石英滤筒采样管的改进

孙延康 诸葛瑞达

（烟台市环境监测中心站 山东烟台 264000）

石英滤筒采样管的改进

孙延康 诸葛瑞达

（烟台市环境监测中心站 山东烟台 264000）

对皮托管平行全自动烟尘采样器在使用石英滤筒采集含铅颗粒物过程中采样泵无法工作的问题，分析问题产生的原因，并通过改进滤筒室的结构来彻底解决这一技术问题。

皮托管；石英滤筒；改进

固定污染源废气中含铅颗粒物的采样通过等速采样[1-2]抽取一定量的含铅气体将含铅颗粒收集在滤筒内。普通玻璃纤维滤筒含铅且含铅量不稳定从而干扰测定结果。为了保证监测结果的准确性，选择石英滤筒进行含铅颗粒物的采样工作，但是在日后的采样工作中遇到了下面的问题。

1 采样出现的问题

为了保持等速采样条件，使用皮托管平行全自动烟尘采样器，滤筒为进口石英滤筒，采样枪从仪器生产厂家定制。采样时经常发现仪器声音较大，此时仪器界面显示采样泵工作电压开通率逐渐上升、流量计前负压不断上升、计算采样流量也在不断上升，最后采样泵工作电压开通率达到98%后采样泵就停止工作了。

2 问题分析

经过查看仪器说明书得知导致采样泵停止工作是仪器采样泵的保护功能：当现场工况极不稳定、卡泵、气路堵塞、压力传感器损坏能情况时就会导致采样流量不能达到计算采样流量，此时采样泵工作电压开通率在很短时间内达到98%，如果在30s内开通率一直在98%以上，仪器暂停采样泵的工作，以保护采样泵。

2.1 原因的排除

2.1.1 排除工况不稳定

首先可以排除工况不稳定这一点，预测流速时流速一直在稳定在一定范围内。另外在不同的企业也遇到同样的问题。

2.1.2 排除卡泵

仪器重新启动采样后可以重新进行采样，说明采样泵可以正常工作没有卡住。

2.1.3 排除压力传感器损坏

仪器为新买仪器，另外使用压力流量校准仪对仪器动静压进行测量，结果表明压力传感器一切正常。

2.1.4 排除管路堵塞

将采样枪通过采样管与干燥器、主机连接好，采样枪内不放置滤筒，分别以20L/min、30L/min的流量进行定量采样，待采样流量稳定后仪器流量计前压力分别为-4.5kpa、-7.7kpa，同时对比相同条件不连接干燥器时流量计前压力均为0，说明流量计前负压是由干燥瓶中过滤装置引起，因此可以排除管路堵塞的原因。

2.2 问题的根源

以上原因都排除了，这次试验将空白石英滤筒放入采样枪内，同样分别以20L/min、30L/min的流量进行定量采样：当采样流量为20L/min时，流量计前压力为-37.3kpa，采样泵工作电压开通率为28%；当当采样流量为30L/min时，流量计前压力为-50. 3kpa，采样流量维持在25L/min，采样泵工作电压开通不断上升，最终采样泵停止工作。

通过这个实验，我们可以初步得出这样的结论：放入石英滤筒后流量计前负压增大了，采样流量无法达到预设流量（30L/min）最终采样泵工作电压开通率大于98%，仪器采样泵保护功能开启，采样泵停止工作。

为了更好的验证这个结论，用压力流量校准仪给仪器皮托管施加不同的压力来模拟流动气体采样。实验数据见表1。

表1 模拟烟道中流动气体采样数据一览表

通过表1数据可以看出：这四组模拟试验最终都因为实测采样流量无法达到计算采样流量而使仪器采样泵保护功能开启导致采样泵停止工作。

为什么放入石英滤筒后流量计前压力这么大呢？经过把石英滤筒与3号标准玻璃纤维滤筒以及相应的采样枪进行比较发现：石英滤筒是圆柱形的，采样枪的滤筒室也是圆柱形的，与滤筒形成紧密配合并且滤筒室内没有多孔滤筒托。气体只能由滤筒底部通过（如图1所示），造成仪器负压过大，致使仪器采样泵保护功能开启，采样泵停止工作。

图1 原有滤筒室与改进滤筒室对比图

3 解决方法

既然问题是由于滤筒室设计不合理造成的——滤筒与滤筒室内壁形成紧密配合，因此要解决这个问题就要对采样管的滤筒室重新进行设计。参照《烟尘采样器技术条件》[3]（HJ/T48-1999）中玻璃纤维采样管的要求设计石英滤筒采样管如图1中所示：在滤筒室上部（距滤筒室顶端5mm～10mm）与滤筒形成紧密配合，底部设置一个带孔滤筒托，在滤筒托以上的中部让滤筒壁向里凹2mm左右，使滤筒与滤筒壁之间留有2mm左右的空隙，形成一个空腔。这样气体可以通过滤筒的整个内表面，从而减小仪器流量计前的负压，问题就迎刃而解了。

[1]国家环境保护总局.空气和废气监测分析方法.第四版增补版：中国出版社，2009，332-344.

[2]GB/T16157-1996，固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法[S].

[3]HJ/T48-1999，烟尘采样器技术条件[S].

孙延康(1985—)，男，汉，山东省枣庄市人，学士，助理工程师，环境监测。