固定污染源廢氣低濃度顆粒物監測實驗室分析和常見故障分析

一 實驗室分析

       1、采樣頭的擦拭應在通風柜進行，注意擦拭方法。

        采樣頭的擦拭要求是在通風柜進行，擦拭時候所用的試劑為丙酮，具有腐蝕性，一是要注意安全，二是密封鋁箔有褶皺，應順著褶皺的方向從下往上擦試。

       2、稱重：恒溫恒濕環境、同一設備、同一個人。

       稱重是實驗室分析中非常重要的環節。先對樣品進行烘干，然后平衡，最后稱重。稱重時一定要保證采樣前和采樣后的樣品，保持在相同溫度和濕度的環境     條件，最好是用同一臺天平稱重，人員最好是同一個人，會減少系統誤差。

        3、實驗室空白

       實驗室空白在標準和規范未提到。樣品出現負增重的情況，樣品實際上采集的量比現場分析的要高。實驗室空白是該批樣品前處理好之后，留一到兩個樣品     放在實驗室不帶到現場。樣品采集完之后，留在實驗室的空白樣，與樣品同時烘干、平衡和稱重處理，檢查實驗室空白樣品的偏差，如果偏差超出0.5mg，那么該批采集的樣品數據不可信。

二 常見故障分析     

觀察圖1和圖2用紅線標識出兩個界面不同之處。這兩個界面是儀器正常工作的兩個界面，其流速、煙溫等參數基本一致，為什么計算流量、實測流量，計前壓力不一樣？因為這兩個采樣方式選擇的采樣嘴不同，圖1選的φ10采樣嘴。圖2是φ6的采樣嘴。

  1.泵不轉：無流速、儀器故障現場采樣時會遇到泵不轉的情況，其中原因之一，采用等速采樣的原理，當未監測到動壓，沒有流速，泵不會運轉。   

       圖3是沒有動壓，沒有流速，泵不運轉的情況。圖4雖然動壓為零，但計算流量為5L/min。這是因為儀器有防倒吸的功能。嶗應的儀器當流速當計算流量低于5L/min時，會自動開啟防倒吸功能。這防倒吸的功能可以根據現場實際情況和需求選擇是否啟動。 

  2、暫停保護：連接管折、采樣嘴堵、濾膜濕、采樣頭裝兩張濾膜、采樣嘴選擇偏大

       儀器暫停保護功能的作用是保護儀器在過載狀態下強制運轉而損壞儀器。所以當儀器運行過程中出現一些特殊情況達到儀器負載上限時，會自動暫停。導致儀器過載的原因，一是連接管折了，現場采樣時空間較小，管路放在地上，有可能被踩了或是被東西壓住，造成管路折的情況會出現負壓突然增大；二是采樣嘴堵了，有時用抹布堵采樣孔，最外面的采樣點，有可能泵的抽力把抹布或毛巾角吸到里面去，造成采樣嘴堵塞；三是濕度比較大的情況，采樣一段時間后濾膜或鋁箔濕了，阻力變大，而導致儀器過載停機保護；四是低濃度采樣頭需要封裝，將兩張鋁箔放在同一個采樣頭中，導致阻力非常大；五是采樣嘴偏大。

       圖5界面最左上角狀態，出現紅色暫停狀態，界面中參數計壓是-54kPa，計算流量要求58.5L/min，但實際采樣流量僅為18.5L/min。該界面上功率為100%。即儀器功率達到100%，但采樣流量還是無法跟蹤計算流量，在這種狀態下出現儀器暫停保護。

       圖6界面最左上角狀態，也是出現紅色暫停狀態，界面中參數計壓是-15.22kPa，儀器功率達到100%。計算流量已經達到了103.7L/min，實測流量100.9L/min，儀器功率達到100%，采樣流量還是無法跟蹤計算流量，在這個情況下儀器也會暫停。

 圖7界面在采樣時什么都沒接，包括汽水分離器，界面中參數計壓是-32.08kPa，正常界面計壓大約6kPa。如果不接后取樣管和汽水分離器，那么計壓約為1kPa。主機上有一個過濾芯，有可能過濾芯用一段時間之后繼承太多阻力太大造成。

     圖8界面說明系統有漏氣的地方，因為圖1中采樣流量55L/min，如果只連接上采樣頭取樣管和汽水分離器，計壓大約在6kPa左右。而該界面計壓只有-1.75kPa，很明顯系統漏氣。

  3、無流速：連接管折、連接管破裂、連接管堵塞、測點有渦流、主機故障

       在監測時會遇到無流速的情況。一是連接皮托管的兩個軟管可能折了或連接管有破裂或連接管堵塞；二是測點采樣嘴所處位置，可能存在渦流；三是主機出現故障。四是在現場采樣時皮托管兩個軟管接反了，或取樣管的方向反了，有可能出現流速是零的情況。

       如何來判斷沒有流速是不是主機出現故障。把主機上△P皮托管的兩個軟管都拔下來，用手指堵住△P正接嘴，看一下動壓是否有數值顯示，如果有數值，說明儀器測量流速的功能是正常的。

       還有一種可能就是，超低排放濕法脫硫除塵。皮托管兩個軟管里面的會有水冷凝。如果水聚積較多，會形成水滴把管堵了，以致出現無流速情況。

  4、流速偏大：連接管折、連接管破裂、連接管堵塞、主機故障

       出現流速偏大的情況，可能是由于連接軟管折、連接軟管破裂、連接軟管堵塞、管路進水、主機故障。

除上述原因外，還有可能調零時兩個接嘴沒有懸空，或者調零時管子都接好了，取樣管沒有放到煙道里，但是調零時管子有折的情況，調靈調偏了也會出現沒有流速，或是流速偏大的情況。因此儀器調零時，盡量把主機面板上兩個軟管拔下來，進行調零。調零結束確認后，再把軟管插上，避免出現調零異常。如果在采樣現場風比較大，應注意調零時，兩個壓力接嘴盡量在避風的方向，不要讓風產生的壓力給調零造成偏差。

  5、煙塵濃度偏低（甚至負增重）：漏氣（采樣氣路系統、采樣孔）、稱量、取樣管方向、跟蹤率超差、濾膜破損、采樣位置（或布點）不規范、流速偏差

煙塵濃度偏低甚至出現負增重情況。造成問題的原因有以下幾點：

       （1）系統漏氣，現場采樣氣路連接好之后一定要檢查氣密性。

       （2）實驗室分析時，稱重時可能有偏差。

       （3）現場取樣時，取樣管的方向放置錯誤，采樣嘴要求正對氣流方向。

       （4）濾膜有破損。在組裝濾膜時未仔細觀察濾膜有破損。再者就是煙道里濕度比較大，樣品采集一段時間后，濾膜濕了,而儀器負載能力較大時可能將濾膜抽破。所以標準中要求，當煙道中氣體的濕度達到一定程度應進行加熱。

       （5）采樣點位置或是選點不規范，流速不均勻，顆粒物分布沒有規律性，而造成煙塵濃度偏低或偏高。

  6、煙塵濃度偏高：采樣嘴刮壁、鹽類、稱量、采樣位置（或布點）不規范、流速偏差、跟蹤率超差、冷凝水倒灌、采樣頭擦拭不干凈。

       煙塵濃度測試偏高的原因，和煙塵的偏低基本相同。不同的是：

       （1）冷凝水倒灌，在采樣時取樣管會有一部分冷凝水，當移動取樣管或者取樣管從煙道中取出來時，可能會不小心使取樣投的方向向下傾斜，采樣管中的水會倒灌，流到濾膜上。取樣管中的雜質會凝結在濾膜上，導致煙塵濃度偏高。嶗應的低濃度取樣管已經改進，在取樣管前段加了一個限肼，當取樣管向下傾斜時，冷凝水不會倒灌到濾膜上。

       （2）采樣頭擦拭不干凈，擦采樣頭時可能沒注意，擦拭用的紙巾上的纖維可能沾附在采樣頭上。或擦拭時方向不對，把采樣頭外面的顆粒擦插到密封鋁箔里邊了。再就是采樣頭的外表面沒有擦拭干凈，尤其是一些特殊的工況，鹽類的雜質較多，可能會沾附在采樣頭上，且還比較硬，導致濃度偏高。

 7、關于全程空白樣品

       全程空白的目是給整個采樣過程質量控制的參考。

       DB37/T 2537-2014中對全程空白有要求。當在采全程空白高于1mg/m3時，本次采集的樣品是無效的。在數據處理時全程空白是不參與計算的。實際檢測濃度值不需要減去全程空白濃度值。

三 質量保證和質量控制

       1、屬于國家強制檢定目錄內的工作計量器具以及分析天平、皮托管系數等其他儀器設備必須按期送計量部門檢定，經檢定合格并取得檢定證書后方可用于監測工作。

       用于監測的儀器屬于強檢，必須有檢定的合格證。否則獲取的數據是無效的，沒有法律效應。

       2、監測儀器的溫度、壓力、流量，皮托管系數，分析天平等應定期進行校準。

       對于監測儀器的溫度、壓力、流量等參數以及皮托管系數，還有分析天平，要進行定期的校準，即對儀器進行自校。

       建議每臺儀器建一個校準維護檔案，把儀器的校準時間、維護時間、檢定時間及相關的參數數據記錄下來。

       3、采樣系統氣密性檢驗

       氣密性檢驗分為兩部分，一是在實驗室對整套設備進行檢驗。二是現場對整個系統進行檢驗。因為煙塵采樣器采用的采樣泵大多是刮板泵，刮板泵是不密封的，現場采樣檢查氣密性時，重點檢主機外的球連接系統就可以。

       4、應嚴格檢查皮托管和采樣嘴，發現變形或損壞者不能使用。

       皮托管和采樣嘴是現場監測時等速跟蹤非常重要的兩個部件，一旦發現皮托管前端變形或采樣嘴變形，不能繼續使用。此外應注意，運輸采樣管過程中，要把標配的皮托管橡膠帽蓋好。

       5、采樣時皮托管的全壓孔和采樣嘴要正對氣流方向，偏差不得超過10度。

       采樣時皮托管的方向非常重要，如果方向偏差較大，測的流速偏差就很大，達不到等速跟蹤要求。

       6、皮托管中的冷凝水會造成流速測量偏差，連接顆粒物采樣器的軟管管路中的冷凝水會造成采樣系統阻力大，需隨時觀察，冬季采樣時更需注意，防止結冰。

       建議每次采完一個樣品后，把軟管里的水輕輕甩一甩。

       7、采樣前采樣嘴應先背向氣流方向插入管道，開始采樣的同時旋轉采樣嘴使其正對準氣流方向。采樣結束，應先將采樣嘴背向氣流，迅速抽出管道，防止管道負壓將塵粒倒吸。

       （1）在采樣即將結束時，就可以把取樣管先從煙道里往外取。

       （2）建議采樣時從最里邊的點一個一個往外側，最后一個點那就隔著采樣孔比較近，取出來的時候速度就會加快一些。

       （3）如果負壓比較大，建議啟動防倒吸功能。

       8、采樣前后不得直接用手接觸采樣頭，采樣結采樣頭從取樣管上取下后，裝上保護帽并放入專用袋中，采樣嘴朝上放入樣品箱中，運送過程中不可倒置，盡量避免震動。

       采樣嘴朝上放置，防止采集到采樣頭中的顆粒物傾斜或倒置，造成樣品的損失。

       9、采用整體稱重時，稱量結束后應檢查濾膜是否破碎現象，如果有，樣品作廢。

       10、等速率的平均值應控制在92 %～108 %。

       DB37/T 2537-2014中對等速率的的要求，是控制在92~108%。在有些行業標準上，規定是90~110%。 

       采樣數據報表上，有等速率或跟蹤率的指標，作為數據質控的一個指標。如果等速率或跟蹤率小于92%，或大于108%，采樣數據是無效的。

       11、當排氣中含有水滴、水氣接近飽和或飽和，濾膜托架應加熱，保持溫度在105 ℃～110 ℃。

       加熱功能在低濃度采樣時是非常關鍵的。使用加熱功能就能保證在濕度較大的工況下正常的采集完成樣品。

       之前采樣時，很多工況會遇到樣品采集一段時間之后，儀器停機保護。如果取樣管選擇加熱功能，就會避免出現這種情況。

       12、采樣體積不小于1m3

       山東地標中要求采樣體積不能小于1m3，特別強調對于執行顆粒物排放限值低于20mg/m3的固定污染源。這里的采樣體積是標況采樣體積。

   問題匯總

      （1）對采樣濾膜的要求有哪些

      （2）采樣前采樣嘴應先背向氣流方向插入管道，開始采樣的同時旋轉采樣嘴使其正對準氣流方向。如果一開始就正對氣流方向，對數據影響大嗎？或者什么情況下影響大？

       如果采樣一開始就正對氣流，顆粒物就會撞擊進入采樣嘴，測量結果會產生正偏差。對結果的影響程度，跟工況等有關系。還有就是操作的時間問題，如果在開始采樣之前放入煙道內時間越長，對測量結果影響越大。       

      （3）山東省地標要求萬分之一的天平，而國標（未發布）使用的的十萬分之一的天平。如果一直要用萬分之一的天平稱量，系統誤差是否就可以消除，不用再考慮天平所帶來的誤差？

       如果國家標準一旦發布，就盡量選用十萬分之一的天平，目前國標正式稿暫未發布，用地方標準要求得萬分之一天平是可以滿足的。在山東省地標的編制說明里有對稱量偏差數據總結的表格，如果能夠滿足相關的條件要求，萬分之一的天平還是可以的。      

      （4）因為是整體稱重，整體質量遠大于濾膜的增重，是否有措施保障整體采樣器對增重的影響？

       天平的稱量都可以滿足，所以在制定山東省地標時，包括國家標準時都考慮到了這個問題。山東省地標對采樣頭整體重量有一個控制，要求不超過20g。

       嶗應的采樣頭選用的是純鈦材質，這種材質的優點，是耐腐蝕性特別好，而且密度比不銹鋼低了很多，整體重量也就低很多。嶗應的整體采樣頭總重量不超過15g。嶗應之前的采樣頭，就是前段是焊接的那種，整體重量不超過18g。       

      （5）有個新的天然氣鍋爐，使用嶗應的3012 H-D儀器，檢測二氧化硫5000+，這個是不是考慮有CO影響？CO值在多少會對二氧化硫產生影響？

       定單位電解法由于交叉干擾，比如CO對二氧化硫的正干擾、二氧化氮對二氧化硫的負干擾等問題都存在。儀器在選配了相應的傳感器會對干擾進行補償，但不會完全消除。因受每個傳感器自身的特性和各個工況干擾氣體濃度的大小不一樣，有可能補償不夠或補償過了，造成所測試的各種氣體濃度偏離真值。這是定點位電解法傳感器目前的弊端。

       由于現在大部分燃煤鍋爐都改造成燃氣鍋爐，會出現燃氣鍋爐燃燒不充分，而產生一氧化碳，如果現場監測儀器沒配置一氧化碳傳感器，那儀器顯示的二氧化硫濃度會較高或很高，影響監測結果，建議在用的定點位電解法儀器加裝一氧化碳傳感器，消除一氧化碳對二氧化硫的正干擾影響，防止被檢單位說：我沒燒煤怎么會產生那么高的二氧化硫？

要完全消除這種交叉干擾的問題，最好的方法是用光學儀器，因光學儀器是用光的波段來判斷煙氣成分的大小，不會存在交叉干擾的問題，測試的結果是比較準確的。用光學儀器測煙氣成分，目前國標是非分散紅外法，山東省根據目前檢測的瓶頸而領先于國標的紫外差分法。

       在目前光學儀器測污染源的有毒氣體:二硫、一氮、二氮，針對紅外（簡稱）和紫外（簡稱）都比定點位電解法測得更準確。因為國標中定點位電解法的檢出限是15mg，而光學儀器的檢出限是1mg。