锅炉烟尘采样检测工作的探讨

锅炉，是指利用各种燃料、电或者其他能源，将所盛装的液体加热到一定的参数，并对外输出热能的设备。它在运行过程会产生的烟尘，而这些烟尘是我国大气环境质量的主要污染源之一，因此，必须要对锅炉烟尘进行治理和控制，而在治理和控制之前，要做好烟尘的采样工作。基于此，本文就锅炉烟尘采样检测工作进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定帮助。
1 测孔位置与测点的设置
1.1 测孔位置与测点设置的基本原则
在烟尘监测中，采样断面、开设采样孔的选择会直接影响到烟尘监测结果。
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6倍直径处，距上述部件上游方向不小于3倍直径处。对于矩形烟道，其当量直径d=2AB/（A+B），式中A，B为边长。采样断面的气流速度在5 m/s以上。但是，在实际的监测中，采样断面并不都是的，有时还需要考虑到采样安全、采样人员所处的工作环境、劳动强度等问题，从而确定采样断面。可选择比较适宜的管段采样，但采样断面与弯头等的距离至少是烟道直径的1.5倍，并应适当增加测点的数量和采样频次。 1.2 不规则烟道测孔位置与测点的设置
不规则烟道定义：凡满足不了《规范》测点位置要求的烟道统称为不规则烟道，或者指达不到“状态”要求的烟道。在现场监测中，遇到的烟道往往会是不规则的，例如，采样断面与弯头等的距离小于烟道直径的1.5倍的不规则矩形烟道、斜管烟道。
解决办法是：对于圆形管道，应增加与*测孔成直角的第二测孔，使得总测点数增加；在不规则矩形烟道中增加若干个等面积小矩形块，小矩形块的面积小于0.05 m2，这样就增加了总的测点数。
在实际中，烟道气流往往是不稳定的，可根据每小块矩形面积上的压力、温度确定等速采样嘴和等速采样流量。斜管烟道等测孔位置及测点应遵循不规则圆形管道或不规则矩形烟道的布点原则。
总之，对不规则烟道测孔位置与测点的设置，尽可能增加测孔和测点数。
1.3 测孔、测点设置的注意事项
开采样孔的基本原则：在选定的测定位置上开设采样孔，采样孔的内径应不小于80 mm，采样孔管长应不大于50 mm。不使用时用盖板、管堵或管帽封闭。对于圆形烟道，采样孔应设在包括各测点在内的互相垂直的直径线上；对于矩形或方形烟道，采样孔应设在包括各测点在内的延长线上。在现场监测中，对于测孔、测点设置，需注意以下事项：①烟道直径过大时，烟气流速会低于5 m/s，一般仪器是不适合的，这时要注意开孔的位置；②湿式除尘器后的测孔位置应在烟道挡水板较远地方，防止烟气中水滴进入采样管；③当测孔在水平烟道上时，要注意水平烟道底部容易有较大颗粒的烟尘堆积层。
2 采样时间、采样嘴的选择
每个测定断面采样次数不得少于3次，每个测点连续采样时间不得少于3 min，但每台锅炉测定时所采集样品累计的总采气量不得少于1 m3，自动采样仪一般具有选嘴功能，但是利用仪器选嘴需要占用一定的时间，在实际工作中可以凭经验人为判断烟气流速来确定采样嘴大小，从而节约时间。采样嘴大小的选择原则是“高流速小采样嘴，低流速大采样嘴”。如果在高流速的烟道中采样时使用大的采样嘴，会产生等速跟踪精度差的问题，甚至导致采样泵负荷过高而损坏；相反，在低流速的烟道中采样时使用小的采样嘴，会使采样流量太小而不能抽取足够的采样体积，降低测定结果的度。因此，采样嘴选择后尽量使采样流量变化范围在20～40 L/min为宜。
3 三种特殊情况下的采样
在引风机后找不到可以使用的采样断面，而在引风机前能够找到比较适合的采样断面。在引风机前的断面处进行烟尘采样，一些蒸发量较大的锅炉，由于强劲的引风在烟道内形成很高的负压，有些可以达到-2 000 Pa以上。在采样结束抽气停止后，如果没有及时将采样管从烟道中取出，在烟道负压的作用下，滤筒中的尘粒就会被部分倒吸入烟道中。因此，采样断面位于引风机前的采样应这样操作：将采样管插入烟道中，对距离采样孔远的采样点首先行采样，然后逐点向外，直至近的一个采样点，采样结束的同时，迅速封闭采样气路，从烟道中快速取出采样管。
同样是受到采样现场条件限制的影响，而把采样孔设在水平烟道的上部，采样时，需要采样管头部朝下插入烟道才能进行。采样结束停止抽气后，滤筒中粒径较大的尘粒在重力作用下会向下坠落，造成误差。对此，可以用以下方法减免：在采样结束前的一两秒时间内，把采样管从烟道中提前取出，并保持采样管头部向上放置。
在测量高含湿量烟道（例如水膜除尘器除尘）过程中，常出现的问题是测量过程中仪器采样流量突然升高，测得的动压也偏高，主要原因是水蒸气在动压管及采样管内冷凝积聚，直至阻塞动压管，引起管内压力升高，仪器也作出相应的流量调整指令。解决办法是：尽量缩短每个样品的采样时间，每采一个样品后，都将采样管疏通一遍并抹干，尽量将采样管持平，防止采样管上的水流向动压管口，在距动压管口15 cm处套一橡皮筋，防止采样管外壁凝结的水流向动压管口。
4 锅炉运行负荷
锅炉烟尘排放浓度与锅炉运行负荷密切相关。烟尘排放浓度是随着负荷率的增加直线上升的。当负荷率为60%，烟尘浓度仅为额定负荷时的30%，或负荷率为80%，烟尘浓度上升到为额定负荷时的65%，再或负荷时，烟尘排放浓度便急剧上升，这也说明为什么在测试烟尘浓度时，必须同时测定负荷。　新锅炉安装后，锅炉出口原始烟尘浓度和烟尘排放浓度的验收测试应在设计出力下进行。
对锅炉烟尘排放浓度的测试，必须在锅炉设计出力70%以上的情况下进行，并分为锅炉运行3年以内和锅炉运行3年以上两种情况，将不同出力实测的烟尘排放浓度乘以表1中所列的出力影响系数K，作为该锅炉额定出力情况下的烟尘排放浓度。对于手烧炉，应在不低于两个加煤周期的时间内测定。
表1 不同运行年限锅炉的出力影响系数
锅炉实测出力占锅炉设计出力的百分数/% 70～75 75～80 80～85 85～90 90～95 ≥95
运行3年以内的
出力影响系数K 1.6 1.4 1.2 1.1 1.05 1
运行3年以上的
出力影响系数K 1.3 1.2 1.1 1 1 1
虽然《锅炉烟尘测试方法》（GB 5468—91）中给出了水箱法、蒸汽流量表法、水表法、耗煤量法等测量锅炉出力的方法，但在实际操作中，上述各种方法的监测条件难以满足。因此，在实际中常用解决方法是：以压力表上的红线刻度为参照，基本就能确定锅炉的负荷。
5 过量空气系数
过量空气系数越大，则因冷空气进入炉膛，炉膛温度就会下降，对燃烧不利，同时，排烟热损失也会增加，使锅炉的热效率降低，烟气量增加，烟气所携带的烟尘量也随之增加。
由下列公式可以看出，折算后的烟尘排放浓度与实测过量空气系数成正比，实测过量空气系数越大，折算后的烟尘排放浓度就越大。
C′ =C·a/a0. （1）
式（1）中：C′ 为折算后的烟尘排放浓度；C为实测烟尘排放浓度；a为实测过量空气系数；a0为排放标准规定的过量空气系数。当a<2时，说明锅炉运行基本正常；当a>2时，说明测点处O2含量过高。
造成a值过高的原因主要有：①运行负荷低，燃料燃烧不充分，O2没有被利用；②管道或除尘器漏风；③鼓风量过大；④测孔密封不严，特别是在负压系统采样，空气被采进来，造成a值偏高。
6 采样注意事项
采样注意事项主要有：①采样前，对采样仪进行检查，并进行系统检漏试验。②采样时，尽可能地把采样孔附近内外积灰清理干净，采样过程中要十分小心，采样嘴千万不要碰烟道管壁，以免积灰吸入滤筒中。③监测采样应当在锅炉运行稳定状态下进行，并有专人负责对工况进行监督；采样嘴和皮托管对准烟气流动方向，偏差不过5°。④烟气含氧量测定与烟尘采样同步进行。
7 结束语
综上所述，锅炉燃烧过程中所排放出的烟尘、烟气是大气污染的主要污染源，这些污染物严重破坏了环境的生态平衡，给人类的生活带来很大的不便，所以，我们要做好对烟尘的采样监测工作，为烟尘的治理和控制提供科学的依据。