關于煙塵測試中不等速因素的確定

徐 沛,史舟平,王朝飛

(銅陵市環境監測站,安徽銅陵 244000)

關于煙塵測試中不等速因素的確定

徐 沛,史舟平,王朝飛

(銅陵市環境監測站,安徽銅陵 244000)

在煙塵測試中,測量儀器不同影響著煙塵測試的結果。就煙塵采樣儀器本身各環節的誤差貢獻率進行探討。

等速采樣;誤差;因素

在煙道氣測試中,為了從煙道中采集具有代表性的煙塵樣品,除合理布點外,還應等速采樣,即氣體進入采樣嘴的氣流速度與測點外氣流速度相等。預測流速法、皮托管平行法、動靜壓平衡法等重量法的煙塵采樣器都是遵循等速采樣原理設計的。關于采樣中的不等速誤差,國標 GB/T16157-1996中給出在 10%范圍內,這是對整個采樣過程而言的,未指出采樣儀器本身各環節的誤差貢獻。對此,我們將以最基礎的預測流速法為例,分析出采樣器各環節的誤差,使采樣人員能有針對性地加以控制,以提高煙塵測試精度。

1 預測流速法煙塵采樣器不等速誤差

在預測流速法煙塵采樣中,待測得煙氣狀態參數各采樣點的流速以及選定采樣嘴直徑,計算出等速采樣條件下各采樣點所需的采樣流量的計算公式是:

其中:

K—常數;

d—采樣嘴直徑,mm;

Vs—煙道內氣體流速,m/s;

B a—大氣壓力,Pa;

Ps—煙道內的靜壓,Pa;

Ts—煙道內煙氣絕對溫度,K;

Tr—轉子流量計前煙氣的絕對溫度,K;

Pr—轉子流量計前煙塵指示壓力,Pa;

Xsw—煙氣中水汽含量體積百分數,%。

根據誤差傳遞公式,可以推出等速采樣流量相對誤差計算公式為:

等式 (2)中右邊共 8項,分別指出了采樣器各個環節在煙塵采樣過程中的誤差大小。

1.1 采樣嘴入口直徑誤差的影響

煙塵采樣器都配有不同孔徑的采樣嘴,采樣嘴越小,誤差越大。目前國內大都使用直徑 ＞6mm的采樣嘴,國標中規定采樣嘴入口直徑偏差應不大于 0.1mm,從造成誤差最大的情況考慮,采樣嘴入口直徑偏差對流速誤差的最大可能為:

1.2 煙氣流速測量誤差的影響

煙氣流速用 S型皮托管和壓差計測量,其計算公式為:

式中:

Kp—皮托管修正系數;

M s—排氣氣體的分子量,kg/kmol。

對于皮托管流速測量誤差的影響,可用誤差傳遞公式計算,在 ISO標準中已對皮托管測流速誤差作了分析,認為在 3%以內。

1.3 大氣壓力的影響

一般大氣壓的測量精度為 0.3Kpa,大氣壓按101.3 Kpa,煙道靜壓取負 2 Kpa,轉子流量計前負壓按 5 Kpa,其大氣壓的影響為:

1.4 煙道靜壓的影響

考慮壓差計的讀數誤差及測壓管放置的角度等因素取 20Pa,煙道靜壓按 2 Kpa計,大氣壓按101Kpa,其誤差為:

1.5 煙氣內煙氣溫度的影響

有的另辟蹊徑，從應用方面對“中國風”加以探討，如王燕晶的《“中國風”歌曲流行現狀及其在對外漢語教學中的應用》③一文探討了具有廣泛的大眾認知度的“中國風”歌曲激發學生的學習興趣、擴大學生的詞匯量、使留學生領略我國深厚的文化底蘊和源遠流長的歷史、培養他們閱讀古典詩文的能力、提高留學生聽力技能方面的重要作用。再如楊孟的《中文歌曲文化意象的解釋與教學應用》④探討了歌曲中出現的文化意象，對其進行定義和分類，對文化意象教學進行反思并提出自己的建議。這些文章都使“中國風”歌曲更具現實意義。

根據溫度計要求,一般示值相對誤差在絕對溫度的 1%以內,即:

1.6 采樣溫度的影響

在等速采樣流量計算中,設轉子流量計前的溫度為 20℃,按估計溫度誤差 5℃計算,此項誤差為:

1.7 轉子流量計前煙氣壓力的影響

在等速采樣流量計算中,此壓力值為預先估計值,若按估計誤差 1.5Kpa考慮,轉子流量計前負壓按 5Kpa計,此時帶來的誤差為:

1.8 煙氣中水汽含量的影響

煙氣中水汽含量的測量,有冷凝法、干濕球法和重量法,不同的測量方法誤差有所不同。工業鍋爐煙塵含濕量一般在 3%左右,電站鍋爐在 6%左右,當含濕量測量誤差為 2%,煙氣含濕量為 6%時,其對流量不等速的影響為:

綜合以上因素,等速采樣流量的最大誤差為:

1.9 小結

通過以上各項的具體計算分析可以看出,在各種因素給煙塵等速采樣帶來的誤差中,以采樣嘴直徑誤差和煙氣流速測量誤差的影響最大,分別達到3.3%和 3.0%;煙道靜壓測量誤差的影響最小,為 0.02%;而煙氣含濕量的影響大小,主要取決于煙氣含濕量測量誤差。由于總誤差的最大值是按極限情況下計算的最大誤差,當正常采樣時采樣流量的不等速誤差實際應在 10%以內。

2 提高等速采樣精度應注意的問題

(1)煙塵采樣中,影響采樣等速的主要誤差是流速測量誤差和采樣嘴入口直徑加工精度,這兩種誤差占總誤差的 55%;因而在煙塵采樣中,采樣嘴的保護以及流速的準確測量是十分關鍵的環節。

(2)為了減少采樣誤差,應盡可能減少等速采樣偏差的影響。一方面,要努力提高煙氣各個參數的測量精度;另一方面,應對使用的采樣嘴進行千分尺校正,以校正后實際孔徑進行等速采樣流量計算。如入口尺寸校正到 0.025mm,采樣嘴直徑誤差引起的不等速偏差可以從 3.3%提高到0.83%,這樣就可以大大提高等速采樣精度。

(3)自動跟蹤煙塵采樣儀器,其采樣精度主要取決于儀器本身的時間響應和跟蹤精度。目前國內兩種跟蹤煙塵采樣儀,動壓平衡法要優于平行管采樣法。

[1]本書編寫組.空氣和廢氣監測分析方法 (第 4版) [M].北京:中國環境出版社,2003.

[2]HJ/T48-1993,煙塵采器技術條件 [S].

[3]于正然,劉光.煙塵煙氣測試使用技術 [M].北京:中國環境出版社,1990.

Specification of Non-isokinetic Sampling Factor in Dust Detection

XU Pei,SH I Zhou-ping,WANG Chao-fei

(Tongling Environmental Monitoring Station,Tongling Anhui 244000 China)

Using different measuring instruments will impact the measuring results in dust detection process.The errors from the different parts of measuring instruments and contribution rates are discussed.

isokinetic sampling;error;factor

X83

A

1673-9655(2010)增 1-0096-02

2009-01-08