固定污染源廢氣監測過程中風量的衰減

摘要：固定源廢氣流量作為污染物排放速率計算的關鍵參數，因此準確測定尤為重要。而監測過程中的遇到廢氣流量衰減問題，給數據審核和監督管理帶來一定的困難，本文主要通過理論分析介紹了幾種前期解決措施以供參考。

關鍵詞：固定源廢氣;廢氣流量;風量衰減

中圖分類號：X831 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）06-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.06.091

Analysis on the attenuation of air volume in the process of monitoring exhaust gas from fixed pollution sources

Shi Linghui

（Shaanxi Zexi Testing Service Co.，Ltd.，Xian Shaanxi 710100，China）

Abstract：As the key parameter of pollutant emission rate calculation，the flow rate of fixed source exhaust gas is very important.However，the problem of exhaust gas flow attenuation in the process of monitoring brings some difficulties to data audit and supervision management.This paper mainly introduces several preliminary solutions for reference.

Key words：Fixed source waste gas;Waste gas flow;Air volume attenuation

固定源監測過程中經常會遇到廢氣流量和額定風機風量出入較大或者嚴重超出合理范圍內，甚至環保設備前后風量相差較大等風量問題，這些問題嚴重影響了數據的準確性，給數據審核和監督管理帶來一定的困難。文獻資料對于廢氣量監測過程中出現的問題涉及較少，本文主要就環境監測過程中廢氣流量（以下簡稱廢氣量）變化問題做一簡單探討。

1 廢氣量的影響因素

根據環境監測相關技術規范可知，固定源廢氣監測一般用S型皮托管的測量方法來測量排氣參數，工況下廢氣量計算公式如下：

Q=Vs×F×3600 （1）

式中：Q——實測廢氣量，m3/h;

Vs——實測廢氣流速，m/s;

F——測點煙道截面積，m2。

Vs=KP×√（2Pd/Ps） （2）

式中：KP——皮托管修正系數，S型皮托管修正系數一般為0.84±0.01;

Pd——排氣動壓，Pa;

Ps——排氣靜壓，Pa。

由以上公式可以看出，理論廢氣量主要與排氣的動靜壓有直接關系，因此廢氣量的變化主要是集中在壓力的變化上。

2 監測過程中存在的問題

（1）實測廢氣量與額定風量不符，一般超出風機額定風量范圍。

（2）環保設施前后廢氣量相差大于10%，導致污染物去除效率計算失真。

3 淺析產生原因

在保證手動監測設備正常的情況下，污染企業廢氣量變化較大的原因可能是由以下幾方面因素導致的，具體情況還需要具體分析。

（1）監測點位設置不合理，監測點如果設置在湍流區那極有可能導致測量結果不準確，沒有代表性，出現廢氣量急劇變化的可能。

（2）企業所選風機不能滿足實際運行需要，風機的安裝位置對廢氣量也有一定的影響。

（3）排氣管線布局不合理，冗余太多，變徑、彎頭、三通太多。

（4）凈化設備前后監測孔距離太遠。

（5）凈化設備選型不合理。

4 廢氣量衰減理論分析

廢氣量主要是由風機來提供的，通過排氣管道來輸送到大氣環境。本次主要以風機本身的風量衰減和管道系統本身的風量衰減為主要分析對象來對排氣管道風量變化做一簡單探討。

4.1 風機本身風量的衰減分析

根據風機壓力計算公式，風機的壓力與風機的轉速、直徑和空氣密度有關：

（3）

式中：P1——為標準狀態下的風機壓力（Pa）;

n1——為標準狀態下的風機轉速（r/min）;

ρ1——為標準狀態下的空氣密度（kg/m3）;

P2——為溫度變化后的風機運行壓力（Pa）;

n1——溫度變化后風機的轉速（r/min）;

ρ1——為溫度變化后的空氣密度（kg/m3）;

d1——為標準狀態下風機的直徑（m）;

d2——為溫度變化后風機的直徑（m）。

對于同一臺且轉速相同風機而言，應該有d1=d2，聯系氣體狀態方程及查閱文獻可知，風量越小且全壓越大的風機，溫度變化越大，風量的變化越大，因此風機本身風量的衰減與溫度變化較大。

4.2 管道系統風量變化分析

4.2.1 管道的沿管摩擦阻力

根據流體力學原理，空氣在管道內流動時，單位長度管道的摩擦阻力按下式計算：

（4）

式中：Rm——單位長度摩擦阻力，Pa/m;

ν——風管內空氣的平均流速，m/s;

ρ——空氣的密度，kg/m3;

λ——摩擦阻力系數;

Rs——風管的水力半徑，m。

由上式可知，在管道一定的情況下，摩擦阻力的大小與氣體的流速的二次方成正比，而流速又與壓力有一定的關系。

4.2.2 管道局部阻力

為適應多變的布局，企業排氣管道經常會安裝彎頭、三通等配件。氣體經過這類配件時，由于邊壁或流量的改變，引起了流速的大小、方向或分布的變化，由此產生的能量損失，稱為局部損失，也稱局部阻力。局部阻力主要可分為兩類：（1）流量不改變時產生的局部阻力，如空氣通過彎頭、漸擴管、漸縮管等;（2）流量改變時所產生的局部阻力，如空氣通過三通等。局部阻力可按下式計算：

（5）

式中：Z——局部阻力，Pa;

ξ——局部阻力系數;

υ——氣體平均流速，m/s;

ρ—空氣密度，kg/m3。

上式表明，局部阻力與氣體平均流速的平方成正比，當材料、配件數量一定的情況下局部阻力系數通常都是通過實驗確定的常數。

4.2.3 其他阻力

（1）污染企業必須加裝凈化設備，因此必須考慮凈化設備的安裝帶來的風量損失。由于企業類型不同，凈化設備的類型也不盡相同，引進的阻力也不相同，可依凈化設備前后實際測量的壓力差為依據來判定，本文不再詳述。

（2）生態環境標準對于污染源的排氣筒高度有明確要求，而企業排氣管道實際安裝過程中不能保證百分百不漏氣，因此難免在實際運行過程中存在管道漏風影響，該處應考慮5%～10%直接壓力損失。

5 建議

綜上分析可知，固定源排氣管線中的廢氣量損失來自四方面，即風機本身、沿管阻力、局部阻力、其他阻力，其內在表現主要集中在排氣管線中壓力的間接損失和直接損失上，要全面準確的解決該問題，需從以下幾個方面考慮：（1）風機的選型時需要充分考慮企業的實際情況，計算相關阻力，設計壓力時要有一定的余量，以滿足壓力損失所帶來的風量衰減;（2）排氣管道的設計是否合理，盡量減少冗余的管道和配件，以減小摩擦阻力和局部阻力帶來壓力損失;（3）監測孔設置的合理性也是導致廢氣量失真的一種重要因素，因此在設置監測孔時一定要考慮在滿足監測規范的同時是否合理有效，使誤差盡可能降到最低;（4）選用合適的管線材料，對排氣管線的連接處進行密封，盡可能地減少直接壓力的損失。

參考文獻

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收稿日期：2020-05-07

作者簡介：史靈輝（1990-），男，漢族，本科學歷，助理工程師，研究方向為環境監測與管理。