第四节大气污染源监测 大气污染源 指向大气环境排放有害物质或对环境产生有害影响的场所 设备和装置 是导致大气中污染物的发生源 一 大气污染源的类型固定污染源系指烟道 烟囱及排气筒等 废气中含有固态的烟尘和粉尘 也有气态和气溶胶态等多中有害物质 流动污染源系指汽车 柴油机车等交通运输工具 其排放废气中也含有烟尘和某些有害物质 含大量烟尘和有害物质 一 大气污染源及监测内容 二 监测的作用 目的和方法 监测作用 检查排放的废气中有害物质含量是否符合国家或地方的排放标准和总量控制标准 评价净化装置及污染防治设施的性能和运行情况 为空气质量评价和管理提供依据 监测目的 处理好污染源 环境和人群健康这一大体系 了解污染物 排放量 特点 对人的影响等 制订排污标准 排放量 提出治理方案 二 监测的作用 目的和方法 监测方法 对于固定污染源的监测 按照国家标准 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法 执行 规定了采样 测定及计算方法 适用各种炼炉 工业炉窑及其他固定污染源排气 三 监测要求 进行监测时 要求生产设备处于正常运转状态下 对因生产过程而引起排放情况变化的污染源 应根据其变化特点和周期进行系统监测 测定锅炉烟尘浓度 稳定运行 负荷不低于85 汽车尾气监测 应测定不同行驶状态下尾气污染物含量 四 监测内容 废气排放量 m3 h污染物质排放量 kg h污染物质排放浓度 mg m3注意 在计算废气排放量和污染物质排放浓度时 都使用标准状态下的干气体体积 一 固定污染源样品的采集 1 采样位置采样位置应选在气流分布均匀稳定的平直管段上 避开弯头 变径管 三通管及阀门等易产生涡流的阻力构件 此外 还应注意操作地点的方便 安全 二 污染源样品的采集 一 固定污染源样品的采集 2 采样点数目根据烟道的形状 尺寸和流速分布确定 表4 10圆形烟道的分环数和各点距离烟道内壁的距离 表4 11矩形烟道分块和测点数 圆形烟道矩形 或方形 烟道 二 污染源样品的采集 动画圆形烟道采样点布设 不同直径圆形烟道的等面积环数 采样点数及采样点距离烟道内壁的距离 见179页表4 10 动画矩形 或方形 烟道采样点布设 将烟道断面分成一定数目的等面积矩形小块 各小块中心即为采样点位置 小矩形数目可根据烟道断面面积大小确定 见180页表4 11 一 固定污染源样品的采集 3 气态污染物的采样方法对于固定污染源 可采用化学采样法 原理 通过采样管将样品抽到装有吸收液的吸收瓶或装有固体吸收剂的吸收管 真空瓶或注射器中 吸收液或吸收剂中样品经化学分析或仪器分析得出污染物含量 二 污染源样品的采集 一 固定污染源样品的采集 4 颗粒物的采样将采样管由采样孔插入烟道 是采样嘴正对气流 按颗粒物等速采样法采样 根据采样管滤筒上所补集到的颗粒物量和同时抽取的气体量 计算出排气颗粒物浓度 二 污染源样品的采集 二 流动污染源样品的采集 汽车是一种重要而又典型的流动污染源 其尾部排出的废气中含有CO NOx HC 碳氢化合物 等污染物 对城市空气质量产生很大的不良影响 由于汽车数量极大 现在还不可能对每一辆行驶中的汽车作全面的排气监测 有关工作仅集中在制订排气法规时所作的台架试验 故此 汽车排气的取样中不存在采样点布设及采样时间 频度等问题 目前对汽车尾气的采集 国外专有采样设备 二 污染源样品的采集 一 基本状态参数的测量 三 固定污染源监测 烟气的基本状态参数 烟气的体积 温度 压力 通过这几个基本状态参数 可计算出烟气流速 烟尘及有害物质浓度 其中 烟气体积V 采样流量Q 采样时间t采样流量Q 测点烟道断面S 烟气流速v而烟气流速又由烟气温度和压力决定 所以 只要计算出烟气温度和压力 即可计算出其他参数 1 温度的测量 对于直径小 温度不高的烟道 可使用长杆水银温度计 测量时 应将温度计球部放在靠近烟道中心位置 读数时不要将温度计抽出烟道外 对于直径大 温度高的烟道 要用热电偶测温毫伏计测量 烟气的压力 全压p 静压ps和动压pd静压是单位体积气体所具有的势能 表现为气体在各个方向上作用于器壁的压力 动压是单位体积气体具有的动能 是使气体流动的压力 全压是气体在管道中流动具有的总能量 三者的关系为 p ps pd 2 压力的测量 标准皮托管 只适用于含尘量少的烟气 特点 具有较高的测量精度 其校正系数近似等于1 如果烟气中烟尘浓度大 易被堵塞 测压管 标准皮托管 测压管 S型皮托管 S型皮托管 适用于测烟尘含量较高的烟气 特点 由两根相同的金属管并联组成 其测量端有两个大小相等 方向相反开口 测量烟气压力时 一个开口面向气流 接受气流的全压 另一个开口背向气流 接受气流静压 由于气体绕流的影响 测得的静压比实际值小 因此 在使用前必须用标准皮托管进行校正 采样头 采样管 S形皮托管 热电偶 压力计 U型管压力计 p g h 压力计 倾斜式微压计 K 修正系数 mmH2O 测定步骤 仪器调至水 液柱内无气泡 液面至零点 测压管的测压口伸进烟道 对准气流方向 测压管与压力计相连 压力计读数 按相应公式计算压力 S型皮托管和标准皮托管与倾斜式微压计测量烟气压力的连接方法 标准皮托管和与U形压力计测量烟气压力的连接方法 式中 Ms 烟气的相对分子量 kg kmol KP 皮托管校正系数 ts 烟气温度 pa 大气压力 Pa ps 烟气静压 Pa pd 烟气动压 Pa va 常温常压下通风管道内的空气流速 m s 3 测量状况下烟气流速 vs 的计算 当烟气成分与空气接近 露点温度35 55 绝对压力为97 103kPa 接近常温条件 排气流速可简化为 标准状况下干烟气流量 4 烟气流量的计算 测量状况下烟气流量 式中 A 测定断面面积 m2 测定断面的湿气平均流速 m s ts 烟气温度 pa 大气压力 Pa ps 烟气静压 Pa xsw 排气中水分含量 体积分数 与大气相比 烟气中的水蒸气含量较高 变化范围较大 为便于比较 监测方法规以除去水蒸气后标准状态下的干烟气为基准表示烟气中有害物质的测定结果 含湿量的测定方法 冷凝法 重量法 干湿球法 5 含湿量的测定 5 含湿量的测定 1 冷凝法 从烟道采样点抽取一定量的烟气 使之通过冷凝器 冷凝水量再加上从冷凝器中排出的饱和气体含有的水蒸气量 即可计算出排气中的水分 P184上公式 5 含湿量的测定 2 重量法 从烟道采样点抽取一定体积的烟气 使之通过装有吸湿剂的吸湿管 则烟气中的水蒸气被吸湿剂吸收 吸湿管的增重即为所采烟气中的水蒸气重量 然后代入公式计算含湿量 P184下公式常用吸湿剂有 CaCl2 CaO Al2O3 P2O5 硅胶 过氯酸镁等 5 含湿量的测定 3 干湿球法 气体流经干湿球温度计 根据其读数以及有关压力 可计算烟气水分含量 P185上公式 原理 抽取一定体积烟气通过已知重量的捕尘装置 如滤筒 根据捕尘装置采样前后的重量差和采样体积计算烟尘的浓度 等速采样法 测定烟气 烟尘浓度必须采用等速采样法 即烟气进入采样嘴的速度应与采样点烟气流速相等 否则 过大 过小均会造成测定误差 采样类型 移动采样 定点采样和间断采样 二 烟尘浓度的测定 不同采样速度时颗粒物运动状况示意图 采样类型 移动采样 为测定烟道不同断面上烟气中烟尘的平均浓度 用同一个尘粒捕集器在已确定的各采样点上移动采样 在各点的采样时间相同 这是目前普遍采用的方法 定点采样 为了解烟道内烟尘的分布状况和确定烟尘的平均浓度 在同一断面上每个采样点分别采样 即每个采样点采集一个样品 间断采样 用于有周期性变化的排放源 即根据工况变化情况 分时段采样 求出时间加权平均浓度 1 等速采样法方法之一 预测流速 普通采样管 法 原理 在采样前先测出采样点的烟气温度压力 含湿量 计算出烟气流速 再结合采样嘴直径计算出等速采样条件下各采样点的采样流量 采样时 通过调节阀按照计算出的流量采样 适用对象 适用烟气流速比较稳定的污染源 由于预测流量法测定烟气流速与采样不是同时进行 1 采样 预测流速 普通采样管 法 由采样管 捕集器 流量计 抽气泵等组成 常见的采样管 原理 将S型皮托管 采样管和热电偶温度计固定插入同一采样点 根据预先测得的烟气静压 含湿量和当时测得的动压 温度等参数 结合选出的采样嘴直径 由编有程序的计算器及时计算出等速采样流量 迅速调节转子流量计至所要的读数 特点 测定流量和采样同时进行 适用于工况易发生变化的烟气 减小了由于烟气流速改变而带来的采样误差 2 等速采样法方法之二 皮托管平行测速采样法 原理 利用装置在采样板上的孔板差压与皮托管指示的采样点烟气动压相平衡来实现等速采样 工况发生变化时 通过双联斜管微压计的指示 可即时调节采样流量 随时保持等速采样条件 特点 不需要预先测出烟气流速 状态参数和计算出等速采样流量 而通过调节压力即可进行等速采样 操作简便 且跟踪烟气速度变化 随时保持等速采样 精度高 3 等速采样法方法之三 等速管法 压力平衡法 2 烟尘浓度计算 式中 Vnd 标准状态下干烟气体积 L q v 采样流量 L min Rsd 干烟气的气体常数 J m3 K pa 大气压力 Pa pr 转子流量计前烟气表压 Pa t 采样时间 min Tr 转子流量计前气体温度 K 计算出采样滤筒采样前后重量之差m 烟尘重量 计算出标准状况下的采样体积 在采样装置的流量计前装有冷凝管和干燥管的情况下 干烟气的采样体积按下公式计算 干烟气与干空气近似时 式中 烟气中烟尘浓度 mg m3 m 测得烟尘质量 g Vnd 标准状态下干烟气体积 L 式中 烟气中烟尘平均浓度 mg m3 v1 v2 vn 各采样点烟气流速 m s 1 2 n 各采样点烟气中烟尘浓度 mg m3 A1 A2 An 各采样点所代表的截面积 m2 定点采样时 烟尘浓度计算 采样类型不同 公式计算不同 移动采样时 三 烟尘 或气态污染物 排放速率的计算 排放速率 kg h 式中 烟尘 或气态污染物 的浓度 mg m3 qVm 标准状态下干烟气流量 m3 h 四 烟气黑度的测定 1 林格曼黑度图法 用林格曼烟气黑度计观测烟气示意图 林格曼烟气黑度图 2 测烟望远镜法3 光电测烟仪法 烟道排气组分 气体组分和微量有害气体组分 目的 考察燃料燃烧情况 为烟尘测定提供计算烟气密度 分子量等参数的数据 有害气体 CO 氮氧化物 硫氧化物 硫化氢等 五 烟气组分的测定 1 烟气样品的采集 不需多点采样 只要在靠近烟道中心的任何一点采样即可 也不用等速采样 2 烟气主要组分的测定 奥氏气体分析器吸收法仪器分析法测定3 烟气中有害组分的测定 表4 12 汽车是一种重要而又典型的流动污染源 其尾部排出的废气中含有CO NOx HC 碳氢化合物 等污染物 对城市空气质量产生很大的不良影响 由于汽车数量极大 现在还不可能对每一辆行驶中的汽车作全面的排气监测 有关工作仅集中在制订排气法规时所作的台架试验 故此 汽车排气的取样中不存在采样点布设及采样时间 频度等问题 汽车排气中污染物的含量与其行驶状态有关 空转 加速 匀速和减速等行驶状态下排气中污染物含量均应测定 四 流动污染源监测 汽车尾气测试 一 汽车怠速CO CH的测定 怠速工况的条件 发动机旋转 离合器处于结合位置 油门 脚踏板和手油门 位于松开位置 变速器位于空挡位置 风门全开测定方法 用非色散红外气体分析仪进行测定 测定时 先将汽车发动机由怠速加速至0 7额定转速 维持30秒再降至怠速状态 插入取样探头 维持10秒 在30秒内读取最高和最低值 如为多个排气管 应取各排气管测定值的算术平均值 排放标准 GB14761 5 93 HC 碳氢化合物 体积浓度值以正己烷计 汽油车怠速污染物排放限量 摘自GB14761 5 93 二 汽车尾气中NOx的测定 在汽车尾气排气管处用取样管将废气引出 用采样泵 经冰浴 冷凝除水 玻璃棉过滤器 除油污 烟尘 抽取到100mL注射器中 然后将抽取的气样经氧化管注入冰乙酸 对氨基苯磺酸 盐酸萘乙二胺吸