GB T 16157-1996 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法发布实施国家环境保护局发布前言为执行国家和地方大气污染物排放标准规范固定污染源有组织排放的监测特别是样品采集方法制定本标准本标准规定的颗粒物的测定内容包括了采样测定及计算固定污染源监测一般应照此执行除非有关排放标准或分析方法标准另有规定如火电厂在其排放标准铬硫酸雾铅或其他金属及其化合物等在其分析方法标准另有规定也应遵守气态污染物排放监测复杂本标准规定的采样内容应理解为一般性要求采样时还应遵守有关排放标准和气态污染物分析方法标准的具体规定固定污染源竣工验收监测和日常监督性监测的工况及频次要求本标准并不特别涉及监测时还需引用有关排

2、放标准监测规范及国家环境保护局关于建设项目竣工验收监测的规定由于锅炉排放监测工况要求不是在其排放标准中规定的而是在其烟尘测试方法中规定的因此即使批准发布了本标准仍将锅炉烟尘测试方法予以保留但不应理解为本标准与它有任何矛盾实施监测时除执行规定外不详之处仍可引用本标准除此之外工业炉窑烟尘测试方法已被本标准所包涵自本标准实施之日起工业炉窑烟尘测试方法即行废止本标准委托中国环境监测总站解释本标准由国家环境保护局科技标准司提出本标准由中国预防医学科学院环境卫生与卫生工程研究所负责起草本标准主要起草人刘光铨常德华周扬胜周光发刘江中华人民共和国国家标准固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法国家环境保

3、护局批准实施主题内容和适用范围本标准规定了在烟道烟囱及排气筒以下简称烟道等固定污染源排气中颗粒物的测定方法和气态污染物的采样方法本标准适用于各种锅炉工业炉窑及其他固定污染源排气中颗粒物的测定和气态污染物的采样定义颗粒物颗粒物是指燃料和其他物质在燃烧合成分解以及各种物料在机械处理中所产生的悬浮于排放气体中的固体和液体颗粒状物质气态污染物气态污染物是指以气体状态分散在排放气体中的各种污染物标准状态下的干排气标准状态下的干排气是指在温度为压力为条件下不含水分的排气测定与计算内容排气参数温度压力水分含量成分的测定排气密度和气体分子量的计算排气流速和流量的测定排气中颗粒物的测定和排放浓度排放率的计算排气

4、中气态污染物的采样和排放浓度排放率的计算采样的基本要求采样工况应在生产设备处于正常运行状态下进行或根据有关污染物排放标准的要求在所规定的工况条件下测定采样位置和采样点采样位置采样位置应优先选择在垂直管段应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位采样位置应设置在距弯头阀门变径管下游方向不小于倍直径和距上述部件上游方向不小于倍直径处对矩形烟道其当量直径式中为边长对于气态污染物由于混合比较均匀其采样位置可不受上述规定限制但应避开涡流区如果同时测定排气流量采样位置仍按选取采样位置应避开对测试人员操作有危险的场所采样孔在选定的测定位置上开设采样孔采样孔内径应不小于采样孔管长应不大于不使用时应用盖板管堵或管帽封闭

5、图图图当采样孔仅用于采集气态污染物时其内径应不小于图带有盖板的采样孔图带有管堵的采样孔图带有管帽的采样孔单位单位单位对正压下输送高温或有毒气体的烟道应采用带有闸板阀的密封采样孔图图带有闸板阀的密封采样孔对圆形烟道采样孔应设在包括各测定点在内的互相垂直的直径线上图对矩形或方形烟道采样孔应设在包括各测定点在内的延长线上图图图圆形断面的测定点图长方形断面的测定点图正方形断面的测定点采样平台采样平台为检测人员采样设置应有足够的工作面积使工作人员安全方便地操作平台面积应不小于并设有高的护栏采样孔距平台面约为采样点位置和数目圆形烟道将烟道分成适当数量的等面积同心环各测点选在各环等面积中心线与呈垂直相交的两

6、条直径线的交点上其中一条直径线应在预期浓度变化最大的平面内如当测点在弯头后该直径线应位于弯头所在的平面内图图圆形烟道弯头后的测点对符合要求的烟道可只选预期浓度变化最大的一条直径线上的测点对直径小于流速分布比较均匀对称并符合要求的小烟道可取烟道中心作为测点不同直径的圆形烟道的等面积环数测量直径数及测点数见表原则上测点不超过个表圆形烟道分环及测点数的确定烟道直径等面积环数测量直径数测点数测点距烟道内壁的距离见图按表确定当测点距烟道内壁的距离小于时取图采样点距烟道内壁距离表测点距烟道内壁距离以烟道直径计测点号环数矩形或方形烟道将烟道断面分成适当数量的等面积小块各块中心即为测点小块的数量按表的规定选取

7、原则上测点不超过个表矩方形烟道的分块和测点数烟道断面积等面积小块长边长度测点总数烟道断面面积小于流速分布比较均匀对称并符合要求的可取断面中心作为测点当烟道布置不能满足要求时应增加采样线和测点排气参数的测定排气温度的测定测量位置和测点按和确定一般情况下可在靠近烟道中心的一点测定仪器热电偶或电阻温度计其示值误差应不大于水银玻璃温度计精确度应不低于最小分度值应不大于测定步骤将温度测量元件插入烟道中测点处封闭测孔待温度稳定后读数使用玻璃温度计时不能抽出烟道外读数排气中水分含量的测定排气中水分含量应根据不同的测量对象选用冷凝法干湿球法或重量法中的一种方法测定采样位置及测点按和确定在靠近烟道中心的一个测点

8、上采样冷凝法原理由烟道中抽取一定体积的排气使之通过冷凝器根据冷凝出来的水量加上从冷凝器排出的饱和气体含有的水蒸汽量计算排气中的水分含量测定装置及仪器测量排气中水分含量的采样系统如图所示它由烟尘采样管冷凝器干燥器温度计真空压力表转子流量计和抽气泵等部件组成烟尘采样管用不锈钢制成内装滤筒用以除去排气中的颗粒物详见冷凝器由不锈钢制作用于分离贮存在采样管连接管和冷凝器中冷凝下来的水冷凝器总体积应不小于冷凝管有效长度应不小于贮存冷凝水容器的有效容积应不小于排放冷凝水的开关应严密不漏气温度计精确度应不低于最小分度值应不大于干燥器用有机玻璃制作内装硅胶其容积应不小于用于干燥进入流量计的湿烟气真空压力表精确度

9、应不低于用于测定流量计前气体压力转子流量计精确度应不低于抽气泵当流量为时其抽气能力应能克服烟道及采样系统阻力当流量计量装置放在抽气泵出口端时抽气泵应不漏气量筒滤筒采样管冷凝器温度计干燥器真空压力表转子流量计累积流量计调节阀抽气泵图冷凝法测定排气水分含量装置测定步骤将冷凝器装满冰水或在冷凝器进出水管上接冷却水将仪器按图所示连接检查系统是否漏气如发现漏气应分段检查堵漏直到满足检漏要求流量计量装置放在抽气泵前的其检漏方法有两种方法一在系统的抽气泵前串一满量程为的小量程转子流量计检漏时将装好滤筒的采样管进口不包括采样嘴堵严打开抽气泵调节泵进口处的调节阀使系统中的压力表负压指示为此时小量程流量计的流量如

10、不大于则视为不漏气方法二检漏时堵严采样管滤筒夹处进口打开抽气泵调节泵进口的调节阀使系统中的真空压力表负压指示为关闭连接抽气泵的橡皮管在内如真空压力表的指示值下降不超过则视为不漏气在仪器携往现场前已按上述方法进行过检漏的现场检漏仅对采样管后的连接橡皮管到抽气泵段进行检漏流量计量装置放在抽气泵后的检漏方法在流量计量装置出口接一三通管其一端接型压力计另一端接橡皮管检漏时切断抽气泵的进口通路由三通的橡皮管端压入空气使型压力计水柱压差上升到堵住橡皮管进口如型压力计的液面差在内不变则视为不漏气抽气泵前管段仍按前面的方法检漏打开采样孔清除孔中的积灰将装有滤筒的采样管插入烟道近中心位置封闭采样孔开动抽气泵以左

11、右的流量抽气同时记录采样开始时间抽取的排气量应使冷凝器中的冷凝水量在以上采样时每隔数分钟记录冷凝器出口的气体温度转子流量计读数流量计前的气体温度压力以及采样时间如系统装有累积流量计应记录开始采样及终止采样时的累积流量采样结束将采样管出口向下倾斜取出采样管将凝结在采样管和连接管内的水倾入冷凝器中用量筒测量冷凝水量计算式中排气中的水分含量体积百分数大气压力冷凝器中的冷凝水量流量计前气体压力冷凝器出口饱和水蒸气压力可根据冷凝器出口气体温度从空气饱和时水蒸气压力表中查得转子流量计读数采样时间流量计前气体温度测量状态下抽取烟气的体积干湿球法原理使气体在一定的速度下流经干湿球温度计根据干湿球温度计的读数和

12、测点处排气的压力计算出排气的水分含量测量装置及仪器干湿球法采样装置见图烟道干球温度计湿球温度计保温采样管真空压力表转子流量计抽气泵图干湿球法测定排气水分含量装置采样管见干湿球温度计精确度应不低于最小分度值应不大于真空压力表转子流量计抽气泵等的技术要求同测定步骤检查湿球温度计的湿球表面纱布是否包好然后将水注入盛水容器中打开采样孔清除孔中的积灰将采样管插入烟道中心位置封闭采样孔当排气温度较低或水分含量较高时采样管应保温或加热数分钟后再开动抽气泵以流量抽气当干湿球温度计温度稳定后记录干球和湿球温度记录真空压力表的压力计算排气中水分含量按式计算式中排气中水分含量体积百分数温度为时饱和水蒸气压力根据值由

13、空气饱和时水蒸气压力表中查得湿球温度干球温度通过湿球温度计表面的气体压力大气压力测点处排气静压重量法原理由烟道中抽取一定体积的排气使之通过装有吸湿剂的吸湿管排气中的水分被吸湿剂吸收吸湿管的增重即为已知体积排气中含有的水分量采样装置及仪器重量法测量排气中水分含量的装置见图头部带有颗粒物过滤器的加热或保温的气体采样管详见型吸湿管图或雪菲尔德吸湿管图内装氯化钙或硅胶等吸湿剂真空压力表精确度应不低于温度计精确度应不低于最小分度值应不大于烟道过滤器加热器吸湿管冷却水槽真空压力表温度计转子流量计抽气泵图重量法测定排气水分含量装置图形吸湿管图雪菲尔德吸湿管转子流量计精确度应不低于测量范围抽气泵流量为时抽气能

14、力应能克服烟道及采样系统阻力当流量计量装置放在抽气泵出口端时抽气泵应不漏气天平感量应不大于准备工作将粒状吸湿剂装入型吸湿管或雪菲尔德吸湿管内并在吸湿管进出口两端充填少量玻璃棉关闭吸湿管阀门擦去表面的附着物后用天平称重采样步骤将仪器按图连接检查系统是否漏气检查漏气的方法是将吸湿管前的连接橡皮管堵死开动抽气泵至压力表指示的负压达到时封闭连接抽气泵的橡皮管如真空压力表的示值在内下降不超过则视为系统不漏气将装有滤料的采样管由采样孔插入烟道中心后封闭采样孔对采样管进行预热打开吸湿管阀门以流量抽气同时记下采样开始时间采样时间视排气的水分含量大小而定采集的水分量应不小于记下流量计前气体的温度压力和流量计读数

15、采样结束关闭抽气泵记下采样终止时间关闭吸湿管阀门取下吸湿管擦去吸湿管表面的附着物后用天平称重计算排气中水分含量按式计算式中排气中水分含量的体积百分数吸湿管吸收的水分质量测量状况下抽取的干气体体积转子流量计读数采样时间流量计前气体温度流量计前气体压力大气压力在标准状态下水蒸气所占有的体积排气中等气体成分的测定采用奥氏气体分析仪或等效的仪器法测定采样位置及测点按和确定可在烟道近中心处一点上采样奥氏气体分析仪法原理用不同的吸收液分别对排气的各成分逐一进行吸收根据吸收前后排气体积的变化计算出该成分在排气中所占的体积百分数采样装置及仪器带有滤尘头的内径的聚四氟乙烯或不锈钢采样管二连球或便携式抽气泵球胆或

16、铝箔袋奥氏气体分析仪图进气管干燥器三通旋塞梳形管旋塞缓冲瓶吸收瓶温度计水套管量气管胶塞水准瓶图奥氏气体分析仪试剂各种化学试剂分析纯氢氧化钾溶液将氢氧化钾溶于的蒸馏水中将上述溶液装入吸收瓶中焦性没食子酸碱溶液称取焦性没食子酸溶于蒸馏水中氢氧化钾溶于水中将两种溶液装入吸收瓶内混合为了使溶液与空气完全隔绝防止氧化可在缓冲瓶内加入少量液体石腊铜氨络离子溶液称取氯化铵溶于水中过滤于装有铜丝或铜粒的细口瓶中再加氯化亚铜将瓶口封严放数日至溶液褪色使用时量取上述溶液和浓氨水混匀装入吸收瓶中封闭液含硫酸的氯化钠饱和溶液约加甲基橙指示液取装入吸收瓶其余的溶液装入水准瓶内采样步骤将采样管二连球或便携式抽气泵与球胆或

17、铝箔袋连好将采样管插入到烟道近中心处封闭采样孔用二连球或抽气泵将烟气抽入球胆或铝箔袋中用烟气反复冲洗排空次最后采集约烟气样品待分析分析步骤检查奥氏气体分析仪的严密性将吸收液液面提升到旋塞的下标线处关闭旋塞各吸收瓶中的吸收液液面应不下降打开三通旋塞提高水准瓶使量气管液面位于刻度处关闭三通旋塞再降低水准瓶量气管中液位经不发生变化取气样将盛有排气样的球胆或铝箔袋连接奥氏气体分析器进气管将三通旋塞联通大气抬高水准瓶使量气管液面至处然后将旋塞联通烟气样品降低水准瓶使量气管液面降至零处再将旋塞联通大气提高水准瓶排出气体反复次以冲洗整个系统排除系统中残余空气将旋塞联通气样取烟气样品取样时使量气管中液面降到刻

18、度稍下并保持水准瓶液面与量气管液面在同一水平面上关闭旋塞待气样冷却左右后提高水准瓶使量气管内凹液面对准刻度线分析分析的顺序是稍提高水准瓶再打开旋塞将气样送入吸收瓶往复抽送烟气样品次后将吸收瓶的吸收液液面恢复至原位标线关闭旋塞对齐量气管和水准瓶液面读数为了检查是否吸收完全打开旋塞重复上述操作往复抽送气样次关闭旋塞读数两次读数相等表示吸收完全记下量气管体积该体积为被吸收后气体的体积用吸收瓶分别吸收气体中的氧一氧化碳和吸收过程中放出的氨气操作方法同读数分别为和分析完毕将水准瓶抬高打开旋塞排出仪器中的烟气关闭旋塞后再降低水准瓶以免吸入空气计算排气各成分的体积百分含量计算如下二氧化碳氧一氧化碳氮式中分别

19、为被吸收液吸收后烟气体积的剩余量是所取的烟气体积排气压力的测定排气的压力一般是指其静压测定排气静压的仪器及方法见排气密度和气体分子量的计算排气密度的计算排气密度和其分子量气温压力的关系由下式计算式中排气的密度排气气体的分子量大气压力排气的静压排气的温度标准状态下湿排气的密度按下式计算式中标准状态下湿排气的密度湿排气气体的分子量排气中氧一氧化碳二氧化碳氮气和水的分子量干排气中氧一氧化碳二氧化碳氮气的体积百分数排气中水分含量的体积百分数测量状态下烟道内湿排气的密度按式计算式中测量状态下烟道内湿排气的密度排气的静压排气气体分子量的计算排气气体分子量的计算已知各成分气体的体积百分数和其分子量排气气体的

20、分子量按式计算式中排气气体的分子量某一成分气体的体积百分数某一成分气体的分子量干排气气体分子量的计算干排气气体的分子量按式计算湿排气气体分子量的计算湿排气气体分子量按式计算排气流速流量的测定测量位置及测点按照和的要求选定原理排气的流速与其动压平方根成正比根据测得某测点处的动压静压以及温度等参数由式计算出排气流速测量装置及仪器图标准型皮托管标准型皮托管标准型皮托管的构造如图所示它是一个弯成的双层同心圆管前端呈半圆形正前方有一开孔与内管相通用来测定全压在距前端倍直径处外管壁上开有一圈孔径为的小孔通至后端的侧出口用于测定排气静压按照上述尺寸制作的皮托管其修正系数为如果未经标定使用时可取修正系数为标准型皮托管的测孔很小当烟道内颗粒物浓度大时易被堵塞它适用于测量较清洁的排气型皮托管型皮托管的结构见图它是由两根相同的金属管并联组成测量端有方向相反的两个开口测定时面向气流的开口测得的压力为全压背向气流的开口测得的压力小于静压按照图设计要求制作的型皮托管其修正系数为制作尺寸与上述要求有差别的型皮托管的修正系数需进行校正其正反方向的修正系数相差应不大于型皮托管的测压孔开口较大不易被颗粒物堵塞且便于在厚壁烟道中使用图型皮托管斜管微压计斜管微压计用于测定排气的动压其精确度应不低于最小分度值应不大于