火电厂烟尘浓度测量的不确定度评定

赵全中 李青

(内蒙古电力科学研究院 内蒙古呼和浩特 010020 北方联合电力有限责任公司达拉特发电厂 内蒙古伊克昭盟达拉特旗 014300)

根据国家技术标准《GB16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》，测试火电厂烟气烟尘浓度，并对测量的不确定度进行评定，以保证测量的质量。

1 测量仪器、方法和过程

在适当的烟道位置开采样口，测量烟道面积、烟气温度、湿度和环境大气压。采样前接通并预热仪器后，输入采样时间、烟道形状、截面积，根据烟道截面积大小确定采样点数。测量烟气温度、湿度、烟气静压和环境大气压。测量烟气流速并读取空气过量系数，根据测量结果确定采样嘴型号。设定采样时间长度，将采样枪装上已知重量的滤筒采样，按在规定时间内改变采样点，1只滤筒采样完成后，更换滤筒，共采3只滤筒。采样结束后，保存好滤筒以便回实验室称重。称量滤筒采样终重量。计算烟道的烟尘浓度。

烟道烟尘浓度测量值C用下式计算：

式中，C—烟道烟尘浓度，mg/Nm3；Ba—环境大气压，Pa；W1—滤筒初重，mg；Ps——烟气静压，Pa；W2—滤筒终重，mg；ts—烟气温度，℃；V—烟气体积，L；Xsw—烟气湿度，%；O2—烟气含氧量，%；

分析公式（1）可知，烟道烟尘浓度测量结果C的不确定度来源主要包括：样品滤筒采样前后的重量W1和W2测量不准；样品体积V测量不准；剩余含氧量X测量不准；环境大气压Ba和烟气静压Ps测量不准；烟气温度测量不准；烟气湿度测量不准。烟道烟尘浓度测量结果C的合成标准不确定度可以直接用相对标准不确定度计算

2 烟尘净重ΔW的标准不确定度评定

烟尘净重ΔW的标准不确定度评定包括滤筒初重W1和滤筒终重W2的标准不确定度评定。此外还包括3次采样的离散性引入的不确定度分量。

2.1 滤筒初重不确定度分量

滤筒初重W1由BS224型电子天平（最大允差为±0.1mg）测量。每个滤筒初重W1和滤筒终重W2是取两次测量的平均值给出的。滤筒初重标准不确定度mg，滤筒终重W2的标准不确定度uB0.058mg，滤筒终重W的标准不确定度u(W)2C2与滤筒初重W1的标准不确定度uC(W1)相同。

2.2 采样点的离散性引入的烟尘净重ΔW的标准不确定度uL(ΔW)

试验测得烟尘净重ΔW平均值的标准偏差为：

烟尘净重ΔW的测量离散性引入的不确定度分量uL(ΔW)为：

烟尘净重ΔW的测量合成标准不确定度u(ΔW)包括3个不确定度分量：滤筒初重W1的合成标准不确定度uC(W1)、滤筒终重W2的合成标准不确定度uC(W2)和离散性引入的烟尘净重ΔW的标准不确定度uL(ΔW)。u(ΔW)可以采用方和根方法合成：

2.3 烟尘净重ΔW测量的相对合成标准不确定度u'(ΔW)

3 过剩空气系数α＝21-O2的标准不确定度评定

烟气含氧量O2用崂应3012型自动烟尘(气)测试仪测量，其不确定度来源包括2部分：自动烟尘测试仪引入测量不确定度；采样点的离散性引入的测量不确定度。

测试仪测量剩烟气含氧量O2的最大允差为±0.1%，其标准不确定度分量

烟气含氧量O2平均值的标准偏差为：

烟气含氧量O2测量的平均值为%，烟气含氧量O2测量的相对合成标准不确定度=0.0137过剩空气系数α＝21-O2的合成标准不确定度

4 烟气体积V的标准不确定度评定

烟气体积V用崂应3012型自动烟尘(气)测试仪测量，其不确定度来源包括两部分：自动烟尘测试仪引入测量不确定度；采样点的离散性引入的测量不确定度。崂应3012型自动烟尘(气)测试仪测量流量量程为10—60L/min，准确度为±2.5%，测试时一般采样体积为500L~800L取其中值650L。那么，烟气体积的允差为±16.25L。其标准不确定度分量uB（V）为：

烟气体积V的不确定度分量

5 烟气静压P测量的标准不确定度评定

烟气静压P用崂应3012型自动烟尘(气)测试仪测量，其不确定度来源包括自动烟尘测试仪引入测量不确定度和采样点的离散性引入的测量不确定度。

崂应3012型自动烟尘测试仪测量烟气静压P的准确度为±4%Pa，烟气静压P的采样测试范围是-2KPa～2KPa。其标准不确定度分量Pa，采样点的离散性引入标准不确定度6.19Pa，采样点的离散性引入标准不确定度uL(Ps)

烟气静压不确定度分量uL(Ps)=T×s(Ps)=1.32×11.55=15.25Pa

烟气静压Ps测量的合成标准不确定度

烟气静压P的平均值为P軈=89641Pa，其相对合成标准不确定度为：

6 烟气温度ts的标准不确定度评定

烟气温度ts用崂应3012型自动烟尘(气)测试仪测量，其不确定度来源包括两部分：自动烟尘测试仪引入测量不确定度；采样点的离散性引入的测量不确定度。

测试仪测量烟气温度ts的最大允差为±1℃。其标准不确定度分量

烟气温度ts的测量离散性引入的不确定度分量uL(ts)为：

烟气温度ts测量的合成标准不确定度u(ts)可以采用方和根方法合成：

7 烟气湿度的标准不确定度评定

烟气湿度Xsw用崂应3012型自动烟尘(气)测试仪测量，其不确定度来源包括2部分：自动烟尘测试仪引入测量不确定度；采样点的离散性引入的测量不确定度。

测试仪测量烟气湿度Xsw的准确度为±0.1%。仪器准确度引入的相对标准不确定度分量=0.0577%，标准不确定度分量uB(Xsw)=0.0577×9.4=0.542%

烟气湿度Xsw平均值的标准偏差为：

测量离散性引入的不确定度分量uL(Xsw)=T×s(Xsw)=1.32×0.35=0.462%

烟气湿度Xsw测量的合成标准不确定度

8 烟道烟尘浓度测量结果C的合成标准不确定度

烟道烟尘浓度测量结果C的相对标准不确定度为：

将计算值C＝141.1mg/Nm3代入式中，可计算出烟道烟尘浓度测量结果C的合成标准不确定度mg/Nm3。

9 烟道烟尘浓度测量结果C的扩展不确定度U(C)

取包含因子k＝2(置信概率95%)，烟道烟尘浓度测量结果C的扩展不确定度 U(C)为：U(C)=kuC(C)=2×5.25=10.5mg/Nm3。

10 结论

烟道烟尘浓度C测量结果：C＝141.1mg/Nm3，监测烟道烟尘浓度C的扩展不确定度：10.5mg/Nm3包含因子k＝2，置信概率p＝95%。

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[3]王洪光，杨洁，王国平，烟气中二氧化硫测量不确定度的评定[J]．仪器仪表与分析监测，2007(4)：42—44．

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