烟气等速采样(2)

2019-03-22 21:55

图 OHM方法烟气汞等速取样系统简图

下图为窦晗等所用的采样系统图。PAHs组分的采样由TMP-1500电子时控大气采样器完成,内部串联的PUF材料和玻璃纤维滤膜分别用于采集烟道中的气态和颗粒吸附态PAHs。(窦晗等:国内民用燃煤气中多环芳烃排放因子研究)

图 采样系统示意图

下面方法是在USEPA方法5的基础上改进的采样系统,由采样探头、冷却装置、玻璃

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套筒、泵、流量计、控制电脑组成。采样装置的玻璃纤维滤筒(450℃加热净化)来采集悬浮颗粒和颗粒相PAHs,装入XAD-2树脂的玻璃套筒和PUF用来采集气相中的PAHs。

图 PAH采样系统示意图

此装置的最大突破是有三级XAD2/PUF筒,每一级相对独立地收集PAHs颗粒物。此研究结果显示在第三级筒上没有发现重要的PAHs颗粒物。所有的实验至少做三次以确保实验的重现性。(H.-H. Yang et al.rJournal of Hazardous Materials 60 (1998) 159–174)、

下面的装置图是煤气PAHs取样装置。

1- 除尘装置;2-玻璃纤维滤纸;3-金属丝网;4-冷凝装置;5-收集装置;

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6-吸附装置;7-XAD-2树脂;8-金属丝网;9-温度计;10-吸收装置;

11-二氯甲烷;12-硅胶;13-流量计;14-真空泵

图 煤气PAHs取样装置图

实验时,称取一定量的床料加入加料斗中,开启罗茨风机和引风机,调节流化风风量使其大于最小流化风量,调节引风机挡板,使床内悬浮区压力为微负压;开启螺旋加料器,将床料加入床内;用电子火花发生器点燃启动燃烧室.燃烧室烟气通人流化床夹套来加热床料.当床层温度升至约500℃时,开始加入实验用煤,煤在床内着火燃烧使床层温度急剧上升,控制给煤量和风量,使床层温度稳定在900℃左右.燃烧工况稳定0.5h后,增加给煤量,打开气阀通入水蒸气,使燃烧工况过渡到气化工况.气化稳定1 h后,即可采集实验数据和气固样品.PAHs样品取自原煤、半焦(布袋除尘器收集的飞灰)和煤气。(周宏仓等:空煤比对煤部分气化多环芳烃排放的影响)

图 EPA采样方法5,17

对烟道气中苯并(a) 芘(BaP)的测定主要采用美国环保局(EPA )烟道气颗粒物采样方法5,在应用中虽然进行了一些改进,例如在过滤器前安装旋风分离器以增大采样容量采用大流量泵进行大流量采样等,但以后的EPA报导的颗粒物采样方法17较为完善;它比采样方法5简便、准确。然而,在烟道气中PAH等有机物不仅被吸附在颗粒物的表面,也会以微小液滴或呈气态存在。因此,在使在用上述颗粒物采样方法时,气态和颗粒物表面的有机物,在采样气流作用下,也会部分透过滤膜而损失,会导致测量值的偏低。(崔文恒:固定污染源烟道气中有机污染物的采样方法)

下图为串联体系采样法采样装置图中的三种采样法。在这类方法中,虽然采样装置的结构或材料有所不同,但其共同特征是将颗粒物采样方法和气体有机物采样方法(吸附法) 结合起来, 亦即将过滤部分和吸附部分串联使用。以求能较完全地收集颗粒物和气体。

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图 Battelle采样方法 图 烟道气采样法

Battelle采样法、外部采样法和内部采样法是对EPA采样方法5的改进,Battelle方法是在方法5的装置中,于过滤器和冲撞式吸收器之间加一TENAX 吸附床, 其使用温度通常在50 –60 ℃之间。而外部采样法的吸附部分位于冷凝器之后,由于通常所用的高分子吸附剂,易受高温气体的破坏。因此,在对较高温度的烟道气采样时,吸附剂前使用冷凝装置可以降低烟道气的温度,同时又可将烟道气中的水蒸汽冷凝下来,以防吸附剂遇水受潮, 影响对气体有机物的吸附。(崔文恒:固定污染源烟道气中有机污染物的采样方法)

吸附在颗粒物上的PAH在NO2、HNO3或SO2等作用下,易发生化学反应而生成NO2-PAH或其他化合物。因此在烟道气采样时,如果高温烟气含有一定量的NO2、SO2等气体,则有可能使附着在颗粒物表面的PAH发生化学反应而是分析结果偏低;而且,反应生成物与反应物的毒性可能有较大差异。因此,这种化学反应对烟道气的测试造成了很大的困难。

稀释法很好地解决了这一问题,空气稀释法(如下图)旨在用空气(也可用其它惰性气体)稀释排出烟道采样口的高温烟气, 从而降低了烟气温度和NO2、SO2等气体的浓度,以减缓化学反应的发生. 在各种稀释装置中。(崔文恒:固定污染源烟道气中有机污染物的采样方法)

图 空气稀释法 图 稀释气采样器

2.5 烟气等速采样系统的设计

目前应用于烟气中PAHs的采样的仪器已经趋于成熟,文献中也给出了许多关于烟气采样的方法。结合各种方法,设计出下面的采样方法,解决了在采样过程中PAHs发生穿透的

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难题。同时采集了气相与颗粒相的样品,能够分析确认烟气PAHs在气相和颗粒相两相中的分布问题;避免了采样过程中穿透带来的误差,为烟气PAHs的测定的可靠性奠定基础。

结束语

要判断一种采样方法的可行性还要经过严格的现场实验或实验室模拟实验才可以知道。因此,采样设计流程的合理性还有待于采样考察。并和现有的采样技术进行对比,选择最佳的烟气采样方法进行实验研究。

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