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固定污染源廢氣低濃度顆粒物監(jiān)測實驗室分析和常見故障分析

日期:2017-11-06 信息來源:本站

一 實驗室分析




       1、采樣頭的擦拭應在通風柜進行,注意擦拭方法。

        采樣頭的擦拭要求是在通風柜進行,擦拭時候所用的試劑為丙酮,具有腐蝕性,一是要注意安全,二是密封鋁箔有褶皺,應順著褶皺的方向從下往上擦試。

       2、稱重:恒溫恒濕環(huán)境、同一設備、同一個人。

       稱重是實驗室分析中非常重要的環(huán)節(jié)。先對樣品進行烘干,然后平衡,最后稱重。稱重時一定要保證采樣前和采樣后的樣品,保持在相同溫度和濕度的環(huán)境條件,最好是用同一臺天平稱重,人員最好是同一個人,會減少系統(tǒng)誤差。

        3、實驗室空白

       實驗室空白在標準和規(guī)范未提到。樣品出現(xiàn)負增重的情況,樣品實際上采集的量比現(xiàn)場分析的要高。

      實驗室空白是該批樣品前處理好之后,留一到兩個樣品放在實驗室不帶到現(xiàn)場。樣品采集完之后,留在實驗室的空白樣,與樣品同時烘干、平衡和稱重處理,檢查實驗室空白樣品的偏差,如果偏差超出0.5mg,那么該批采集的樣品數(shù)據(jù)不可信。



二 常見故障分析

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       觀察圖1和圖2用紅線標識出兩個界面不同之處。這兩個界面是儀器正常工作的兩個界面,其流速、煙溫等參數(shù)基本一致,為什么計算流量、實測流量,計前壓力不一樣?因為這兩個采樣方式選擇的采樣嘴不同,圖1選的φ10采樣嘴。圖2是φ6的采樣嘴。

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       1、泵不轉(zhuǎn):無流速、儀器故障現(xiàn)場采樣時會遇到泵不轉(zhuǎn)的情況,其中原因之一,采用等速采樣的原理,當未監(jiān)測到動壓,沒有流速,泵不會運轉(zhuǎn)。    

       圖3是沒有動壓,沒有流速,泵不運轉(zhuǎn)的情況。圖4雖然動壓為零,但計算流量為5L/min。這是因為儀器有防倒吸的功能。嶗應的儀器當流速當計算流量低于5L/min時,會自動開啟防倒吸功能。這防倒吸的功能可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況和需求選擇是否啟動。      




       2、暫停保護:連接管折、采樣嘴堵、濾膜濕、采樣頭裝兩張濾膜、采樣嘴選擇偏大

       儀器暫停保護功能的作用是保護儀器在過載狀態(tài)下強制運轉(zhuǎn)而損壞儀器。所以當儀器運行過程中出現(xiàn)一些特殊情況達到儀器負載上限時,會自動暫停。導致儀器過載的原因,一是連接管折了,現(xiàn)場采樣時空間較小,管路放在地上,有可能被踩了或是被東西壓住,造成管路折的情況會出現(xiàn)負壓突然增大;二是采樣嘴堵了,有時用抹布堵采樣孔,最外面的采樣點,有可能泵的抽力把抹布或毛巾角吸到里面去,造成采樣嘴堵塞;三是濕度比較大的情況,采樣一段時間后濾膜或鋁箔濕了,阻力變大,而導致儀器過載停機保護;四是低濃度采樣頭需要封裝,將兩張鋁箔放在同一個采樣頭中,導致阻力非常大;五是采樣嘴偏大。

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       圖5界面最左上角狀態(tài),出現(xiàn)紅色暫停狀態(tài),界面中參數(shù)計壓是-54kPa,計算流量要求58.5L/min,但實際采樣流量僅為18.5L/min。該界面上功率為100%。即儀器功率達到100%,但采樣流量還是無法跟蹤計算流量,在這種狀態(tài)下出現(xiàn)儀器暫停保護。

       圖6界面最左上角狀態(tài),也是出現(xiàn)紅色暫停狀態(tài),界面中參數(shù)計壓是-15.22kPa,儀器功率達到100%。計算流量已經(jīng)達到了103.7L/min,實測流量100.9L/min,儀器功率達到100%,采樣流量還是無法跟蹤計算流量,在這個情況下儀器也會暫停。


       圖7界面在采樣時什么都沒接,包括汽水分離器,界面中參數(shù)計壓是-32.08kPa,正常界面計壓大約6kPa。如果不接后取樣管和汽水分離器,那么計壓約為1kPa。主機上有一個過濾芯,有可能過濾芯用一段時間之后繼承太多阻力太大造成。

       圖8界面說明系統(tǒng)有漏氣的地方,因為圖1中采樣流量55L/min,如果只連接上采樣頭取樣管和汽水分離器,計壓大約在6kPa左右。而該界面計壓只有-1.75kPa,很明顯系統(tǒng)漏氣。




       3、無流速:連接管折、連接管破裂、連接管堵塞、測點有渦流、主機故障

       在監(jiān)測時會遇到無流速的情況。一是連接皮托管的兩個軟管可能折了或連接管有破裂或連接管堵塞;二是測點采樣嘴所處位置,可能存在渦流;三是主機出現(xiàn)故障。四是在現(xiàn)場采樣時皮托管兩個軟管接反了,或取樣管的方向反了,有可能出現(xiàn)流速是零的情況。

       如何來判斷沒有流速是不是主機出現(xiàn)故障。把主機上△P皮托管的兩個軟管都拔下來,用手指堵住△P正接嘴,看一下動壓是否有數(shù)值顯示,如果有數(shù)值,說明儀器測量流速的功能是正常的。

       還有一種可能就是,超低排放濕法脫硫除塵。皮托管兩個軟管里面的會有水冷凝。如果水聚積較多,會形成水滴把管堵了,以致出現(xiàn)無流速情況。




       4、流速偏大:連接管折、連接管破裂、連接管堵塞、主機故障

       出現(xiàn)流速偏大的情況,可能是由于連接軟管折、連接軟管破裂、連接軟管堵塞、管路進水、主機故障。

除上述原因外,還有可能調(diào)零時兩個接嘴沒有懸空,或者調(diào)零時管子都接好了,取樣管沒有放到煙道里,但是調(diào)零時管子有折的情況,調(diào)靈調(diào)偏了也會出現(xiàn)沒有流速,或是流速偏大的情況。因此儀器調(diào)零時,盡量把主機面板上兩個軟管拔下來,進行調(diào)零。調(diào)零結(jié)束確認后,再把軟管插上,避免出現(xiàn)調(diào)零異常。如果在采樣現(xiàn)場風比較大,應注意調(diào)零時,兩個壓力接嘴盡量在避風的方向,不要讓風產(chǎn)生的壓力給調(diào)零造成偏差。




       5、煙塵濃度偏低(甚至負增重):漏氣(采樣氣路系統(tǒng)、采樣孔)、稱量、取樣管方向、跟蹤率超差、濾膜破損、采樣位置(或布點)不規(guī)范、流速偏差

煙塵濃度偏低甚至出現(xiàn)負增重情況。造成問題的原因有以下幾點:

       (1)系統(tǒng)漏氣,現(xiàn)場采樣氣路連接好之后一定要檢查氣密性。

       (2)實驗室分析時,稱重時可能有偏差。

       (3)現(xiàn)場取樣時,取樣管的方向放置錯誤,采樣嘴要求正對氣流方向。

       (4)濾膜有破損。在組裝濾膜時未仔細觀察濾膜有破損。再者就是煙道里濕度比較大,樣品采集一段時間后,濾膜濕了,而儀器負載能力較大時可能將濾膜抽破。所以標準中要求,當煙道中氣體的濕度達到一定程度應進行加熱。

       (5)采樣點位置或是選點不規(guī)范,流速不均勻,顆粒物分布沒有規(guī)律性,而造成煙塵濃度偏低或偏高。





       6、煙塵濃度偏高:采樣嘴刮壁、鹽類、稱量、采樣位置(或布點)不規(guī)范、流速偏差、跟蹤率超差、冷凝水倒灌、采樣頭擦拭不干凈。

       煙塵濃度測試偏高的原因,和煙塵的偏低基本相同。不同的是:

       (1)冷凝水倒灌,在采樣時取樣管會有一部分冷凝水,當移動取樣管或者取樣管從煙道中取出來時,可能會不小心使取樣投的方向向下傾斜,采樣管中的水會倒灌,流到濾膜上。取樣管中的雜質(zhì)會凝結(jié)在濾膜上,導致煙塵濃度偏高。嶗應的低濃度取樣管已經(jīng)改進,在取樣管前段加了一個限肼,當取樣管向下傾斜時,冷凝水不會倒灌到濾膜上。

       (2)采樣頭擦拭不干凈,擦采樣頭時可能沒注意,擦拭用的紙巾上的纖維可能沾附在采樣頭上。或擦拭時方向不對,把采樣頭外面的顆粒擦插到密封鋁箔里邊了。再就是采樣頭的外表面沒有擦拭干凈,尤其是一些特殊的工況,鹽類的雜質(zhì)較多,可能會沾附在采樣頭上,且還比較硬,導致濃度偏高。



7、關于全程空白樣品

       全程空白的目是給整個采樣過程質(zhì)量控制的參考。

       DB37/T 2537-2014中對全程空白有要求。當在采全程空白高于1mg/m3時,本次采集的樣品是無效的。在數(shù)據(jù)處理時全程空白是不參與計算的。實際檢測濃度值不需要減去全程空白濃度值。



三 質(zhì)量保證和質(zhì)量控制

       1、屬于國家強制檢定目錄內(nèi)的工作計量器具以及分析天平、皮托管系數(shù)等其他儀器設備必須按期送計量部門檢定,經(jīng)檢定合格并取得檢定證書后方可用于監(jiān)測工作。

       用于監(jiān)測的儀器屬于強檢,必須有檢定的合格證。否則獲取的數(shù)據(jù)是無效的,沒有法律效應。

       2、監(jiān)測儀器的溫度、壓力、流量,皮托管系數(shù),分析天平等應定期進行校準。

       對于監(jiān)測儀器的溫度、壓力、流量等參數(shù)以及皮托管系數(shù),還有分析天平,要進行定期的校準,即對儀器進行自校。

       建議每臺儀器建一個校準維護檔案,把儀器的校準時間、維護時間、檢定時間及相關的參數(shù)數(shù)據(jù)記錄下來。

       3、采樣系統(tǒng)氣密性檢驗

       氣密性檢驗分為兩部分,一是在實驗室對整套設備進行檢驗。二是現(xiàn)場對整個系統(tǒng)進行檢驗。因為煙塵采樣器采用的采樣泵大多是刮板泵,刮板泵是不密封的,現(xiàn)場采樣檢查氣密性時,重點檢主機外的球連接系統(tǒng)就可以。

       4、應嚴格檢查皮托管和采樣嘴,發(fā)現(xiàn)變形或損壞者不能使用。

       皮托管和采樣嘴是現(xiàn)場監(jiān)測時等速跟蹤非常重要的兩個部件,一旦發(fā)現(xiàn)皮托管前端變形或采樣嘴變形,不能繼續(xù)使用。此外應注意,運輸采樣管過程中,要把標配的皮托管橡膠帽蓋好。

       5、采樣時皮托管的全壓孔和采樣嘴要正對氣流方向,偏差不得超過10度。

       采樣時皮托管的方向非常重要,如果方向偏差較大,測的流速偏差就很大,達不到等速跟蹤要求。

       6、皮托管中的冷凝水會造成流速測量偏差,連接顆粒物采樣器的軟管管路中的冷凝水會造成采樣系統(tǒng)阻力大,需隨時觀察,冬季采樣時更需注意,防止結(jié)冰。

       建議每次采完一個樣品后,把軟管里的水輕輕甩一甩。

       7、采樣前采樣嘴應先背向氣流方向插入管道,開始采樣的同時旋轉(zhuǎn)采樣嘴使其正對準氣流方向。采樣結(jié)束,應先將采樣嘴背向氣流,迅速抽出管道,防止管道負壓將塵粒倒吸。

       (1)在采樣即將結(jié)束時,就可以把取樣管先從煙道里往外取。

       (2)建議采樣時從最里邊的點一個一個往外側(cè),最后一個點那就隔著采樣孔比較近,取出來的時候速度就會加快一些。

       (3)如果負壓比較大,建議啟動防倒吸功能。

       8、采樣前后不得直接用手接觸采樣頭,采樣結(jié)采樣頭從取樣管上取下后,裝上保護帽并放入專用袋中,采樣嘴朝上放入樣品箱中,運送過程中不可倒置,盡量避免震動。

       采樣嘴朝上放置,防止采集到采樣頭中的顆粒物傾斜或倒置,造成樣品的損失。

       9、采用整體稱重時,稱量結(jié)束后應檢查濾膜是否破碎現(xiàn)象,如果有,樣品作廢。

       10、等速率的平均值應控制在92 %~108 %。

       DB37/T 2537-2014中對等速率的的要求,是控制在92~108%。在有些行業(yè)標準上,規(guī)定是90~110%。 

       采樣數(shù)據(jù)報表上,有等速率或跟蹤率的指標,作為數(shù)據(jù)質(zhì)控的一個指標。如果等速率或跟蹤率小于92%,或大于108%,采樣數(shù)據(jù)是無效的。

       11、當排氣中含有水滴、水氣接近飽和或飽和,濾膜托架應加熱,保持溫度在105 ℃~110 ℃。

       加熱功能在低濃度采樣時是非常關鍵的。使用加熱功能就能保證在濕度較大的工況下正常的采集完成樣品。

       之前采樣時,很多工況會遇到樣品采集一段時間之后,儀器停機保護。如果取樣管選擇加熱功能,就會避免出現(xiàn)這種情況。

       12、采樣體積不小于1m3

       山東地標中要求采樣體積不能小于1m3,特別強調(diào)對于執(zhí)行顆粒物排放限值低于20mg/m3的固定污染源。這里的采樣體積是標況采樣體積。




問題匯總

       (1)對采樣濾膜的要求有哪些。

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      (2)采樣前采樣嘴應先背向氣流方向插入管道,開始采樣的同時旋轉(zhuǎn)采樣嘴使其正對準氣流方向。如果一開始就正對氣流方向,對數(shù)據(jù)影響大嗎?或者什么情況下影響大?

       如果采樣一開始就正對氣流,顆粒物就會撞擊進入采樣嘴,測量結(jié)果會產(chǎn)生正偏差。對結(jié)果的影響程度,跟工況等有關系。還有就是操作的時間問題,如果在開始采樣之前放入煙道內(nèi)時間越長,對測量結(jié)果影響越大。

       

       (3)山東省地標要求萬分之一的天平,而國標(未發(fā)布)使用的的十萬分之一的天平。如果一直要用萬分之一的天平稱量,系統(tǒng)誤差是否就可以消除,不用再考慮天平所帶來的誤差?

       如果國家標準一旦發(fā)布,就盡量選用十萬分之一的天平,目前國標正式稿暫未發(fā)布,用地方標準要求得萬分之一天平是可以滿足的。在山東省地標的編制說明里有對稱量偏差數(shù)據(jù)總結(jié)的表格,如果能夠滿足相關的條件要求,萬分之一的天平還是可以的。

      

       (4)因為是整體稱重,整體質(zhì)量遠大于濾膜的增重,是否有措施保障整體采樣器對增重的影響?

       天平的稱量都可以滿足,所以在制定山東省地標時,包括國家標準時都考慮到了這個問題。山東省地標對采樣頭整體重量有一個控制,要求不超過20g。

       嶗應的采樣頭選用的是純鈦材質(zhì),這種材質(zhì)的優(yōu)點,是耐腐蝕性特別好,而且密度比不銹鋼低了很多,整體重量也就低很多。嶗應的整體采樣頭總重量不超過15g。嶗應之前的采樣頭,就是前段是焊接的那種,整體重量不超過18g。

       

       (5)有個新的天然氣鍋爐,使用嶗應的3012 H-D儀器,檢測二氧化硫5000+,這個是不是考慮有CO影響?CO值在多少會對二氧化硫產(chǎn)生影響?

       定單位電解法由于交叉干擾,比如CO對二氧化硫的正干擾、二氧化氮對二氧化硫的負干擾等問題都存在。儀器在選配了相應的傳感器會對干擾進行補償,但不會完全消除。因受每個傳感器自身的特性和各個工況干擾氣體濃度的大小不一樣,有可能補償不夠或補償過了,造成所測試的各種氣體濃度偏離真值。這是定點位電解法傳感器目前的弊端。

       由于現(xiàn)在大部分燃煤鍋爐都改造成燃氣鍋爐,會出現(xiàn)燃氣鍋爐燃燒不充分,而產(chǎn)生一氧化碳,如果現(xiàn)場監(jiān)測儀器沒配置一氧化碳傳感器,那儀器顯示的二氧化硫濃度會較高或很高,影響監(jiān)測結(jié)果,建議在用的定點位電解法儀器加裝一氧化碳傳感器,消除一氧化碳對二氧化硫的正干擾影響,防止被檢單位說:我沒燒煤怎么會產(chǎn)生那么高的二氧化硫?

要完全消除這種交叉干擾的問題,最好的方法是用光學儀器,因光學儀器是用光的波段來判斷煙氣成分的大小,不會存在交叉干擾的問題,測試的結(jié)果是比較準確的。用光學儀器測煙氣成分,目前國標是非分散紅外法,山東省根據(jù)目前檢測的瓶頸而領先于國標的紫外差分法。

       在目前光學儀器測污染源的有毒氣體:二硫、一氮、二氮,針對紅外(簡稱)和紫外(簡稱)都比定點位電解法測得更準確。因為國標中定點位電解法的檢出限是15mg,而光學儀器的檢出限是1mg。

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