锅炉大气污染物测试技术-杨麟

锅炉大气污染物测试技术杨麟上海工业锅炉研究所电话：13611738000一、锅炉大气污染物考核标准GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》；GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》。1、GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》1）标准适用范围：以燃煤、燃油和燃气为燃料的单台出力65t/h及以下蒸汽锅炉、各种容量的热水锅炉及有机热载体锅炉；各种容量的层燃炉、抛煤机炉。使用型煤、水煤浆、煤矸石、石油焦、油页岩、生物质成型燃料等的锅炉，参照本标准中燃煤锅炉的排放控制要求执行。2）大气污染物排放控制要求①在用锅炉排放限值单位：mg/m3污染物项目限值污染物监控位置煤油气颗粒物806030烟囱或烟道二氧化硫400550(1)300100氮氧化物400400400汞及其化合物0.05－－烟气黑度（林格曼黑度，级）≤1烟囱排放口注（1）位于广西、重庆、四川、贵州的燃煤锅炉执行该限值。2）大气污染物排放控制要求②新建锅炉排放限值单位：mg/m3污染物项目限值污染物监控位置煤油气颗粒物503020烟囱或烟道二氧化硫30020050氮氧化物300250200汞及其化合物0.05－－烟气黑度（林格曼黑度，级）≤1烟囱排放口2）大气污染物排放控制要求③有国务院环境保护主管部门或省级人民政府排放规定的重点地区锅炉大气污染物排放限值单位：mg/m3污染物项目限值污染物监控位置煤油气颗粒物303020烟囱或烟道二氧化硫20010050氮氧化物200200150汞及其化合物0.05－－烟气黑度（林格曼黑度，级）≤1烟囱排放口3）各污染物测试标准序号污染物项目方法标准名称标准编号1颗粒物锅炉烟尘测试方法GB5468固定污染源排气中颗粒物与气态污染物采样方法GB/T161572烟气黑度固定污染源排放烟气黑度的规定林格曼烟气黑度图法HJ/T3983二氧化硫固定污染源排气中二氧化硫的测定碘量法HJ/T56固定污染源排气中二氧化硫的测定定电位电解法HJ/T57固定污染源排气中二氧化硫的测定非分散红外吸收法HJ6294氮氧化物固定污染源排气中氮氧化物的测定紫外分光光度法HJ/T42固定污染源排气中氮氧化物的测定盐酸奈乙二胺分光光度法HJ/T43固定污染源排气中氮氧化物的测定非分散红外吸收法HJ692固定污染源排气中氮氧化物的测定定电位电解法HJ6935汞及其化合物固定污染源废气汞的测定冷原子吸收分光光度法HJ5434）大气污染物基准含氧量折算方法①基准含氧量锅炉类型基准含氧量（O2)%燃煤锅炉9燃油、燃气锅炉3.5②折算公式:式中：ρ为大气污染物基准氧含量排放浓度，mg/m3ρ’为实测大气污染物排放浓度，mg/m3φ（O2）为基准氧含量，％φ’（O2）为实测氧含量，％)(O)(Oρρ222121例题某台燃油锅炉实测颗粒物排放浓度为12.54mg/m3，实测二氧化硫浓度为121.21mg/m3，实测氮氧化物浓度为132.25mg/m3，实测烟气含氧量为3.1％，请计算污染物的折算排放浓度。答：C颗粒物=12.54×（21-3.5）/（21-3.1）=12.26。C二氧化硫=121.21×（21-3.5）/（21-3.1）=118.50。C氮氧化物=132.25×（21-3.5）/（21-3.1）=129.29。2、GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》1）标准适用范围：使用单台出力在65t/h以上除层燃炉、抛煤机炉以外的燃煤发电锅炉；各种容量的煤粉发电锅炉；单台出力在65t/h以上采用煤矸石、生物质、油页岩、石油焦等燃料的发电锅炉。整体煤气化联合循环发电的燃气轮机组执行本标准中燃用天然气的燃气轮机组排放限值。不适用各种容量的以生活垃圾、危险废物为燃料的火电厂。2）大气污染物排放控制要求①一般地区序号燃料和热能转化设施类型污染物项目适用条件限值污染物监控位置1燃煤锅炉烟尘全部30烟囱或烟道二氧化硫新建100200（1）现有200400（1）氮氧化物(NO2)全部100200（2）汞及其化合物全部0.032以油为燃料的锅炉或燃气轮机组烟尘全部30二氧化硫新建及燃气轮机组100现有及燃气机轮组200氮氧化物(NO2)新建100现有200燃气机轮组120①一般地区序号燃料和热能转化设施类型污染物项目适用条件限值污染物监控位置3以气为燃料的锅炉或燃气轮机组烟尘天然气及燃气轮机组5烟囱或烟道其他气体及燃气轮机组10二氧化硫天然气及燃气轮机组35其他气体及燃气轮机组100氮氧化物(NO2)天然气100其他气体200天然气燃气轮机组50其他气体燃气轮机组120①一般地区序号燃料和热能转化设施类型污染物项目适用条件限值污染物监控位置4燃煤锅炉，以油、气体为燃料的锅炉或燃气轮机组烟气黑度（林格曼黑度，级）全部1烟囱排放口注（1）位于广西、重庆、四川、贵州的火力发电锅炉执行该限值。（2）采用W型火焰炉膛的火力发电锅炉，现有的循环流化床发电锅炉。以及2003年12月31日前建成投产或通过建设项目环境影响审批的火力发电锅炉执行该限值。②有国务院环境保护主管部门或省级人民政府排放规定的重点地区锅炉大气污染物排放限值。单位：mg/m3序号燃料和热能转化设施类型污染物项目适用条件限值污染物监控位置1燃煤锅炉烟尘全部20烟囱或烟道二氧化硫新建50氮氧化物(NO2)全部100汞及其化合物全部0.032以油为燃料的锅炉或燃气轮机组烟尘全部20二氧化硫全部50氮氧化物(NO2)燃油锅炉100燃气机轮组120②有国务院环境保护主管部门或省级人民政府排放规定的重点地区锅炉大气污染物排放限值。单位：mg/m3序号燃料和热能转化设施类型污染物项目适用条件限值污染物监控位置3以气为燃料的锅炉或燃气轮机组烟尘全部5烟囱或烟道二氧化硫全部35氮氧化物(NO2)燃气锅炉100燃气燃气轮机组504燃煤锅炉，以油、气体为燃料的锅炉或燃气轮机组烟气黑度（林格曼黑度，级）全部1烟囱排放口3）测试污染物的标准序号污染物项目方法标准名称标准编号1颗粒物固定污染源排气中颗粒物与气态污染物采样方法GB/T161572烟气黑度固定污染源排放烟气黑度的规定林格曼烟气黑度图法HJ/T3983二氧化硫固定污染源排气中二氧化硫的测定碘量法HJ/T56固定污染源排气中二氧化硫的测定定位电位电解法HJ/T57固定污染源排气中二氧化硫的测定非分散红外吸收法HJ6294氮氧化物固定污染源排气中氮氧化物的测定紫外分光光度法HJ/T42固定污染源排气中氮氧化物的测定盐酸奈乙二胺分光光度法HJ/T435汞及其化合物固定污染源废气汞的测定冷原子吸收分光光度法HJ5434）大气污染物基准含氧量折算方法①基准含氧量锅炉类型基准含氧量（O2)%燃煤锅炉6燃油、燃气锅炉3燃气轮机组15②折算公式:式中：ρ为大气污染物基准氧含量排放浓度，mg/m3ρ’为实测大气污染物排放浓度，mg/m3φ（O2）为基准氧含量，％φ’（O2）为实测氧含量，％)(O)(Oρρ222121二、测点的开设1、采样位置1）采样位置应尽量选择在垂直烟道段，并应避开烟道弯头和断面急剧变化的部位。采样位置应设置在距弯头、阀门、变径管下游方向不小于6倍直径，和距上述部件上游方向不小于3倍直径处。对矩形烟道，其当量直径D=2AB/(A+B)，式中A、B为边长。2）采样位置不能满足上述要求时：①圆形烟道时，应增加与第一测量直径成90度夹角的第二直径，总测点数量增加一倍。②矩形烟道时，按其断面尺寸划分的若干等面积小矩形的面积应小于0.05m2。3）对于气态污染物，由于混合较均匀，其采样位置可不受上述规定限制，但应避开涡流区2、测孔1）测孔内径应不小于80mm，采样孔管长应不于50mm。2）当测孔仅用于采集气态污染物时，其内径应不小于40mm。3）对圆形烟道，测孔应设在包括各测点在内的直径线上；对矩形或方形烟道测孔应设在包括各测点在内的延长线上。3、测点数量1）圆形烟道①将管道断面划分为适当数量的等面积同心圆环，各测点均应中心线上，环数和测点数按下确定。其中：a对于直径小于0.3m，流速分布比较均匀、对称并符合直管段要求的烟道，可取烟道中心作为测点。b测点数原则上不超过20个。烟道直径（m）等面积数测量直径数测点数＜0.310.3——0.61——21——22——80.6——1.02——31——24——121.0——2.03——41——26——162.0——4.04——51——28——20＞4.051——210——20②测点距烟道内壁距离（以烟道直径D计）测点数环数1234510.1460.0670.0440.0330.02220.8540.2500.1460.1050.08230.7500.2940.1950.14640.9330.7060.3210.22750.8540.6790.34460.9560.8050.65670.8950.77380.9670.85490.918100.9782）矩形或方形烟道①将烟道断面分成适当数量等面积的小块，各小块的中心即为测点，小块数量按下表选取，原则上测点不超过20个。烟道断面积（m2）等面积小块边长度（m）测点总数＜0.1＜0.3210.1——0.5＜0.351——40.5——1.0＜0.504——61.0——4.0＜0.676——94.0——9.0＜0.759——16＞9.0≤1.0≤20三、颗粒物（烟尘）测试1、颗粒物测试是采用等速过滤采样计重法1）采样嘴直径不得小于5（4）mm。采样嘴入口角度应不大于45度。入口边缘厚度应不大于0.2mm。2）每个测断量面采样次数不得少于3次。3）每个测点连续采样时间不得少于3min，但每台锅炉测定时所采集样品的总采气量不得少于1m3。4）取3次采样的算术平均值作为管道的颗粒物平均值。2、颗粒物浓度计算公式C=G/Vnd×106G=g2-g1式中：C为烟气中颗粒物浓度，mg/m3(干)；G为采样所得的颗粒物重量，g；Vnd为标态(干)采样烟气总体积，L；g2为滤筒终重，g；g1为滤筒初重，g。3、测量项目1）烟道截面积仪表：卷尺；2）大气压力仪表：气压表；3）烟气温度仪表：热电偶温度计；4）烟气静压、动压（烟气流速）毕托管与差压计或烟尘采样仪；5）烟气湿度仪表：干湿球温度计或带湿度计的烟尘采样仪；6）烟气成份（烟气含氧量）仪表：烟气仪；7）颗粒物采样仪表：动平衡烟尘采样仪，含：采样枪、毕托管、干燥剂、采样嘴等。4、颗粒物采样步骤1）确定采样位置；2）测量采样位置地点的大气压力；3）测量烟道截面积；4）计算确定测点数及距离；5）在毕托管（采样枪）上标识各测点的距离；6）测量烟气温度；7）测量烟气湿度；8）测量烟气成份；9）预测烟气流速，根据流速，计算选择采样嘴；10）设定测点的采样时间；11）安装采样嘴和滤筒（已称重并有编号）；12）把采样枪（毕托管）插入烟道，逐点进行采样；13）采样完毕取出采样枪；14）拿出滤筒，封好滤筒口，放入盒中。5、动平衡烟尘采样仪的工作原理：根据烟尘采样必须是等速采样的原则，即采样气体流经采样嘴的流速与烟气流速相等。为了保证整个采样过程中都是等速采样，需在采样枪旁安装一支比托管，用来时刻跟踪烟气的动压。动平衡烟尘测试仪的微处理器测控系统根据各种传感器到的静压、动压、温度及含湿量等参数，计算出烟气流速、等速跟踪流量，控制电路调整抽气泵的抽气能力，使实际流量与计算的采样流量相等，达到自动修正采样烟气的流速目的，从而保证在整个采样过程中是等速采样。同时微处理器用检测到的流量计前温度和压力自动将实际采样体积换算为标况采集体积。6、动平衡烟尘采样仪使用：将烟尘采样枪由烟道采样孔中置入烟道中，将采样嘴置于测点上，正对气流方向。按等速采样要求抽取一定量的含尘烟气，根据滤筒捕集的烟尘重量以及抽取的气体体积，计算颗粒物的排放浓度及排放总量。7、采样过程中注意事项1）在采样枪上标识测点位置时应加上测孔管束长度；2）每次采样仪测量烟气压力时，应进行零位自校；3）每次采样开始前应对采样系统密封检查；4）采样枪插入烟道时应用耐高温软布或石棉丝对测孔进行密封；5）每个测点的采样时间应相同；6）采样枪的采样嘴应对正烟气的流动方向；7）采样完毕后，取出采样枪时应把采样头（安装滤筒）高举，防止颗粒物倒漏出来；8）取滤筒时应用镊子把滤筒取出，此时应防止颗粒物倒出及灰尘落入滤筒中；9）在整个采样过程中应注意高温，防止烫伤。8、锅炉颗粒物浓度在不同负荷下折算1）新和安装的锅炉应在额定出力下进行颗粒物浓度测试。2）在用锅炉颗粒物浓度测试应在锅炉70%以上负荷下进行。3）不同负荷和运行时间的折算系数：锅炉实测出力为额定出力百分数%70～＜7575～＜8080～＜8585～＜9090～＜95＞95运行三年内折算系数k1.61.41.21.11.051运行三年以上折算系数k1.31.21.1111四、二氧化硫和氮氧化物测试1、测试仪表一般用定电位电解法，即传感器式的烟气分析仪。2、测试方法与我们能效测试烟气成份基本相同，一般烟道断面积较小的可测量二至三点；如断面积较大应采用网格法进行测量，也可用烟气集气器进行采样测量。3、ppm与mg/m3换算方法1）二氧化硫换算系数为2.86；2）氮氧化物换算系数为2.05。4、测试时注意事项1）测试时烟气不能有泄漏；2）测试二氧化硫采样枪宜使用加热采样枪。3）测试时应注意高温，防止烫伤。4）分析仪的测量示值为干态。五、汞及其化合物测试1、测试原理烟气中的汞被酸性高锰酸钾吸收并被氧化成汞离子，汞离子被氯化亚锡还原成原子态汞，用载气将汞蒸汽从溶液中吹出带入测汞仪，用冷原子吸收分光光度法测量。在测试现场我们用吸收瓶对烟气中的汞进行吸收采样。2、测试方法1）吸收液的配置将0.1mol/L高锰酸钾溶液与10%硫酸溶液等体积混合。2）将配置好的吸收液倒入吸收瓶中。3）用烟尘采样仪按0.3L/min抽取烟气，输入两个串联的吸收液为10ml的吸收瓶中进行吸收。4）应需抽取二至三组的吸收瓶。5）抽气完成后应立即把吸收瓶密封，防止污染。3、采样注意事项1）采样系统按照GB/T16157设置。2）采样过程中烟气抽取应保持均匀速度。3）每次测试需对吸收液做空白试验，即带二个装有吸收液的吸收瓶到测试现场，然后与采过样的吸收瓶一同送化验室进行测量。4）采样过程中应防止烟气泄漏。5）采样时应注意高温，防止烫伤。4、便携式测汞仪1）工作原理在常温下，汞原子会被纯金吸附形成金汞剂；而在高温下，汞原子重新被释放，并形成汞蒸汽。根据这个原理，将测待气体通过已充填金丝的石英管，气体中的汞被金丝捕集，然后在加热炉中将充填有金丝的已吸附汞的石英管加热至所需要的高温。气流进入仪器的吸收池，在低压汞灯锐线光源的照射下产生荧光，此荧光经聚光镜在光电增管的光阴极上而被转换为电信号，该信号经放大后显示测量结果。2）适用范围主要用于各种气体汞含量的测量，也可作为实验室使用。3）测试方法与烟气分析仪使用相同。不同之处，需先做标样测试。六、烟气黑度测试1、测试仪表一般采用黑度仪或黑度望远镜。2、测试方法用测试仪对正烟囱排放口，观察烟气排放情况，并与仪表中的黑度示板进行比较。3、注意事项1）由于测量时是与用黑度示板进行比较，因此需有经验的测量人员进行测试。2）测试时由于是用天空作为背景，因此需注意天空的阴晴对测试的影响。3）测试过程中应进行多次测量。谢谢！