鍋(guo)爐，是指利(li)用(yong)各(ge)種燃料、電(dian)或者其他能源，將所盛裝的(de)(de)液體加熱到一(yi)(yi)定的(de)(de)參數，并對外輸出熱能的(de)(de)設備。它在運行過程會產生大量(liang)(liang)的(de)(de)煙(yan)塵，而(er)(er)這些煙(yan)塵是我國大氣環境質量(liang)(liang)的(de)(de)主要污染(ran)源之一(yi)(yi)，因此，必須要對鍋(guo)爐煙(yan)塵進行治(zhi)(zhi)理和控制(zhi)，而(er)(er)在治(zhi)(zhi)理和控制(zhi)之前，要做(zuo)好煙(yan)塵的(de)(de)采樣工(gong)作(zuo)。基于此，本文就鍋(guo)爐煙(yan)塵采樣檢測工(gong)作(zuo)進行了(le)探討(tao)，相信對有關方(fang)面的(de)(de)需要能有一(yi)(yi)定幫(bang)助(zhu)。
1 測(ce)孔位置(zhi)與測(ce)點的設(she)置(zhi)
1.1 測孔位置與(yu)測點設(she)置的(de)基(ji)本原則(ze)
在煙(yan)塵監測中，采樣斷(duan)面、開設采樣孔的選擇(ze)會直接影(ying)響到煙(yan)塵監測結果。
采(cai)樣(yang)(yang)(yang)(yang)位置(zhi)(zhi)應優先選擇在(zai)(zai)垂直(zhi)管段，應避(bi)開煙(yan)道彎頭(tou)和斷面(mian)急劇變化的(de)部位。采(cai)樣(yang)(yang)(yang)(yang)位置(zhi)(zhi)應設(she)置(zhi)(zhi)在(zai)(zai)距(ju)彎頭(tou)、閥門、變徑(jing)管下游方(fang)向不小(xiao)于(yu)6倍直(zhi)徑(jing)處(chu)，距(ju)上述部件上游方(fang)向不小(xiao)于(yu)3倍直(zhi)徑(jing)處(chu)。對于(yu)矩形(xing)煙(yan)道，其當(dang)量(liang)直(zhi)徑(jing)d=2AB/（A+B），式中A，B為邊長(chang)。采(cai)樣(yang)(yang)(yang)(yang)斷面(mian)的(de)氣流(liu)速度最好在(zai)(zai)5 m/s以上。但是(shi)，在(zai)(zai)實際的(de)監測(ce)中，采(cai)樣(yang)(yang)(yang)(yang)斷面(mian)并不都是(shi)理想的(de)，有時還需要考慮到采(cai)樣(yang)(yang)(yang)(yang)安全、采(cai)樣(yang)(yang)(yang)(yang)人員所處(chu)的(de)工作環境、勞(lao)動強度等問題，從而(er)確(que)定采(cai)樣(yang)(yang)(yang)(yang)斷面(mian)。可選擇比較適宜的(de)管段采(cai)樣(yang)(yang)(yang)(yang)，但采(cai)樣(yang)(yang)(yang)(yang)斷面(mian)與彎頭(tou)等的(de)距(ju)離(li)至(zhi)少是(shi)煙(yan)道直(zhi)徑(jing)的(de)1.5倍，并應適當(dang)增加測(ce)點的(de)數量(liang)和采(cai)樣(yang)(yang)(yang)(yang)頻次。 1.2 不規則(ze)煙(yan)道測(ce)孔位置(zhi)(zhi)與測(ce)點的(de)設(she)置(zhi)(zhi)
不規(gui)(gui)則(ze)(ze)煙(yan)道定義：凡滿(man)足不了《規(gui)(gui)范》測點位(wei)置要(yao)求(qiu)的(de)煙(yan)道統稱為不規(gui)(gui)則(ze)(ze)煙(yan)道，或(huo)者指達不到“理(li)想狀態”要(yao)求(qiu)的(de)煙(yan)道。在現場監測中，遇到的(de)煙(yan)道往往會是不規(gui)(gui)則(ze)(ze)的(de)，例如，采(cai)樣斷面與彎頭等的(de)距離小于煙(yan)道直(zhi)徑的(de)1.5倍的(de)不規(gui)(gui)則(ze)(ze)矩(ju)形(xing)煙(yan)道、斜管煙(yan)道。
解(jie)決(jue)辦(ban)法是：對于圓形(xing)管道，應(ying)增(zeng)加(jia)與第一測(ce)孔成直角的(de)第二(er)測(ce)孔，使得總測(ce)點數增(zeng)加(jia)；在(zai)不規則矩形(xing)煙道中(zhong)增(zeng)加(jia)若(ruo)干個等(deng)面(mian)積小矩形(xing)塊，小矩形(xing)塊的(de)面(mian)積小于0.05 m2，這樣(yang)就增(zeng)加(jia)了(le)總的(de)測(ce)點數。
在實際中，煙(yan)道(dao)氣流往往是不(bu)穩定(ding)的(de)，可根據(ju)每小塊矩形(xing)面積(ji)上的(de)壓力、溫度確定(ding)等(deng)速采樣(yang)嘴(zui)和(he)等(deng)速采樣(yang)流量。斜管(guan)煙(yan)道(dao)等(deng)測孔位(wei)置及測點(dian)應遵循不(bu)規則圓形(xing)管(guan)道(dao)或不(bu)規則矩形(xing)煙(yan)道(dao)的(de)布點(dian)原則。
總之，對不規則煙道測(ce)孔位置(zhi)與測(ce)點(dian)的設置(zhi)，盡(jin)可(ke)能(neng)增加測(ce)孔和測(ce)點(dian)數。
1.3 測孔、測點(dian)設置的注(zhu)意事項
開采(cai)(cai)(cai)樣(yang)孔(kong)的(de)基本原則：在(zai)選(xuan)定(ding)的(de)測定(ding)位(wei)置(zhi)上開設(she)(she)(she)采(cai)(cai)(cai)樣(yang)孔(kong)，采(cai)(cai)(cai)樣(yang)孔(kong)的(de)內(nei)徑(jing)應(ying)不(bu)小于(yu)(yu)(yu)80 mm，采(cai)(cai)(cai)樣(yang)孔(kong)管(guan)長應(ying)不(bu)大(da)于(yu)(yu)(yu)50 mm。不(bu)使用時(shi)(shi)用蓋板、管(guan)堵或(huo)管(guan)帽封閉。對于(yu)(yu)(yu)圓形煙(yan)(yan)(yan)道(dao)，采(cai)(cai)(cai)樣(yang)孔(kong)應(ying)設(she)(she)(she)在(zai)包括各測點在(zai)內(nei)的(de)互相垂直的(de)直徑(jing)線(xian)上；對于(yu)(yu)(yu)矩形或(huo)方形煙(yan)(yan)(yan)道(dao)，采(cai)(cai)(cai)樣(yang)孔(kong)應(ying)設(she)(she)(she)在(zai)包括各測點在(zai)內(nei)的(de)延長線(xian)上。在(zai)現場監測中(zhong)(zhong)，對于(yu)(yu)(yu)測孔(kong)、測點設(she)(she)(she)置(zhi)，需注意(yi)以下事項：①煙(yan)(yan)(yan)道(dao)直徑(jing)過大(da)時(shi)(shi)，煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)流速會低(di)于(yu)(yu)(yu)5 m/s，一般儀器是不(bu)適(shi)合的(de)，這時(shi)(shi)要注意(yi)開孔(kong)的(de)位(wei)置(zhi)；②濕式(shi)除塵器后的(de)測孔(kong)位(wei)置(zhi)應(ying)在(zai)煙(yan)(yan)(yan)道(dao)擋水(shui)板較(jiao)遠地方，防(fang)止煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)中(zhong)(zhong)水(shui)滴進入采(cai)(cai)(cai)樣(yang)管(guan)；③當測孔(kong)在(zai)水(shui)平(ping)(ping)煙(yan)(yan)(yan)道(dao)上時(shi)(shi)，要注意(yi)水(shui)平(ping)(ping)煙(yan)(yan)(yan)道(dao)底部容易(yi)有較(jiao)大(da)顆粒的(de)煙(yan)(yan)(yan)塵堆積(ji)層。
2 采樣(yang)時間、采樣(yang)嘴的選擇(ze)
每(mei)個測(ce)定(ding)斷(duan)面采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)次(ci)(ci)數不(bu)得(de)少(shao)于3次(ci)(ci)，每(mei)個測(ce)點連續采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)時(shi)間(jian)不(bu)得(de)少(shao)于3 min，但每(mei)臺鍋爐測(ce)定(ding)時(shi)所采(cai)(cai)(cai)集(ji)樣(yang)(yang)(yang)品累計的(de)(de)(de)總(zong)采(cai)(cai)(cai)氣量(liang)不(bu)得(de)少(shao)于1 m3，自動采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)儀(yi)一般(ban)具有選(xuan)嘴(zui)功(gong)能，但是(shi)利用儀(yi)器選(xuan)嘴(zui)需要占用一定(ding)的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)，在(zai)實(shi)際工作中(zhong)(zhong)可以憑經驗人為(wei)判斷(duan)煙氣流(liu)(liu)速(su)(su)來確定(ding)采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)嘴(zui)大(da)小(xiao)(xiao)，從而節約時(shi)間(jian)。采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)嘴(zui)大(da)小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)選(xuan)擇原則是(shi)“高(gao)流(liu)(liu)速(su)(su)小(xiao)(xiao)采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)嘴(zui)，低(di)(di)流(liu)(liu)速(su)(su)大(da)采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)嘴(zui)”。如果(guo)在(zai)高(gao)流(liu)(liu)速(su)(su)的(de)(de)(de)煙道中(zhong)(zhong)采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)時(shi)使用大(da)的(de)(de)(de)采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)嘴(zui)，會產(chan)生(sheng)等(deng)速(su)(su)跟蹤(zong)精度差(cha)的(de)(de)(de)問題，甚(shen)至導致采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)泵負荷過高(gao)而損壞(huai)；相反，在(zai)低(di)(di)流(liu)(liu)速(su)(su)的(de)(de)(de)煙道中(zhong)(zhong)采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)時(shi)使用小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)嘴(zui)，會使采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)流(liu)(liu)量(liang)太小(xiao)(xiao)而不(bu)能抽(chou)取足夠的(de)(de)(de)采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)體(ti)積，降(jiang)低(di)(di)測(ce)定(ding)結果(guo)的(de)(de)(de)準確度。因此，采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)嘴(zui)選(xuan)擇后盡量(liang)使采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)(yang)流(liu)(liu)量(liang)變化(hua)范圍在(zai)20～40 L/min為(wei)宜(yi)。
3 三種特殊情況(kuang)下的采樣
在(zai)引風(feng)機后(hou)找(zhao)不到(dao)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)的(de)(de)采(cai)(cai)樣(yang)(yang)斷(duan)面(mian)(mian)，而在(zai)引風(feng)機前能夠找(zhao)到(dao)比(bi)較適合(he)的(de)(de)采(cai)(cai)樣(yang)(yang)斷(duan)面(mian)(mian)。在(zai)引風(feng)機前的(de)(de)斷(duan)面(mian)(mian)處進行煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)采(cai)(cai)樣(yang)(yang)，一些蒸發量較大的(de)(de)鍋爐，由(you)于強勁的(de)(de)引風(feng)在(zai)煙(yan)(yan)道內(nei)形(xing)成很高的(de)(de)負(fu)(fu)壓，有些可(ke)以(yi)達到(dao)-2 000 Pa以(yi)上。在(zai)采(cai)(cai)樣(yang)(yang)結(jie)束(shu)抽氣停(ting)止后(hou)，如果沒有及時將采(cai)(cai)樣(yang)(yang)管從煙(yan)(yan)道中取出，在(zai)煙(yan)(yan)道負(fu)(fu)壓的(de)(de)作用(yong)下，濾筒中的(de)(de)塵(chen)(chen)粒就會被部(bu)分倒吸入煙(yan)(yan)道中。因此，采(cai)(cai)樣(yang)(yang)斷(duan)面(mian)(mian)位于引風(feng)機前的(de)(de)采(cai)(cai)樣(yang)(yang)應這樣(yang)(yang)操作：將采(cai)(cai)樣(yang)(yang)管插入煙(yan)(yan)道中，對距離采(cai)(cai)樣(yang)(yang)孔最(zui)遠的(de)(de)采(cai)(cai)樣(yang)(yang)點(dian)最(zui)先進行采(cai)(cai)樣(yang)(yang)，然后(hou)逐點(dian)向(xiang)外，直至最(zui)近的(de)(de)一個采(cai)(cai)樣(yang)(yang)點(dian)，采(cai)(cai)樣(yang)(yang)結(jie)束(shu)的(de)(de)同時，迅速封閉采(cai)(cai)樣(yang)(yang)氣路，從煙(yan)(yan)道中快速取出采(cai)(cai)樣(yang)(yang)管。
同樣(yang)(yang)是受到采(cai)(cai)樣(yang)(yang)現場條件限制的(de)影響，而(er)把采(cai)(cai)樣(yang)(yang)孔設(she)在(zai)(zai)水平煙道的(de)上(shang)部，采(cai)(cai)樣(yang)(yang)時，需(xu)要采(cai)(cai)樣(yang)(yang)管頭部朝下插入(ru)煙道才能進行(xing)。采(cai)(cai)樣(yang)(yang)結(jie)束停止抽氣(qi)后(hou)，濾筒(tong)中粒徑(jing)較大的(de)塵粒在(zai)(zai)重力作用下會(hui)向下墜落，造成誤差。對此，可以用以下方法(fa)減免(mian)：在(zai)(zai)采(cai)(cai)樣(yang)(yang)結(jie)束前的(de)一兩秒時間(jian)內(nei)，把采(cai)(cai)樣(yang)(yang)管從煙道中提(ti)前取出，并保持采(cai)(cai)樣(yang)(yang)管頭部向上(shang)放置。
在(zai)(zai)測(ce)(ce)量(liang)高含濕(shi)量(liang)煙(yan)道(dao)（例如水膜除塵器(qi)除塵）過(guo)程中，常出現的問題是(shi)測(ce)(ce)量(liang)過(guo)程中儀器(qi)采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)流(liu)量(liang)突(tu)然升高，測(ce)(ce)得的動(dong)(dong)壓(ya)也偏(pian)高，主要原因(yin)是(shi)水蒸氣在(zai)(zai)動(dong)(dong)壓(ya)管(guan)及采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)管(guan)內冷凝(ning)積聚，直至阻(zu)塞動(dong)(dong)壓(ya)管(guan)，引起管(guan)內壓(ya)力升高，儀器(qi)也作出相應的流(liu)量(liang)調(diao)整指(zhi)令(ling)。解決辦法是(shi)：盡(jin)(jin)量(liang)縮短每個(ge)樣(yang)(yang)品的采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)時間，每采(cai)(cai)(cai)一(yi)個(ge)樣(yang)(yang)品后，都將采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)管(guan)疏通一(yi)遍并抹干，盡(jin)(jin)量(liang)將采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)管(guan)持平，防止(zhi)采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)管(guan)上的水流(liu)向動(dong)(dong)壓(ya)管(guan)口，在(zai)(zai)距(ju)動(dong)(dong)壓(ya)管(guan)口15 cm處套一(yi)橡皮(pi)筋(jin)，防止(zhi)采(cai)(cai)(cai)樣(yang)(yang)管(guan)外壁凝(ning)結的水流(liu)向動(dong)(dong)壓(ya)管(guan)口。
4 鍋爐運行負(fu)荷(he)
鍋爐(lu)煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)排放(fang)濃(nong)度(du)(du)與鍋爐(lu)運行負(fu)(fu)荷(he)密切(qie)相關。煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)排放(fang)濃(nong)度(du)(du)是隨著負(fu)(fu)荷(he)率(lv)(lv)(lv)的(de)(de)增加直線上(shang)升(sheng)(sheng)的(de)(de)。當負(fu)(fu)荷(he)率(lv)(lv)(lv)為(wei)(wei)60%，煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)濃(nong)度(du)(du)僅為(wei)(wei)額定(ding)(ding)負(fu)(fu)荷(he)時(shi)的(de)(de)30%，或負(fu)(fu)荷(he)率(lv)(lv)(lv)為(wei)(wei)80%，煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)濃(nong)度(du)(du)上(shang)升(sheng)(sheng)到為(wei)(wei)額定(ding)(ding)負(fu)(fu)荷(he)時(shi)的(de)(de)65%，再或超負(fu)(fu)荷(he)時(shi)，煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)排放(fang)濃(nong)度(du)(du)便急劇上(shang)升(sheng)(sheng)，這也說(shuo)明(ming)為(wei)(wei)什么在測(ce)試煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)濃(nong)度(du)(du)時(shi)，必須(xu)同時(shi)測(ce)定(ding)(ding)負(fu)(fu)荷(he)。　新(xin)鍋爐(lu)安(an)裝后，鍋爐(lu)出口原始(shi)煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)濃(nong)度(du)(du)和煙(yan)(yan)塵(chen)(chen)(chen)排放(fang)濃(nong)度(du)(du)的(de)(de)驗(yan)收測(ce)試應在設計(ji)出力下進行。
對鍋爐(lu)(lu)煙(yan)塵排放(fang)濃(nong)度(du)的(de)測(ce)試(shi)，必須(xu)在鍋爐(lu)(lu)設計出力70%以上(shang)的(de)情況下進行，并分為(wei)鍋爐(lu)(lu)運行3年(nian)以內(nei)和鍋爐(lu)(lu)運行3年(nian)以上(shang)兩(liang)種情況，將不(bu)同(tong)出力實測(ce)的(de)煙(yan)塵排放(fang)濃(nong)度(du)乘(cheng)以表(biao)1中(zhong)所(suo)列(lie)的(de)出力影響系數K，作為(wei)該鍋爐(lu)(lu)額定出力情況下的(de)煙(yan)塵排放(fang)濃(nong)度(du)。對于手燒爐(lu)(lu)，應(ying)在不(bu)低于兩(liang)個加煤周(zhou)期的(de)時(shi)間內(nei)測(ce)定。
表1 不同運行年限鍋爐的出力影響系數
鍋爐實測出力占鍋爐設(she)計出力的百分數/% 70～75 75～80 80～85 85～90 90～95 ≥95
運行(xing)3年以(yi)內的
出力影(ying)響系數K 1.6 1.4 1.2 1.1 1.05 1
運行3年以上的
出力影響系數K 1.3 1.2 1.1 1 1 1
雖然(ran)《鍋爐煙(yan)塵測試方法》（GB 5468—91）中(zhong)給(gei)出了(le)水箱(xiang)法、蒸(zheng)汽(qi)流量表(biao)法、水表(biao)法、耗煤量法等測量鍋爐出力的(de)方法，但(dan)在實際操作中(zhong)，上(shang)述各種方法的(de)監測條件難以(yi)滿足。因此，在實際中(zhong)常用解決方法是(shi)：以(yi)壓力表(biao)上(shang)的(de)紅線刻度為參照(zhao)，基(ji)本(ben)就能確定鍋爐的(de)負(fu)荷。
5 過量空氣系數
過(guo)量空氣(qi)系數越大(da)，則因(yin)大(da)量冷(leng)空氣(qi)進入(ru)爐(lu)(lu)膛，爐(lu)(lu)膛溫(wen)度(du)就會下降，對燃燒不利(li)，同(tong)時，排(pai)煙(yan)熱損失也會增加(jia)，使鍋爐(lu)(lu)的熱效率降低，煙(yan)氣(qi)量增加(jia)，煙(yan)氣(qi)所(suo)攜(xie)帶的煙(yan)塵量也隨之(zhi)增加(jia)。
由下列公式可以(yi)看出，折(zhe)算(suan)后(hou)的煙塵排(pai)放濃度(du)與實(shi)測過量空氣系數(shu)成(cheng)正比(bi)，實(shi)測過量空氣系數(shu)越大，折(zhe)算(suan)后(hou)的煙塵排(pai)放濃度(du)就越大。
C′ =C·a/a0. （1）
式（1）中：C′ 為折算后的煙塵排放濃度；C為實測煙塵排放濃度；a為實測過量空氣系數；a0為排放標準規定的過量空氣系數。當a<2時，說明鍋爐運行基本正常；當a>2時，說明測點處O2含量過高。
造(zao)成a值過高的(de)原因(yin)主要(yao)有：①運行(xing)負(fu)荷(he)低，燃料燃燒不充分(fen)，大(da)量O2沒有被利用；②管道或除塵器(qi)漏風；③鼓風量過大(da)；④測孔密封不嚴(yan)，特別是在負(fu)壓(ya)系統(tong)采樣，大(da)量空氣被采進來，造(zao)成a值偏高。
6 采樣注(zhu)意事項
采(cai)樣(yang)(yang)(yang)注意事項主(zhu)要有(you)：①采(cai)樣(yang)(yang)(yang)前，對(dui)采(cai)樣(yang)(yang)(yang)儀進(jin)(jin)行全面檢查，并進(jin)(jin)行系統檢漏試驗。②采(cai)樣(yang)(yang)(yang)時，盡(jin)可能地把采(cai)樣(yang)(yang)(yang)孔(kong)附近內外(wai)積灰清理干(gan)凈，采(cai)樣(yang)(yang)(yang)過(guo)程中要十分小心，采(cai)樣(yang)(yang)(yang)嘴千萬不(bu)(bu)要碰煙道(dao)管(guan)壁，以免積灰吸入濾筒中。③監測(ce)(ce)采(cai)樣(yang)(yang)(yang)應(ying)當在鍋(guo)爐運(yun)行穩定狀態下進(jin)(jin)行，并有(you)專人負(fu)責對(dui)工況(kuang)進(jin)(jin)行監督；采(cai)樣(yang)(yang)(yang)嘴和(he)皮托管(guan)對(dui)準(zhun)煙氣(qi)流動(dong)方向，偏差不(bu)(bu)超過(guo)5°。④煙氣(qi)含氧量(liang)測(ce)(ce)定與煙塵采(cai)樣(yang)(yang)(yang)同步進(jin)(jin)行。
7 結束語
綜上所述(shu)，鍋爐燃(ran)燒過程(cheng)中所排放出大(da)量(liang)的(de)(de)(de)(de)煙(yan)(yan)塵、煙(yan)(yan)氣是(shi)大(da)氣污(wu)染(ran)的(de)(de)(de)(de)主要(yao)污(wu)染(ran)源，這些(xie)污(wu)染(ran)物嚴(yan)重(zhong)破壞了(le)環境(jing)的(de)(de)(de)(de)生態(tai)平衡，給(gei)人類的(de)(de)(de)(de)生活帶來很(hen)大(da)的(de)(de)(de)(de)不(bu)便，所以，我(wo)們要(yao)做好對(dui)煙(yan)(yan)塵的(de)(de)(de)(de)采樣(yang)監測(ce)工(gong)作，為(wei)煙(yan)(yan)塵的(de)(de)(de)(de)治理(li)和控(kong)制(zhi)提(ti)供(gong)科(ke)學的(de)(de)(de)(de)依(yi)據。