就是該方法適用于顆粒物濃度小于等于50mg/m3的煙道;當(dāng)采樣體積為1m3時(shí)，方法的檢出限為1.0mg/m3。（2）首次提出全程序空白和同步雙樣的質(zhì)控手段。顆粒物濃度低于方法檢出限時(shí)，對(duì)應(yīng)的全程序空白增重應(yīng)不高于0.5mg，失重應(yīng)不多于0.5mg。測(cè)定同步雙樣時(shí)，同步雙樣的相對(duì)偏差不應(yīng)大于允許的最大相對(duì)偏差。（3）樣品稱重方式改變。HJ 836-2017采用整體方式進(jìn)行稱重，將采樣頭作為一個(gè)整體放到十萬分之一天平上稱重。這就避免了裝取過濾介質(zhì)過程中的損失，也避免了黏附在采樣嘴及采樣管前段的損失。

2 常見問題

在廢氣顆粒物采樣時(shí)，有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)沒有對(duì)相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行詳細(xì)解釋，很多情況下采樣人只是機(jī)械完成任務(wù)不明白其中的道理。下面從測(cè)點(diǎn)的位置和數(shù)目、移動(dòng)采樣、等速采樣、采樣頻次和時(shí)長(zhǎng)等四個(gè)問題進(jìn)行梳理。

2.1 測(cè)點(diǎn)的位置和數(shù)目

在確定測(cè)點(diǎn)位置和數(shù)目時(shí)，矩形煙道是把斷面分成一定份數(shù)的等面積小塊，其中心即為測(cè)點(diǎn)，比較簡(jiǎn)單;圓形煙道標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定是把斷面分成一定數(shù)量的等面積同心環(huán)，按面積再平分各圓環(huán)，其測(cè)點(diǎn)在兩條垂直相交的直徑線與平分圓環(huán)線的交點(diǎn)上，各測(cè)點(diǎn)位置可按下式計(jì)算[1]。矩形煙道的分塊和測(cè)點(diǎn)數(shù)見表1，圓形煙道分環(huán)及測(cè)點(diǎn)數(shù)見表2[2]。

式中：Ai為第i測(cè)點(diǎn)的位置;D為采樣處煙道的內(nèi)徑;n為測(cè)點(diǎn)總個(gè)數(shù);m為依次取奇數(shù)。

2.2 移動(dòng)采樣

用一個(gè)過濾介質(zhì)在各個(gè)測(cè)點(diǎn)上移動(dòng)采樣，每點(diǎn)時(shí)間相等不少于3min，求出采樣斷面的平均濃度[3]。

煙道中的顆粒物不像氣態(tài)污染源可以看成均勻分布，只在中心點(diǎn)采樣。受到自身重力作用以及速度場(chǎng)的影響，垂直煙道中，顆粒物濃度兩邊高中間低;水平煙道中，上面低下面高[4]。因此，為了得到具有帶代表性的樣品，移動(dòng)采樣是很好的一個(gè)方式。

2.3 等速采樣

采樣嘴平面正對(duì)廢氣氣流，使進(jìn)入采樣嘴的氣流速度與測(cè)點(diǎn)的廢氣流速相等[5]。

煙道中氣體分子質(zhì)量可以忽略不計(jì)，幾乎沒有慣性，容易改變方向，而顆粒物質(zhì)量較大，慣性較大，難以改變方向。當(dāng)采樣流速大于測(cè)點(diǎn)流速時(shí)，采樣嘴邊緣以外的部分氣流被抽入采樣儀，作為采樣體積的一部分，而其中的顆粒物受慣性影響繼續(xù)向前進(jìn)，沒有吸附在過濾介質(zhì)上，從而導(dǎo)致顆粒物濃度偏低;相反，當(dāng)采樣流速小于測(cè)點(diǎn)流速時(shí)，顆粒物濃度偏高[6]。因此，只有在采樣流速等于測(cè)點(diǎn)流速即等速采樣時(shí)，氣體和顆粒物才會(huì)按照測(cè)點(diǎn)的實(shí)際情況進(jìn)入采樣嘴，所得到的顆粒物濃度才最接近真實(shí)濃度。

2.3.1 維持等速采樣的方法

維持顆粒物等速采樣的方法有普通型采樣管法（預(yù)測(cè)流速法）、皮托管平行測(cè)速采樣法、動(dòng)壓平衡型采樣管法和靜壓平衡型采樣管法等四種。目前皮托管平行測(cè)速采樣法是我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)方法，也是最常用的方法。這種方法煙道具有適應(yīng)性強(qiáng)、測(cè)量參數(shù)多、精度高、便攜易操作等優(yōu)點(diǎn)。