烟气粉尘浓度测定结果影响因素分析及对策

吴 琦

（中国石化集团资产经营管理有限公司巴陵石化有限责任公司 分析检验中心炼油分析站，湖南 岳阳 414014）

烟气粉尘浓度测定是一个动压平衡测定过程[1]，影响其测定结果的原因比较多。烟气粉尘浓度直接影响烟机运行，为了能使烟机和余热锅炉安、稳、长、优运行，实现能源再利用和减少烟气粉尘排放对环境大气的影响，烟气粉尘浓度测定数据准确度尤为重要。为了提高烟气粉尘浓度测定结果的准确性，找出影响粉尘浓度测定的因素，必须要对影响烟气粉尘浓度测定因素进行探讨。

1 影响烟气粉尘浓度测定原因分析

从炼油装置开车以来，对影响烟气粉尘浓度测定结果的因素进行调查分析和统计（见表1），从调查分析结果可看出，影响烟气粉尘浓度测定结果的主要因素是采样滤筒质量[1]，滤筒的质量因素主要包括：滤筒透气性、筒壁的厚度、滤筒口水平度三个方面。本研究对滤筒质量进行分析并提出相应对策。

表1 影响烟气粉尘浓度测定结果的因素调查情况

2 主要仪器和试剂

2.1 仪器

烟气粉尘浓度动压平衡测定分析仪[2]；托管式采样枪；玻璃钢滤筒；马福炉；干燥器；O 型碳素密封圈；耐压硅胶皮管；冷却水池箱、天平；游标卡尺；50μm 和10μm 砂纸。

2.2 试剂

盐酸：分析纯，湖南师范大学试剂厂；压缩空气或氮气：生产装置自供。

3 分析原理和烟气粉尘浓度测定条件

在一定的测定条件下，用烟气粉尘浓度测定分析仪、托管式采样枪和采样滤筒，在摧化再生装置三旋出口进行采样收集一定量的烟气粉尘，用重量法进行计算得出烟气粉尘浓度[2]。

烟气粉尘浓度测定动压平衡条件见表2所示。

表2 采样条件参数设定

4 分析步骤

4.1 滤筒处理

将滤筒用稀盐酸泡浸，清洗干净后，放在700℃的马福炉中烘烤1 小时，再放在干燥器中冷却，冷却至室温。

4.2 滤筒衡重处理

将处理后的滤筒进行多次称量和烘干，直至最后2 次称量结果之差为0.40mg，并记录滤筒此时的重量[2-3]。

4.3 样品收集

设定一定的采样条件，对摧化再生装置三旋出口烟气粉尘进行收集。

4.4 收集烟气粉尘样品衡重处理

将采样滤筒收集到的烟气粉尘进行反复烘干和称量[2]，直至最后两次称量结果之差为0.40mg，并记录此时滤筒的重量[2-3]。

5 计算方法

5.1 烟气采样体积换算

式中：Vnd——标准状态下干烟气的采气体积(L)

V2——累积流量计终读数（L）

V1——累计流量计初读数（L）

Tm——流量计前烟气绝对温度（K）

Rm——流量计前烟气指示压力（Pa）

K——累积流量计的校正系数

5.2 烟气粉尘浓度计算法

式中：C——烟气粉尘浓度（mg/m3）

W——滤筒捕集的烟气粉尘重量（g）

6 滤筒质量对烟气粉尘浓度测定结果影响实验

6.1 实验Ⅰ

在上述采样参数条件下对滤筒透气性进行筛选，筛选出达到采样条件要求的透气性滤筒实验，采样条件参数流量计前压力为（10-15）×10-3Mpa 时，对滤筒透气性进行选别实验，其结果见表3。

从表3 中可看出，在同样流量计前压力参数为（10-15）×10-3Mpa 时，1-6 号滤筒透气性较好，压缩空气通过滤筒的流速可满足烟气粉尘浓度测定的动态平衡采样条件参数要求，即烟气流速为30-33L/min，而7-12 号滤筒透气性较差，压缩空气通过滤筒的流速不能满足烟气粉尘浓度测定的动态平衡采样条件参数要求。

用1#-6#号和7#-12#号两组滤筒，分别将流量计前压力设置为（10-15）×10-3Mpa 进行烟气粉尘浓度测定对比实验，其实验结果见表3。

从表3 中可看出在同样的采样条件流量计前压力参数设定为（10-15）×10-3Mpa 时，7#-12#号滤筒透气性较差，测定烟气粉尘浓度总是小于65mg/m3，1#-6#号滤筒透气性较好的滤筒，而此时测定的烟气浓度为80-90mg/m3，从实验结果来看，使用透气性差的滤筒将会影响烟气粉尘浓度测定结果。

由于在采样过程中，滤筒是捕获烟气粉尘的，通过滤筒后的气体再经过水箱中的水吸收，因此，滤筒透气性好坏，在采样时所排放的烟气对环境不会造成什么影响[2，4]。

表3 滤筒透气性筛选对照表

6.2 实验Ⅱ

在上述采样参数条件下进行滤筒壁的厚度与烟气粉尘浓度关系测定实验，其结果见表4。

表4 滤筒壁的厚度与测定烟气粉尘浓度关系对照表

从表4 中可以看出滤筒壁厚度影响烟气粉尘浓度测定的结果，1#-7#号滤筒厚度为3.0mm-2.1mm 之间的滤筒测定烟气粉尘浓度小于60mg/m3，滤筒壁偏厚，无法达到动压平衡采样采样条件参数[6-7]，流量计前烟气指示压力偏低，小于采样条件压力参数设定值（10-15）×10-3Mpa，烟气流速小，低于采样条件参数烟气流速值（30-33L/min），8#-14#号滤筒厚度在1.50-2.0mm 这间时，采样时的流量计前烟气压力和烟气流速可达到烟气粉尘测定动压平衡采样条件参数，从实验结果来看使用滤筒壁厚度偏大的滤筒，每次测定烟气粉尘浓度结果都小于滤筒壁厚度为1.5-2.0mm 的情况下测定的结果，因此滤筒厚度直接影响烟气粉尘浓度测量结果。

6.3 实验Ⅲ

用1#-14#号滤筒，在上述动压平衡采样参数条件下进行滤筒口水平度与测定烟气粉尘浓度关系进行实验，其结果见表5。

表5 滤筒口水平度与测定烟气粉尘浓度关系对照表

从表5 中可看出，1#-7#号滤筒口水平度偏差大于0.02mm，测定烟气粉尘浓度结果小于65mg/m3，8#-14#号滤筒口水平度偏差小于0.02mm，测定烟气粉尘浓度结果为80-90mg/m3。其实验结果可以看出，使用滤筒口水平度大于0.02mm 的滤筒，每次测定烟气粉尘浓度结果都小于滤筒壁厚度小于0.02mm 情况下的结果，因此，滤筒口水平度偏大，是影响烟气粉尘浓度测量结果的因素之一，对烟所粉尘浓度测量结果不利。

7 结果与讨论

7.1 滤筒透气性的影响

从实验Ⅰ结果可得出：滤筒透气性差导致烟气粉尘浓度测定结果偏低。这是因为透气性差，在测定过程中达不到动压平衡；透气过大可能使烟气粉尘易通过滤筒壁小孔径，滤筒所捕集烟气的粉尘比实际烟气中的粉尘要小。实验Ⅰ中发现，在滤筒透气性好的测定过程中，气体转子流量计的读数为30-33L/min，流量计前压力为（10-15）×10-3Mpa 时，测定过程才达到要求的动压平衡过程，此时所测定烟气粉尘浓度结果在80-90mg/m3范围内，近似于实际值。

表6 滤筒质量因素对策表

7.2 滤筒壁厚度的影响

从实验Ⅱ结果可得出：滤筒壁厚度过大或过小时烟气粉尘浓度测定结果偏低。这是因为滤筒壁过厚，烟气不易通过，此时烟气流过流量计读数偏低，流量计前压力表读数也偏低，不能满足烟气粉尘浓度测定过程中动压平衡的采样参数条件；滤筒壁过薄时，易造成滤筒壁开裂，烟尘通过滤筒，滤筒捕集的烟气粉尘比实际通过的要小，而影响测定结果。实验发现滤筒壁厚在1.5-2.0mm之间，能满足烟气粉尘浓度测定过程动压平衡的采样条件参数，此时所测定烟气粉尘浓度结果在80-90mg/m3之间，近似于实际值[7]。

7.3 滤筒口水平度的影响

从实验Ⅲ中可得出：滤筒口水平度差影响烟气粉尘浓度测定结果偏低。这是因为滤筒口与采样枪嘴密封不严，通过滤筒的烟气体积小于实际测定的烟气计量体积，从实验中发现滤筒口水平度在0-0.02mm 时，能达到烟气粉尘浓度测定的动压平衡的采样参数条件，此时所测定的烟气粉尘浓度结果在80-90mg/m3之间，近似于实际值。

8 对策及其效果

根据对实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的结果分析，针对性的对滤筒质量采取对策，对策具体内容见表6。

采取对策前后的烟气粉尘浓度测定结果情况统计见表7。采样对策后，烟气粉尘浓度测定的准确度比前一年提高了5 个百分点。

表7 对策实施前和后烟气粉尘浓度测定结果统计表