抽取式顆粒物在線監(jiān)測技術(shù)難點分析

    隨著濕法脫硫與氨法脫硝技術(shù)的廣泛應(yīng)用，固定污染源排放顆粒物的濃度監(jiān)測面臨新的挑戰(zhàn)。針對濕法脫硫后高濕、低溫的排放工況，抽取式顆粒物濃度在線監(jiān)測技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)通過抽取樣氣并進(jìn)行處理，有效避免了液態(tài)水對光學(xué)測量方法的干擾。
    隨著非電行業(yè)超低排放要求的推進(jìn)，抽取式顆粒物在線監(jiān)測在實際應(yīng)用中也逐漸暴露出一些問題。本文將從顆粒物濃度測量的難點、等速采樣誤差分析、管路傳輸對采樣的影響、采樣嘴的選取、標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范要求以及常見應(yīng)用問題等方面進(jìn)行梳理，以幫助使用者更好地了解和學(xué)習(xí)該技術(shù)。

    一、顆粒物濃度測量的難點
    固定污染源排放的氣態(tài)污染物和顆粒物在排入環(huán)境空氣后，因混合與冷卻會發(fā)生凝結(jié)、蒸發(fā)、凝聚及二次化學(xué)反應(yīng)等過程，這些物理化學(xué)變化將改變顆粒物的粒度分布和化學(xué)組成。因此，如何從排氣筒中采集到在環(huán)境演化過程中更具代表性的顆粒物樣品，使其化學(xué)組成更接近真實狀況，成為污染源顆粒物采樣中的一項技術(shù)難題。
    燃燒源排放的顆粒物可分為兩類：一是直接排出的一次顆粒物，二是以氣態(tài)形式（如SO?、NOx、VOCs等）排入大氣后經(jīng)物理化學(xué)反應(yīng)生成的二次顆粒物。一次顆粒物中又包括直接以固態(tài)形式排放的顆粒物，以及在煙氣溫度下以氣態(tài)形式排出、在稀釋冷卻過程中凝結(jié)形成的顆粒物。準(zhǔn)確測量一次顆粒物排放，對評估污染源貢獻(xiàn)和制定控制策略至關(guān)重要。

    二、等速采樣誤差分析
    等速采樣是煙道粉塵采樣的常用方法，其原理是通過S型皮托管測量氣體動壓，并與采樣管中孔板產(chǎn)生的壓差保持一致，從而實現(xiàn)等速采樣。操作中需借助傾斜微壓計監(jiān)測兩者變化，并及時調(diào)整采樣流量，確保含塵煙氣進(jìn)入采樣嘴的速度（Vn）與該點煙氣流速（Vs）相等，相對誤差應(yīng)控制在-5%～+10%之間。[1]
    若采樣速度高于煙氣流速（Vn>Vs），采樣嘴邊緣部分氣流中的塵粒因慣性無法隨氣流進(jìn)入嘴內(nèi)，導(dǎo)致采樣濃度低于實際值；反之若采樣速度偏低（Vn<Vs），則采集的濃度會高于實際濃度。唯有在速度相等時，采樣濃度才真實可靠。

    三、管路傳輸對采樣的影響
    采樣口若采用擴(kuò)散通道結(jié)構(gòu)，可減緩氣流和粒子速度，但也會在通道內(nèi)形成湍流并引起流速進(jìn)一步降低。湍流可能導(dǎo)致粒子重新分布并在管壁沉降。研究表明，壁面沉降可造成高達(dá)50%的粒子質(zhì)量損失，且超微米級及以上顆粒的損失顯著高于亞微米級顆粒。
    此外，采樣過程中因氣流減速可能導(dǎo)致粒子溫度上升，部分儀器還會對氣溶膠進(jìn)行加熱，致使某些組分揮發(fā)。借助成分與揮發(fā)率分析可重建原始粒度分布，但揮發(fā)也會造成粒子數(shù)量減少，光學(xué)儀器響應(yīng)降低，從而導(dǎo)致濃度讀數(shù)偏低。
    另一方面，水溶性離子在加熱蒸發(fā)后可能析出結(jié)晶，形成氣溶膠，使光學(xué)儀器響應(yīng)增強(qiáng)，粒子計數(shù)偏高，誤判為質(zhì)量濃度較高。