浅谈测定锅炉低浓度颗粒物采样嘴的选择摘要：锅炉废气的监测是一项要求严格且操作较为复杂的工作，不仅涉及到的监测环节较多，而且对现场监测人员的技术水平以及对于不同工况的随机应变能力也有着较高的要求。
本篇文章主要针对一般企业常用的燃油、燃气锅炉废气监测中低浓度颗粒物的测定如何选择合适入口直径的采样嘴，既能满足标准[1]要求准确地测定锅炉废气中低浓度颗粒物浓度，又能节约现场监测时长，提升日常工作效率。
关键词：锅炉；低浓度颗粒物；采样嘴选择1 前言随着工业产业发展越来越快，我国经济也迎来了前所未有的机遇，然而工业生产排放的大量废气也给环保工作带来了极大的挑战。
锅炉是工业生产中重要的热能动力设备，我国也是当今世界锅炉生产和使用最多的国家。
随着区域排放标准[2]要求的日益严格，多数工业企业放弃使用煤炭作为锅炉燃料，燃油、燃气锅炉成为目前热能动力设备的最优选择。
近年来，公众对于雾霾天气的关注都越来越高，PM10、PM2.5浓度的不断增加是雾霾天气形成的重要原因之一，而锅炉烟尘的排放正是PM10、PM2.5浓度的最大贡献者之一。
本篇文章通过查阅相关资料并结合自身实际工作经验，对锅炉低浓度颗粒物监测使用的采样嘴入口直径进行选择，高效且准确地测定锅炉废气中低浓度颗粒物浓度，为环保部门的日常监管提供数据支撑，从而能有效提升区域大气环境管理质量，进而有助于实现我国可持续发展战略目标[3]。
2 监测部分2.1 仪器2.1.1 自动烟尘测试仪（崂应3012H）2.1.2 高湿低浓度烟尘采样管（ZR-D09EL）2.1.3 烟气分析仪（testo 350）2.1.4 智能高精度综合标准仪（崂应8040）2.1.5 阻容法烟气含湿量检测器（崂应1062A）2.1.6 绝压仪（testo 511）2.1.7 恒温恒湿称重系统（WRLDN-5900）2.1.8 电子天平（MS105DU）2.1.9 电热鼓风干燥箱（GZX-9076 MBE）2.2 耗材2.2.1 低浓度颗粒物采样嘴（8.0mm、10.0mm）2.2.2 石英滤膜（47±0.25mm）2.2.3 氧气标气（4.92%）2.3 采样前处理及称量在去离子水介质中用超声波清洗前弯管、密封铝圈和不锈钢托网，清洗5min 后再用去离子水冲洗干净，以去除各部件上可能吸附的颗粒物。
然后将上述部件放置在电热鼓风干燥箱内烘烤，设置烘烤温度110℃，时间1h。
石英滤膜同样放置在在电热鼓风干燥箱内烘烤，设置烘烤温度180℃，时间1h。
冷却后将滤膜和不锈钢托网用密封铝圈同前弯管封装在一起，放入恒温恒湿称重系统中平衡24h。
在恒温恒湿称重系统内用天平对平衡后的采样头进行称重，每个样品称量2次，每次称量间隔大于1h，2次称量结果间最大偏差在0.20mg以内，记录称量结果，以2次称量的平均值作为称量结果。
如果同一采样头2次称量中的质量差大于0.20mg，将该采样头重新平衡24h后再称量。
如果第三次平衡后称重的质量同上次称量的质量差仍大于0.20mg，在确认平衡称量仪器和操作正确后，该采样头作废，重新制备。
2.4 样品采集本次监测选择上海市内一家电镀生产企业，全天稳定生产，使用锅炉作为热能动力设备，锅炉燃料为柴油，单台出力为5t/h。
排气筒高度为12m，直径为60cm，测孔位于垂直管段上，满足距烟道的弯头、阀门和其他变径管的下游方向不小于6倍直径和距上述部位的上游方向不小于3倍直径[4]。
监测过程中锅炉实测出力占设计出力的75%。
2.4.1 到达锅炉现场后，首先佩戴好安全防护装备，确保采样过程安全，监测仪器摆放稳固，方便现场操作。
2.4.2 使用智能高精度综合标准仪对烟尘仪流量进行校准；使用氧气标气对烟气分析仪进行标定。
2.4.3 正确连接监测仪器，接通电源后对整套管路的气密性进行检查，检漏应符合GB/T 16157中系统现场检漏的要求[5]。
2.4.5 使用阻容法烟气含湿量检测器测量烟气的含湿量，测量原理是阻容法。
阻容枪连接电源加热至80℃后放入烟道中心堵严测孔开始测量，待数据稳定后直接读数，一般读数稳定时间约5-10min。
2.4.6 使用绝压仪测量现场大气压，同时将量好的烟道尺寸以及含湿量数据输入到烟尘仪中，按照仪器给定的布点要求在采样管上做好标记。
2.4.7 对烟尘仪进行压力调零后，将采样管放入烟道测孔，预测各测点的废气流速，测量完毕后烟尘仪会自动计算并推荐采样嘴。
本次预测平均流速为8.2m/s，仪器推荐采样嘴直径为8.0mm。
2.4.8 将采样嘴直径为8.0mm的采样头装入采样管，记录样品编号后将采样管背对气流方向插入测孔中进行烟尘采样，测孔堵严不漏气，设置等速采样启动烟尘仪，同时将采样嘴方向正对气流，该点采样结束后迅速移动至采样管上做好标记的下一个采样点，各点采样时间相同，直至样品采样完成。
烟尘采样期间同步使用烟气分析仪测量烟气的含氧量，每分钟记录数据，连续测量5分钟的平均值作为一组有效数据，一个小时内等时间间隔测试3组有效数据。
2.4.9 将采样嘴直径为10.0mm的采样头装入采样管,记录样品编号后重复2.4.8的采样步骤，完成样品采样。
2种尺寸的采样嘴分别采样3组样品，并在采样完成后分别采集2种尺寸采样嘴的全程序空白样作为本次采样的质量控制。
2.5 采样后处理及称量将采样后的采样头运回实验室后，在通风橱中用蘸有丙酮的石英棉对采样头外表面进行擦拭清洗。
完成后将采样头放入电热鼓风干燥箱内烘烤，设置烘烤温度110℃，时间1h。
待采样头干燥冷却后放入恒温恒湿称重系统中平衡24h，保证采样前后恒温恒湿系统中平衡条件不变。
平衡完成后的采样头，在在恒温恒湿称重系统内用天平进行称重，称重步骤的要求和采样前称重保持一致。
称重完成后对采样头进行检查，检查是否存在滤膜破损或其他异常情况，若存在异常情况，则样品无效。
2.6 数据处理颗粒物浓度计算公式如下：式中：C nd——颗粒物浓度，mg/m3m——样品所得颗粒物量，mgV nd——标准状态下干采气体积，m3颗粒物基准氧含量排放浓度计算公式如下：式中：C——颗粒物基准氧含量排放浓度，mg/m3K——出力影响系数——基准氧含量，%——实测的氧含量，%本次监测中锅炉实测出力占设计出力的75%，出力影响系数K=1.4；锅炉使用燃料为柴油，基准氧含量为3.5%。
2.7 监测过程中注意事项2.7.1 颗粒物在烟道中的分布是不均匀的，所以在采样过程中需要采用移动采样和等速采样的方式进行取样[6]。
2.7.2 样品采集时应保证每个样品的增重不小于1mg，或者采样体积（标准状态下干废气体积）不小于1m3。
2.7.3 采样前后平衡及称量时，应保证环境温湿度条件一致，且同一称量部件在采样前后称量为同一天平。
3 数据分析表1表2表1中样品采样嘴入口直径均为8.0mm；表2中样品采样嘴入口直径均为10.0mm。
从上表数据中可以很直观看出，由于锅炉废气含湿量较大，当采样时长均为1h时，使用直径为8.0mm的采样头采样，会出现样品标干采样体积达不到1m3的情况，如果此时样品的增重也小于1mg时，则该样品不符合标准采样要求，数据也会失真，为避免此情况发生，应该延长采样时长，直至采样标干体积达到1m3。
当使用直径为10.0mm的采样头采样，由于采样嘴直径增加，同样的采样时长下样品标干采样体积也会增加，超过1m3即符合采样标准要求。
再通过对比2种直径的采样嘴监测同一锅炉，在同一工况下的排放浓度结果，发现6次数据基本一致，由此可得出使用比仪器推荐的大一号的采样嘴，同样可以准确地检测出锅炉低浓度颗粒物的排放浓度。
4 结论通过以上数据分析，我们可以清晰地看出使用比仪器推荐大一号的采样嘴对锅炉进行采样分析，同样可以得出准确的颗粒物浓度结果。
在我们日常采样工作过程中针对锅炉低浓度颗粒物的采样时，标准要求每个样品的增重不小于1mg，或者采样体积（标准状态下干废气体积）不小于1m3，但是在实际情况下，样品增重不小于1mg不具有可操作性，所以为了得到一个可以用于有效评价的样品，标干采样体积必须达到1m3。
使用仪器推荐尺寸的采样嘴采样，需要更长的时间来满足样品标干采样体积不小于1m3的要求；使用大一号的采样嘴采样，可以在更短的时间内满足样品标干采样体积不小于1m3的要求，且检测数据同样真实有效。
所以今后在日常采样工作过程中针对锅炉低浓度颗粒物的采样时，可以使用比仪器大一号的采样嘴进行采样，既满足标准要求，数据真实有效，又提升了工作效率。
参考文献：[1]HJ 836-2017.固定污染源废气低浓度颗粒物的测定重量法[Z]，中国环境科学出版社，2018.[2]DB 31/387-2018.锅炉大气污染物排放标准[Z]，上海市环境保护局，2018.[3]赵杏雪，锅炉废气监测过程中质量控制分析[J].节能与环保.2019(12)：43-44.[4]袁康贵，浅谈锅炉废气的监测操作[J].绿色环保建材.2017(9)：30-30.[5]GB/T 16157-1996，固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法[Z].中国环境监测总站.1996.[6]张伟，吴鑫宇，李睿，废气低浓度颗粒物采样常见问题的梳理[J].环境与发展.2020(6)：126-127.。