锅炉烟尘监测过程质量控制及现场采样应注意的问题

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　　摘要：以生态文明全面取代工业文明，是实现人类生存进步及经济可持续发展的唯一途径。以我国为例，在经历40年社会改革开放、经济高速增长之后，工业化、城市化、现代化所取得巨大成就的背后，是生态环境的严重破坏，尤其近年来“雾霾”成为生态环境治理中最为顽固的诟病。锅炉烟尘是造成雾霾现象的“主要元凶”，从环境监测角度出发，加强锅炉烟尘监测过程及现场采样质量控制，精准地获取相关数据，能够为环境治理方案提供科学依据。但同时，锅炉烟尘监测及采样是十分复杂且具有系统性的工作，在整个过程中需要加强质量控制。本文列举相关注意问题，以供技术人员在操作中参考借鉴。
　　关键词：锅炉烟尘;质量控制;现场采样;监测过程
　　中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）04-0-02
　　DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.111
　　Abstract： The overall replacement of industrial civilization with ecological civilization is the only way to achieve human survival and progress and sustainable economic development. Take China as an example. After 40 years of social reform and opening up and rapid economic growth， behind the great achievements of industrialization， urbanization， and modernization， the ecological environment has been severely damaged， especially in recent years. The most stubborn rickets. Boiler smoke and dust is the “main culprit” that causes haze. From the perspective of environmental monitoring， strengthening the boiler smoke and dust monitoring process and on-site sampling quality control， and accurately obtaining relevant data， can provide a scientific basis for environmental governance solutions. But at the same time， boiler smoke and dust monitoring and sampling are very complicated and systematic tasks， and quality control needs to be strengthened throughout the process. This article lists relevant attention issues for reference by technicians in operation.
　　Keywords： Boiler soot; Quality control; Field sampling; Monitoring process
　　1 锅炉烟尘监测过程质量控制应注意的问题
　　1.1 滤筒、仪器及采样位置
　　首先，滤筒对于烟尘监测过程质量控制起到直接影响作用，监测开始之前要对滤筒准确性、严密性、完整性等检查，确保滤筒均匀完好。同时，监测不同锅炉烟尘所选用的滤筒也不一样，要综合烟尘中主要成分、操作环境、湿度温度等进行筛选。以温度因素为例，常用的玻璃纤维滤筒耐受水平仅为500℃，在该温度以下，玻璃纤维滤筒可以捕捉到99%的0.5μm的烟尘，而温度高于500℃则必须更换为刚玉滤筒，否则会产生很大的误差。其次，锅炉烟尘监测所需要的仪器种类较多，仪器本身监测的对象，造成存在损坏的可能性较大。因此在监测前需要对相关仪器进行鉴定，按照相关要求，仪器鉴定工作需要定期交付给国家技术部门，此外，对于鉴定合格的仪器，在使用之前也要展开细致检查，例如气密性是否完好、气路是否存在堵塞、是否需要清洗等。再次，锅炉烟尘采样的具体位置如何选择，对监测质量有着本质性作用。采样的目标是获取代表性样本，而烟道（烟囱）直道可作为优先的监测孔所在，而断面、弯头部分由于局部空間变化剧烈，会出现烟尘成分的不均匀分布。排除监测空间、位置的限制，采样点距离弯道、断面的距离至少为烟道（烟囱）直径的1.5倍以上，正常情况下以3倍以上为底线，必要时可以多开一些监测孔。
　　1.2 锅炉负荷率
　　锅炉是产生烟尘的源头，因此锅炉负荷率对于烟尘监测数据的影响是不容忽视的。根据《锅炉烟尘测试方法》的要求，监测工作应以锅炉处理为依据。但现实操作中发现，真正获取锅炉准确出力的数据是很难的，在这种情况下可以选择替代方法：其一，直接控制法。对于蒸汽过滤而言，本身就具有系统的数据监控方式，可以采用量水箱法、蒸汽流量表法等获取锅炉负荷率。其二，对于一些无法直接或间接进行控制的情况，可以利用烟气量、空气剩余量来计算。
　　1.3 过剩空气系数
　　过剩空气系数对锅炉工况有着明显影响，并直接反映在锅炉烟尘产生方面，据此可以作为监测过程质量的控制途径。如果锅炉内剩余空气过多，则会出现内部压强不足的情况，导致烟尘比例增加并带走大量热量，反之则会造成锅炉内燃烧不充分;在此基础上，可以通过构建剩余空气系数和锅炉正常运转下的方程式，例如，以燃料为因变量，国家标准下燃煤锅炉的过剩空气系数为1.8、燃气锅炉的过剩空气系数为1.2，系数过高过低都代表了烟尘样本不规范。 　　相对应的，从监测过程质量控制角度出发，如果过剩空气系数过高，代表着锅炉内的含氧量过高，整个系统中可能存在漏风的现象，表现为锅炉功率较低，烟尘取样要比实际的成分浓度小。反之，如果过剩空气系数过低，说明燃料与含氧量比例过高，则锅炉燃烧不冲分，烟尘取样要比世纪的成分浓度高，且包含大量燃烧不尽的产物。
　　2 锅炉烟尘现场采样应注意的问题
　　锅炉烟尘现场采样过程中存在的影响因素较多，如天气、场地、仪器、人员等各方面，都可能造成采样不规范、不准确，因此在具体操作过程中，要严格遵循相关标准确保采样规范操作。结合笔者多次参与现场烟尘采样经验，应加强对以下问题的注意。
　　2.1 采样人员方面
　　围绕着“采样人员”，所要注意的问题包括：（1）参与锅炉烟尘采样的人员必须经过专门培训及实践练习，要求持证上岗，在采样过程中严格按照正确方法及规范流程实施。（2）要“知己知彼”，采样前要做好充足准备，了解锅炉烟尘中的污染成分，熟悉锅炉所在生产单位的生产工艺等。（3）做好安全防护工作。一般来说，锅炉烟尘采样都会在正压区内进行，而实施采样操作时，必须将采样孔堵死，这样才能避免烟尘喷射伤害到人，也确保了采样的有效性。（4）实时观测。锅炉烟尘现场采样面向的不是“烟尘”本身多少，而是烟尘成分、浓度等有效反馈出的数据，因此相关人员必须实时观测采样仪现实的数据，发现异常后重新组织采样工作。
　　2.2 采样操作方面
　　首先，现场采样操作应注意动态数据收集方式，即采样枪要保持横贯采样面的“由内而外”的逐点移动，这样做一方面可以规避采样误差、实现全面收集，另一方面也可以降低采样枪温度过高而发生烫伤危险。其次，现场采样过程中如果发现烟道内负压过大，要提前将采样枪撤离，这样可以避免粉尘被吸回烟道，同时保障每次采样的实践均衡，如每个滤筒的采样时间维持在10～12min，误差不超过±5s;此外，采样过程中要遵循基本标准，如每次操作所获取的樣品不能少于3种，每次采样的时间不能低于3min。再次，现场采样结束之后，要综合评定采样仪输出的数据，判断是否存在误差较大的现象，杜绝以偏概全。
　　2.3 仪器设备方面
　　锅炉烟尘现场采样所要用到的仪器设备主要包括：烟尘采样仪、滤筒、采样嘴、采样枪等，围绕着相关仪器设备的注意问题如下。
　　第一，当前环境监测设备市场上可选用的产品很多，以烟尘采样仪和采样嘴的配套问题而言，如果发现监测点和采样嘴存在口径不匹配的问题，应遵循“选大不选小”的原则，同时，采样嘴在流量变化方面应参考锅炉风机功率，将流量变化控制在20～30L/min范围内。
　　第二，仪器设备的正常运转是锅炉烟尘监测质量的保障，因此在现场采样开始之前，需要预先处理一些影响因素。主要包括：烟道开孔之后要清理积灰，反向插入采样管避免负压吸入正压喷出现象。采样过程中要牢记顺序，确保采样枪手柄、采样嘴方向保持一致。采样过程中保证采样嘴稳定，避免触及烟囱孔壁吸入积灰。
　　第三，采样完毕之后做好收集工作，详细对比采样仪输出数据是否在合理参数范围之内，对比依据可参照《锅炉烟尘测试方法》的相关规定，并及时对仪器设备进行清理。
　　3 结束语
　　总体而言，锅炉烟尘监测是生态环保监测项目中的常见工作内容，但我国以燃煤为能源的生产、生活地域较多，锅炉规格标准不一，因此实际监测过程及现场采样面临的问题较为复杂。根据我国出台的《锅炉烟尘测试方法》，相关人员要在设备、操作等方面做好协同，一方面，不断引进更为先进的监测仪器（如智能烟尘监测仪），提高准确性及便捷性。另一方面，则要重点展开监测及采样人员的专业能力培训，形成一定的实践经验，为环境保护治理提供更可靠的依据。
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　　收稿日期：2019-12-20
　　作者简介：张海林（1975-），男，汉族，大专学历，中级，研究方向为环境监测。
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