火電廠煙塵濃度測量的不確定度評定

趙全中 李青

(內蒙古電力科學研究院 內蒙古呼和浩特 010020 北方聯合電力有限責任公司達拉特發電廠 內蒙古伊克昭盟達拉特旗 014300)

根據國家技術標準《GB16157-1996固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態污染物采樣方法》，測試火電廠煙氣煙塵濃度，并對測量的不確定度進行評定，以保證測量的質量。

1 測量儀器、方法和過程

在適當的煙道位置開采樣口，測量煙道面積、煙氣溫度、濕度和環境大氣壓。采樣前接通并預熱儀器后，輸入采樣時間、煙道形狀、截面積，根據煙道截面積大小確定采樣點數。測量煙氣溫度、濕度、煙氣靜壓和環境大氣壓。測量煙氣流速并讀取空氣過量系數，根據測量結果確定采樣嘴型號。設定采樣時間長度，將采樣槍裝上已知重量的濾筒采樣，按在規定時間內改變采樣點，1只濾筒采樣完成后，更換濾筒，共采3只濾筒。采樣結束后，保存好濾筒以便回實驗室稱重。稱量濾筒采樣終重量。計算煙道的煙塵濃度。

煙道煙塵濃度測量值C用下式計算：

式中，C—煙道煙塵濃度，mg/Nm3；Ba—環境大氣壓，Pa；W1—濾筒初重，mg；Ps——煙氣靜壓，Pa；W2—濾筒終重，mg；ts—煙氣溫度，℃；V—煙氣體積，L；Xsw—煙氣濕度，%；O2—煙氣含氧量，%；

分析公式（1）可知，煙道煙塵濃度測量結果C的不確定度來源主要包括：樣品濾筒采樣前后的重量W1和W2測量不準；樣品體積V測量不準；剩余含氧量X測量不準；環境大氣壓Ba和煙氣靜壓Ps測量不準；煙氣溫度測量不準；煙氣濕度測量不準。煙道煙塵濃度測量結果C的合成標準不確定度可以直接用相對標準不確定度計算

2 煙塵凈重ΔW的標準不確定度評定

煙塵凈重ΔW的標準不確定度評定包括濾筒初重W1和濾筒終重W2的標準不確定度評定。此外還包括3次采樣的離散性引入的不確定度分量。

2.1 濾筒初重不確定度分量

濾筒初重W1由BS224型電子天平（最大允差為±0.1mg）測量。每個濾筒初重W1和濾筒終重W2是取兩次測量的平均值給出的。濾筒初重標準不確定度mg，濾筒終重W2的標準不確定度uB0.058mg，濾筒終重W的標準不確定度u(W)2C2與濾筒初重W1的標準不確定度uC(W1)相同。

2.2 采樣點的離散性引入的煙塵凈重ΔW的標準不確定度uL(ΔW)

試驗測得煙塵凈重ΔW平均值的標準偏差為：

煙塵凈重ΔW的測量離散性引入的不確定度分量uL(ΔW)為：

煙塵凈重ΔW的測量合成標準不確定度u(ΔW)包括3個不確定度分量：濾筒初重W1的合成標準不確定度uC(W1)、濾筒終重W2的合成標準不確定度uC(W2)和離散性引入的煙塵凈重ΔW的標準不確定度uL(ΔW)。u(ΔW)可以采用方和根方法合成：

2.3 煙塵凈重ΔW測量的相對合成標準不確定度u'(ΔW)

3 過剩空氣系數α＝21-O2的標準不確定度評定

煙氣含氧量O2用嶗應3012型自動煙塵(氣)測試儀測量，其不確定度來源包括2部分：自動煙塵測試儀引入測量不確定度；采樣點的離散性引入的測量不確定度。

測試儀測量剩煙氣含氧量O2的最大允差為±0.1%，其標準不確定度分量

煙氣含氧量O2平均值的標準偏差為：

煙氣含氧量O2測量的平均值為%，煙氣含氧量O2測量的相對合成標準不確定度=0.0137過剩空氣系數α＝21-O2的合成標準不確定度

4 煙氣體積V的標準不確定度評定

煙氣體積V用嶗應3012型自動煙塵(氣)測試儀測量，其不確定度來源包括兩部分：自動煙塵測試儀引入測量不確定度；采樣點的離散性引入的測量不確定度。嶗應3012型自動煙塵(氣)測試儀測量流量量程為10—60L/min，準確度為±2.5%，測試時一般采樣體積為500L~800L取其中值650L。那么，煙氣體積的允差為±16.25L。其標準不確定度分量uB（V）為：

煙氣體積V的不確定度分量

5 煙氣靜壓P測量的標準不確定度評定

煙氣靜壓P用嶗應3012型自動煙塵(氣)測試儀測量，其不確定度來源包括自動煙塵測試儀引入測量不確定度和采樣點的離散性引入的測量不確定度。

嶗應3012型自動煙塵測試儀測量煙氣靜壓P的準確度為±4%Pa，煙氣靜壓P的采樣測試范圍是-2KPa～2KPa。其標準不確定度分量Pa，采樣點的離散性引入標準不確定度6.19Pa，采樣點的離散性引入標準不確定度uL(Ps)

煙氣靜壓不確定度分量uL(Ps)=T×s(Ps)=1.32×11.55=15.25Pa

煙氣靜壓Ps測量的合成標準不確定度

煙氣靜壓P的平均值為P軈=89641Pa，其相對合成標準不確定度為：

6 煙氣溫度ts的標準不確定度評定

煙氣溫度ts用嶗應3012型自動煙塵(氣)測試儀測量，其不確定度來源包括兩部分：自動煙塵測試儀引入測量不確定度；采樣點的離散性引入的測量不確定度。

測試儀測量煙氣溫度ts的最大允差為±1℃。其標準不確定度分量

煙氣溫度ts的測量離散性引入的不確定度分量uL(ts)為：

煙氣溫度ts測量的合成標準不確定度u(ts)可以采用方和根方法合成：

7 煙氣濕度的標準不確定度評定

煙氣濕度Xsw用嶗應3012型自動煙塵(氣)測試儀測量，其不確定度來源包括2部分：自動煙塵測試儀引入測量不確定度；采樣點的離散性引入的測量不確定度。

測試儀測量煙氣濕度Xsw的準確度為±0.1%。儀器準確度引入的相對標準不確定度分量=0.0577%，標準不確定度分量uB(Xsw)=0.0577×9.4=0.542%

煙氣濕度Xsw平均值的標準偏差為：

測量離散性引入的不確定度分量uL(Xsw)=T×s(Xsw)=1.32×0.35=0.462%

煙氣濕度Xsw測量的合成標準不確定度

8 煙道煙塵濃度測量結果C的合成標準不確定度

煙道煙塵濃度測量結果C的相對標準不確定度為：

將計算值C＝141.1mg/Nm3代入式中，可計算出煙道煙塵濃度測量結果C的合成標準不確定度mg/Nm3。

9 煙道煙塵濃度測量結果C的擴展不確定度U(C)

取包含因子k＝2(置信概率95%)，煙道煙塵濃度測量結果C的擴展不確定度 U(C)為：U(C)=kuC(C)=2×5.25=10.5mg/Nm3。

10 結論

煙道煙塵濃度C測量結果：C＝141.1mg/Nm3，監測煙道煙塵濃度C的擴展不確定度：10.5mg/Nm3包含因子k＝2，置信概率p＝95%。

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