孫延康 諸葛瑞達(dá)

（煙臺(tái)市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 山東煙臺(tái) 264000）

石英濾筒采樣管的改進(jìn)

孫延康 諸葛瑞達(dá)

（煙臺(tái)市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站 山東煙臺(tái) 264000）

對(duì)皮托管平行全自動(dòng)煙塵采樣器在使用石英濾筒采集含鉛顆粒物過(guò)程中采樣泵無(wú)法工作的問(wèn)題，分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并通過(guò)改進(jìn)濾筒室的結(jié)構(gòu)來(lái)徹底解決這一技術(shù)問(wèn)題。

皮托管；石英濾筒；改進(jìn)

固定污染源廢氣中含鉛顆粒物的采樣通過(guò)等速采樣[1-2]抽取一定量的含鉛氣體將含鉛顆粒收集在濾筒內(nèi)。普通玻璃纖維濾筒含鉛且含鉛量不穩(wěn)定從而干擾測(cè)定結(jié)果。為了保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，選擇石英濾筒進(jìn)行含鉛顆粒物的采樣工作，但是在日后的采樣工作中遇到了下面的問(wèn)題。

1 采樣出現(xiàn)的問(wèn)題

為了保持等速采樣條件，使用皮托管平行全自動(dòng)煙塵采樣器，濾筒為進(jìn)口石英濾筒，采樣槍從儀器生產(chǎn)廠家定制。采樣時(shí)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)儀器聲音較大，此時(shí)儀器界面顯示采樣泵工作電壓開(kāi)通率逐漸上升、流量計(jì)前負(fù)壓不斷上升、計(jì)算采樣流量也在不斷上升，最后采樣泵工作電壓開(kāi)通率達(dá)到98%后采樣泵就停止工作了。

2 問(wèn)題分析

經(jīng)過(guò)查看儀器說(shuō)明書(shū)得知導(dǎo)致采樣泵停止工作是儀器采樣泵的保護(hù)功能：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)工況極不穩(wěn)定、卡泵、氣路堵塞、壓力傳感器損壞能情況時(shí)就會(huì)導(dǎo)致采樣流量不能達(dá)到計(jì)算采樣流量，此時(shí)采樣泵工作電壓開(kāi)通率在很短時(shí)間內(nèi)達(dá)到98%，如果在30s內(nèi)開(kāi)通率一直在98%以上，儀器暫停采樣泵的工作，以保護(hù)采樣泵。

2.1 原因的排除

2.1.1 排除工況不穩(wěn)定

首先可以排除工況不穩(wěn)定這一點(diǎn)，預(yù)測(cè)流速時(shí)流速一直在穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。另外在不同的企業(yè)也遇到同樣的問(wèn)題。

2.1.2 排除卡泵

儀器重新啟動(dòng)采樣后可以重新進(jìn)行采樣，說(shuō)明采樣泵可以正常工作沒(méi)有卡住。

2.1.3 排除壓力傳感器損壞

儀器為新買(mǎi)儀器，另外使用壓力流量校準(zhǔn)儀對(duì)儀器動(dòng)靜壓進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果表明壓力傳感器一切正常。

2.1.4 排除管路堵塞

將采樣槍通過(guò)采樣管與干燥器、主機(jī)連接好，采樣槍內(nèi)不放置濾筒，分別以20L/min、30L/min的流量進(jìn)行定量采樣，待采樣流量穩(wěn)定后儀器流量計(jì)前壓力分別為-4.5kpa、-7.7kpa，同時(shí)對(duì)比相同條件不連接干燥器時(shí)流量計(jì)前壓力均為0，說(shuō)明流量計(jì)前負(fù)壓是由干燥瓶中過(guò)濾裝置引起，因此可以排除管路堵塞的原因。

2.2 問(wèn)題的根源

以上原因都排除了，這次試驗(yàn)將空白石英濾筒放入采樣槍內(nèi)，同樣分別以20L/min、30L/min的流量進(jìn)行定量采樣：當(dāng)采樣流量為20L/min時(shí)，流量計(jì)前壓力為-37.3kpa，采樣泵工作電壓開(kāi)通率為28%；當(dāng)當(dāng)采樣流量為30L/min時(shí)，流量計(jì)前壓力為-50. 3kpa，采樣流量維持在25L/min，采樣泵工作電壓開(kāi)通不斷上升，最終采樣泵停止工作。

通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們可以初步得出這樣的結(jié)論：放入石英濾筒后流量計(jì)前負(fù)壓增大了，采樣流量無(wú)法達(dá)到預(yù)設(shè)流量（30L/min）最終采樣泵工作電壓開(kāi)通率大于98%，儀器采樣泵保護(hù)功能開(kāi)啟，采樣泵停止工作。

為了更好的驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論，用壓力流量校準(zhǔn)儀給儀器皮托管施加不同的壓力來(lái)模擬流動(dòng)氣體采樣。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 模擬煙道中流動(dòng)氣體采樣數(shù)據(jù)一覽表

通過(guò)表1數(shù)據(jù)可以看出：這四組模擬試驗(yàn)最終都因?yàn)閷?shí)測(cè)采樣流量無(wú)法達(dá)到計(jì)算采樣流量而使儀器采樣泵保護(hù)功能開(kāi)啟導(dǎo)致采樣泵停止工作。

為什么放入石英濾筒后流量計(jì)前壓力這么大呢？經(jīng)過(guò)把石英濾筒與3號(hào)標(biāo)準(zhǔn)玻璃纖維濾筒以及相應(yīng)的采樣槍進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：石英濾筒是圓柱形的，采樣槍的濾筒室也是圓柱形的，與濾筒形成緊密配合并且濾筒室內(nèi)沒(méi)有多孔濾筒托。氣體只能由濾筒底部通過(guò)（如圖1所示），造成儀器負(fù)壓過(guò)大，致使儀器采樣泵保護(hù)功能開(kāi)啟，采樣泵停止工作。

圖1 原有濾筒室與改進(jìn)濾筒室對(duì)比圖

3 解決方法

既然問(wèn)題是由于濾筒室設(shè)計(jì)不合理造成的——濾筒與濾筒室內(nèi)壁形成緊密配合，因此要解決這個(gè)問(wèn)題就要對(duì)采樣管的濾筒室重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。參照《煙塵采樣器技術(shù)條件》[3]（HJ/T48-1999）中玻璃纖維采樣管的要求設(shè)計(jì)石英濾筒采樣管如圖1中所示：在濾筒室上部（距濾筒室頂端5mm～10mm）與濾筒形成緊密配合，底部設(shè)置一個(gè)帶孔濾筒托，在濾筒托以上的中部讓濾筒壁向里凹2mm左右，使濾筒與濾筒壁之間留有2mm左右的空隙，形成一個(gè)空腔。這樣氣體可以通過(guò)濾筒的整個(gè)內(nèi)表面，從而減小儀器流量計(jì)前的負(fù)壓，問(wèn)題就迎刃而解了。

[1]國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.空氣和廢氣監(jiān)測(cè)分析方法.第四版增補(bǔ)版：中國(guó)出版社，2009，332-344.

[2]GB/T16157-1996，固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法[S].

[3]HJ/T48-1999，煙塵采樣器技術(shù)條件[S].

孫延康(1985—)，男，漢，山東省棗莊市人，學(xué)士，助理工程師，環(huán)境監(jiān)測(cè)。