现行烟道气监测工作存在的问题探讨

刘云伟

（云南省楚雄州环境监测站，云南 楚雄675000）

1 引言

烟道气（包括工业炉窑、锅炉及其它排放空气污染物的排气筒）监测是环境监测工作中一个重要的组成部分，甚至可以说是环境监测中监测频率最高的项目，笔者从事烟道气监测多年，在工作实践中发现方法和仪器存在一些问题，在此作简单论述探讨，供监测从业人员、仪器生产厂家、标准制订部门参考。

2 采样方法存在的问题

2.1 圆形烟道采样位置问题

GB／T1615－1996《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》（以下简称“采样方法”）中。4.2.4.1“将圆形烟道断面分成一定数量的等面积同心圆环、各测点选在各环等面积中心线与呈相交的两条直径线的交点上”，这样的表述不准确，至少是不清晰的。正确的表述应该是：将圆形烟道断面分成一定数量的等面积同心圆环，将以上各环再次以同心圆二等分，测点选在将各环再次二等分的同心圆（圈）与烟道直径（一条或垂直相交的两条）的交点上。也就是说，测点位于等面积划分线上，而不是中心线。下面进行简单推导：图1烟道断面的示意图以同心圆二等分，即外环面积与内圈小圆面积相等，AD为烟道直径（在此只取一条），AO为烟道半径，A、B、C、D为直径与圆的交点。

图1 烟道断面示意

设直径为D，半径为r，AB＝r2，BO＝r1（小圆半径），

计算结果与“采样方法”表2规定的距离相符，也就是说测点为B点、C点，位于等面积划分线上。如果是一环，只需进行一次划分，得到2个测点，如果是2环以上，则将上图外环以同心圆等面积再次划分为2部分，内圈小圆也用同心圆等面积划分成2部分，即2分4，新增2个同心圆，与一条直径新增4个交点（测点），按以上方法推导，4个测点距烟道内壁的距离分别是 0.067D，0.25D，0.75D，0.933D，与“采样方法”表2规定的距离相符，再继续4环分8，形成8个交点（测点）。同理3环分6，5环分10，分别有6个和10个交点（测点），测点均在划分线上。由以上推导可知，“采样方法”中圆圈位置、测点位置表述不正确，虽然不是原则性错误，也不影响监测的操作和结果，但笔者认为作为国家标准，还是应该更加严谨为好。

2.2 关于气流速度公式

“采样方法”7.6.1（10）式是正确的，但不具操作性，原因是其中的m（湿排气分子量）要通过测定烟气中各种气体的组分获得，难以做到，实际工作中不进行监测，包括目前使用的各种监测仪器程序设定，只能选取29为Ms值。也就是说该式的正确可行的表达应该是：

此外，7.6.1（11）式由于简便，在过去预测流速法中被广泛使用（目前该方法由于计算繁琐已很少使用），用该式计算的烟气流速偏低20%以上，似应删除，不应出现在标准内。

2.3 烟气静压问题

目前使用的烟尘采样仪已实现自动化，基本原理是动压平衡自动跟踪等速采样，采样的同时可测出烟气动压、静压，再通过相应计算程序（公式）计算出烟气流速和流量。“采样方法“7.5.2b”将S型皮托管插入到烟道中心处，使其测量端开口平行于气流方向，所测得的压力即为静压”，笔者认为“平行”是错误的，查阅相关空气动力学资料得知，静压用S型皮托管不能直接测得，而是通过（全压－kp2动压）计算得到，目前使用的微电脑自动烟尘采样仅也是这样设置程序的，如果是皮托管“平行”测静压，那么在测动压和全压时，应翻转90°（开口面垂直气流方向）。也就是说静压和动压将不能用同一皮托管同时测得。而动压和静压同为烟气流速、流量公式中的参数［见“采样方法”（10）式、（17）式］，如果不能同时测得动压和静压（尽管静压一般较小，对结果影响不大），自动采样仪就不能实现采样的同时得出烟气流速和流量。反过来讲，如果自动采样仪器的方法和原理技术上是可行的，那么“采样方法”中皮托管“平行”测静压就是错误的。如果“平行”测静压是正确的，那么仪器的方法和原理就有问题。

3 锅炉出力问题

锅炉出力即单位时间蒸汽产生量，根据《锅炉烟尘测试方法》（GB5469－91）规定，出力系数k也用于浓度的折算，直接关系到监测结果，确定出力就成了锅炉烟尘测试较关键的因素，确定出力一般有流量计法、水箱法，水表法，燃料计算法，在此不一一解释，最为可靠的是流量计法，即直读单位时间内蒸汽流量确定出力。实际工作中，大部分锅炉均无流量计，水箱法和水表法也不具可操作性，一般只能通过单位时间燃料消耗量简单估算，对监测结果的可靠性产生很大影响，建议环保行政部门作硬性规定，使用锅炉的单位必须安装蒸汽流量计。此外，在不同出力情况下的影响系数k下限为70%（实测出力占设计出力的百分数），实际工作中，经常碰到低于70%的情况，所谓大马拉小车，而企业并非故意，而是实际生产能力与设计生产能力偏差较大，锅炉不需要较大出力，锅炉长期处于70%以下运行，在这种情况下，如何确定出力系数呢？标准应有明确规定。

4 工业炉窑中干燥炉窑问题

《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB139078－1996）规定了各种炉窑外排废气污染的实测浓度或折算浓度。其中只有熔炼炉，铁矿烧结炉以实测浓度计，依据是什么呢？长期工作实践中发现，干燥炉窑排放的废气中O2百分比往往在20%左右，与空气相近，而标准规定过量空气系数为1.7，有时实测浓度几十毫克折算后变成 几千毫克，实在费解，是否干燥炉窑应按实测浓度计，应作进一步研究。

5 在线监测与常规烟气监测比对问题

目前在我国烟到气在线监测设施纷纷上马，几乎大型污染源都安装了在线监测仪，型号众多，有国产、有进口。为此，国家规定了对在线设备的比对监测，具体方法是用常规仪器与在线仪器对同一时段内的监测数据进行比较，检验在线监测数据的可靠性。以烟尘为例，由于仪器工作原理、方法不同，特别是烟道直径较大时断面上各点浓度、流量相差较大，而在线设备在断面上的采样点并不明确也不能兼顾断面各点，而常规仪器采样是在烟道断面直径上分点测试，由此造成数据可比性较差。尤其在低浓度情况下，由于比对时间较短（比对监测规定的时间是5min的数据）差异就更大。因此，建议修改比对方法：比如延长比对监测时间（特别在低浓度情况下），确认在线监测采样头在烟道断面上的位置等。

6 某些监测仪器存在的问题

“采样方法”中采样标况体积的计算公式：

这个公式是正确的。笔者实际工作中使用过多家厂家生产的烟尘采样仪，如TH－880F（武汉天虹），WT－60B（青岛崂山总厂）3012H（青岛崂山应用所）均为目前国内广泛使用的主流机型，其中后两种仪器采用作为采样标况体积的计算程序（详见仪器说明书），这个公式是不准确的，由于使用该公式，采样标况体积的示值偏低10%～20%（可以用两个公式计算比较得出），用偏低的标况体积计算烟尘浓度（或其它污染物），也就相应偏高10%～20%，这是一个很大的偏差，应进行修正，实际操作中，可从仪器上读出流量计前压力和温度手工计算标体，当然最好是提请仪器生产厂家修改程序。

7 结语

“采样方法”存在一定的错误，但非原则性、科学性错误，不会对监测结果产生大的影响，但不够严谨准确，建议修订；锅炉出力问题也可以说不是技术问题，而是管理问题，建议作硬性规定；干燥炉窑建议以实测浓度计；在线监测比对问题建议改进方法；某些监测仪器存在程序设计错误，严重影响监测结果，应予以改进。

［1］国家环境保护局，国家技术监督局.固定原排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法（GB／T16157－1996）［S］.北京：中国环境科学出版社，1996.

［2］何兆德，张长春.锅（窑）炉运行管理及测试技术实用手册［M］.北京：中国环境科学出版社，1993.

［3］国家环境保护局.锅炉烟尘测试方法（GB5468－91）［S］.北京：国家环境保护局，1991.

［4］国家环保总局.工业炉窑大气污染物排放标准（GB9078－1996）［S］.北京：国家环境保护局，1991.