現(xiàn)行煙道氣監(jiān)測(cè)工作存在的問(wèn)題探討

劉云偉

（云南省楚雄州環(huán)境監(jiān)測(cè)站，云南 楚雄675000）

1 引言

煙道氣（包括工業(yè)爐窯、鍋爐及其它排放空氣污染物的排氣筒）監(jiān)測(cè)是環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中一個(gè)重要的組成部分，甚至可以說(shuō)是環(huán)境監(jiān)測(cè)中監(jiān)測(cè)頻率最高的項(xiàng)目，筆者從事煙道氣監(jiān)測(cè)多年，在工作實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)方法和儀器存在一些問(wèn)題，在此作簡(jiǎn)單論述探討，供監(jiān)測(cè)從業(yè)人員、儀器生產(chǎn)廠家、標(biāo)準(zhǔn)制訂部門參考。

2 采樣方法存在的問(wèn)題

2.1 圓形煙道采樣位置問(wèn)題

GB／T1615－1996《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》（以下簡(jiǎn)稱“采樣方法”）中。4.2.4.1“將圓形煙道斷面分成一定數(shù)量的等面積同心圓環(huán)、各測(cè)點(diǎn)選在各環(huán)等面積中心線與呈相交的兩條直徑線的交點(diǎn)上”，這樣的表述不準(zhǔn)確，至少是不清晰的。正確的表述應(yīng)該是：將圓形煙道斷面分成一定數(shù)量的等面積同心圓環(huán)，將以上各環(huán)再次以同心圓二等分，測(cè)點(diǎn)選在將各環(huán)再次二等分的同心圓（圈）與煙道直徑（一條或垂直相交的兩條）的交點(diǎn)上。也就是說(shuō)，測(cè)點(diǎn)位于等面積劃分線上，而不是中心線。下面進(jìn)行簡(jiǎn)單推導(dǎo)：圖1煙道斷面的示意圖以同心圓二等分，即外環(huán)面積與內(nèi)圈小圓面積相等，AD為煙道直徑（在此只取一條），AO為煙道半徑，A、B、C、D為直徑與圓的交點(diǎn)。

圖1 煙道斷面示意

設(shè)直徑為D，半徑為r，AB＝r2，BO＝r1（小圓半徑），

計(jì)算結(jié)果與“采樣方法”表2規(guī)定的距離相符，也就是說(shuō)測(cè)點(diǎn)為B點(diǎn)、C點(diǎn)，位于等面積劃分線上。如果是一環(huán)，只需進(jìn)行一次劃分，得到2個(gè)測(cè)點(diǎn)，如果是2環(huán)以上，則將上圖外環(huán)以同心圓等面積再次劃分為2部分，內(nèi)圈小圓也用同心圓等面積劃分成2部分，即2分4，新增2個(gè)同心圓，與一條直徑新增4個(gè)交點(diǎn)（測(cè)點(diǎn)），按以上方法推導(dǎo)，4個(gè)測(cè)點(diǎn)距煙道內(nèi)壁的距離分別是 0.067D，0.25D，0.75D，0.933D，與“采樣方法”表2規(guī)定的距離相符，再繼續(xù)4環(huán)分8，形成8個(gè)交點(diǎn)（測(cè)點(diǎn)）。同理3環(huán)分6，5環(huán)分10，分別有6個(gè)和10個(gè)交點(diǎn)（測(cè)點(diǎn)），測(cè)點(diǎn)均在劃分線上。由以上推導(dǎo)可知，“采樣方法”中圓圈位置、測(cè)點(diǎn)位置表述不正確，雖然不是原則性錯(cuò)誤，也不影響監(jiān)測(cè)的操作和結(jié)果，但筆者認(rèn)為作為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，還是應(yīng)該更加嚴(yán)謹(jǐn)為好。

2.2 關(guān)于氣流速度公式

“采樣方法”7.6.1（10）式是正確的，但不具操作性，原因是其中的m（濕排氣分子量）要通過(guò)測(cè)定煙氣中各種氣體的組分獲得，難以做到，實(shí)際工作中不進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括目前使用的各種監(jiān)測(cè)儀器程序設(shè)定，只能選取29為Ms值。也就是說(shuō)該式的正確可行的表達(dá)應(yīng)該是：

此外，7.6.1（11）式由于簡(jiǎn)便，在過(guò)去預(yù)測(cè)流速法中被廣泛使用（目前該方法由于計(jì)算繁瑣已很少使用），用該式計(jì)算的煙氣流速偏低20%以上，似應(yīng)刪除，不應(yīng)出現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

2.3 煙氣靜壓?jiǎn)栴}

目前使用的煙塵采樣儀已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，基本原理是動(dòng)壓平衡自動(dòng)跟蹤等速采樣，采樣的同時(shí)可測(cè)出煙氣動(dòng)壓、靜壓，再通過(guò)相應(yīng)計(jì)算程序（公式）計(jì)算出煙氣流速和流量。“采樣方法“7.5.2b”將S型皮托管插入到煙道中心處，使其測(cè)量端開(kāi)口平行于氣流方向，所測(cè)得的壓力即為靜壓”，筆者認(rèn)為“平行”是錯(cuò)誤的，查閱相關(guān)空氣動(dòng)力學(xué)資料得知，靜壓用S型皮托管不能直接測(cè)得，而是通過(guò)（全壓－kp2動(dòng)壓）計(jì)算得到，目前使用的微電腦自動(dòng)煙塵采樣僅也是這樣設(shè)置程序的，如果是皮托管“平行”測(cè)靜壓，那么在測(cè)動(dòng)壓和全壓時(shí)，應(yīng)翻轉(zhuǎn)90°（開(kāi)口面垂直氣流方向）。也就是說(shuō)靜壓和動(dòng)壓將不能用同一皮托管同時(shí)測(cè)得。而動(dòng)壓和靜壓同為煙氣流速、流量公式中的參數(shù)［見(jiàn)“采樣方法”（10）式、（17）式］，如果不能同時(shí)測(cè)得動(dòng)壓和靜壓（盡管靜壓一般較小，對(duì)結(jié)果影響不大），自動(dòng)采樣儀就不能實(shí)現(xiàn)采樣的同時(shí)得出煙氣流速和流量。反過(guò)來(lái)講，如果自動(dòng)采樣儀器的方法和原理技術(shù)上是可行的，那么“采樣方法”中皮托管“平行”測(cè)靜壓就是錯(cuò)誤的。如果“平行”測(cè)靜壓是正確的，那么儀器的方法和原理就有問(wèn)題。

3 鍋爐出力問(wèn)題

鍋爐出力即單位時(shí)間蒸汽產(chǎn)生量，根據(jù)《鍋爐煙塵測(cè)試方法》（GB5469－91）規(guī)定，出力系數(shù)k也用于濃度的折算，直接關(guān)系到監(jiān)測(cè)結(jié)果，確定出力就成了鍋爐煙塵測(cè)試較關(guān)鍵的因素，確定出力一般有流量計(jì)法、水箱法，水表法，燃料計(jì)算法，在此不一一解釋，最為可靠的是流量計(jì)法，即直讀單位時(shí)間內(nèi)蒸汽流量確定出力。實(shí)際工作中，大部分鍋爐均無(wú)流量計(jì)，水箱法和水表法也不具可操作性，一般只能通過(guò)單位時(shí)間燃料消耗量簡(jiǎn)單估算，對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性產(chǎn)生很大影響，建議環(huán)保行政部門作硬性規(guī)定，使用鍋爐的單位必須安裝蒸汽流量計(jì)。此外，在不同出力情況下的影響系數(shù)k下限為70%（實(shí)測(cè)出力占設(shè)計(jì)出力的百分?jǐn)?shù)），實(shí)際工作中，經(jīng)常碰到低于70%的情況，所謂大馬拉小車，而企業(yè)并非故意，而是實(shí)際生產(chǎn)能力與設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力偏差較大，鍋爐不需要較大出力，鍋爐長(zhǎng)期處于70%以下運(yùn)行，在這種情況下，如何確定出力系數(shù)呢？標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)有明確規(guī)定。

4 工業(yè)爐窯中干燥爐窯問(wèn)題

《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB139078－1996）規(guī)定了各種爐窯外排廢氣污染的實(shí)測(cè)濃度或折算濃度。其中只有熔煉爐，鐵礦燒結(jié)爐以實(shí)測(cè)濃度計(jì)，依據(jù)是什么呢？長(zhǎng)期工作實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，干燥爐窯排放的廢氣中O2百分比往往在20%左右，與空氣相近，而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定過(guò)量空氣系數(shù)為1.7，有時(shí)實(shí)測(cè)濃度幾十毫克折算后變成 幾千毫克，實(shí)在費(fèi)解，是否干燥爐窯應(yīng)按實(shí)測(cè)濃度計(jì)，應(yīng)作進(jìn)一步研究。

5 在線監(jiān)測(cè)與常規(guī)煙氣監(jiān)測(cè)比對(duì)問(wèn)題

目前在我國(guó)煙到氣在線監(jiān)測(cè)設(shè)施紛紛上馬，幾乎大型污染源都安裝了在線監(jiān)測(cè)儀，型號(hào)眾多，有國(guó)產(chǎn)、有進(jìn)口。為此，國(guó)家規(guī)定了對(duì)在線設(shè)備的比對(duì)監(jiān)測(cè)，具體方法是用常規(guī)儀器與在線儀器對(duì)同一時(shí)段內(nèi)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，檢驗(yàn)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性。以煙塵為例，由于儀器工作原理、方法不同，特別是煙道直徑較大時(shí)斷面上各點(diǎn)濃度、流量相差較大，而在線設(shè)備在斷面上的采樣點(diǎn)并不明確也不能兼顧斷面各點(diǎn)，而常規(guī)儀器采樣是在煙道斷面直徑上分點(diǎn)測(cè)試，由此造成數(shù)據(jù)可比性較差。尤其在低濃度情況下，由于比對(duì)時(shí)間較短（比對(duì)監(jiān)測(cè)規(guī)定的時(shí)間是5min的數(shù)據(jù)）差異就更大。因此，建議修改比對(duì)方法：比如延長(zhǎng)比對(duì)監(jiān)測(cè)時(shí)間（特別在低濃度情況下），確認(rèn)在線監(jiān)測(cè)采樣頭在煙道斷面上的位置等。

6 某些監(jiān)測(cè)儀器存在的問(wèn)題

“采樣方法”中采樣標(biāo)況體積的計(jì)算公式：

這個(gè)公式是正確的。筆者實(shí)際工作中使用過(guò)多家廠家生產(chǎn)的煙塵采樣儀，如TH－880F（武漢天虹），WT－60B（青島嶗山總廠）3012H（青島嶗山應(yīng)用所）均為目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的主流機(jī)型，其中后兩種儀器采用作為采樣標(biāo)況體積的計(jì)算程序（詳見(jiàn)儀器說(shuō)明書），這個(gè)公式是不準(zhǔn)確的，由于使用該公式，采樣標(biāo)況體積的示值偏低10%～20%（可以用兩個(gè)公式計(jì)算比較得出），用偏低的標(biāo)況體積計(jì)算煙塵濃度（或其它污染物），也就相應(yīng)偏高10%～20%，這是一個(gè)很大的偏差，應(yīng)進(jìn)行修正，實(shí)際操作中，可從儀器上讀出流量計(jì)前壓力和溫度手工計(jì)算標(biāo)體，當(dāng)然最好是提請(qǐng)儀器生產(chǎn)廠家修改程序。

7 結(jié)語(yǔ)

“采樣方法”存在一定的錯(cuò)誤，但非原則性、科學(xué)性錯(cuò)誤，不會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生大的影響，但不夠嚴(yán)謹(jǐn)準(zhǔn)確，建議修訂；鍋爐出力問(wèn)題也可以說(shuō)不是技術(shù)問(wèn)題，而是管理問(wèn)題，建議作硬性規(guī)定；干燥爐窯建議以實(shí)測(cè)濃度計(jì)；在線監(jiān)測(cè)比對(duì)問(wèn)題建議改進(jìn)方法；某些監(jiān)測(cè)儀器存在程序設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響監(jiān)測(cè)結(jié)果，應(yīng)予以改進(jìn)。

［1］國(guó)家環(huán)境保護(hù)局，國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局.固定原排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法（GB／T16157－1996）［S］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1996.

［2］何兆德，張長(zhǎng)春.鍋（窯）爐運(yùn)行管理及測(cè)試技術(shù)實(shí)用手冊(cè)［M］.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1993.

［3］國(guó)家環(huán)境保護(hù)局.鍋爐煙塵測(cè)試方法（GB5468－91）［S］.北京：國(guó)家環(huán)境保護(hù)局，1991.

［4］國(guó)家環(huán)保總局.工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB9078－1996）［S］.北京：國(guó)家環(huán)境保護(hù)局，1991.