固定源監(jiān)測理論培訓知識

固定源廢氣中煙塵（顆粒物）監(jiān)測

1.概述

1.1固定源的定義

固定源是指：將生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣通過排氣筒向空氣中排放的污染源。如：

燃煤、燃油、燃氣鍋爐和工業(yè)爐窯的廢氣排放源，石油化工、冶金、建材等行業(yè)的廢氣

收集和排放源等。

固定源中污染物的存在形式有兩種：顆粒物和氣態(tài)污染物。

顆粒物：是指懸浮于排放氣體中的固體和液體顆粒狀物質(zhì)，是燃料和其它物質(zhì)在

燃燒、合成、分解以及各種物料在機械處理中所產(chǎn)生的。通俗的說就是可以用濾筒（剛

玉濾筒或玻璃纖維濾筒）采集的物質(zhì)。

顆粒物在化學上可分為兩大類，一類是有機顆粒物，另一類是無機顆粒物；按其

形成的過程不同可分為三類：第一類是煙塵（fluedust）,是煤、石油等燃料燃燒產(chǎn)生的

固體顆粒氣溶膠；第二類是粉塵（dust）,是由機械過程（破碎、研磨、篩分、運輸?shù)龋?/p>

而產(chǎn)生的微細粒子；第三類是微細顆粒物，是指物料通過各種化學或物理化學過程產(chǎn)

生的顆粒物等。

1.2評價固定源排放情況的指標

評價指標有三項：廢氣排放量、污染物排放濃度和污染物排放速率（由前兩項計算

而來），單位分別是。

廢氣排放量：Ndm3/h（Nd表示標準狀態(tài)下的干排氣：溫度為273K,

壓力為101325Pa條件下不含水分的排氣）；

污染物排放濃度：mg/Ndm3；

污染物排放速率：kg/h,通常也簡稱排放量。

1.3固定源顆粒物監(jiān)測的規(guī)范、方法和相關(guān)標準

1.3.1通用監(jiān)測規(guī)范及方法（表1-1）

表1-1固定源廢氣監(jiān)測通用規(guī)范和方法

序號標準名稱標準號

1鍋爐煙塵測試方法GB5468-91

2固定污染源排氣中顆粒物測定和氣態(tài)污染物采樣方法GB/T16157-1996

3固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（試行）HJ/T75-2022

4固定污染源監(jiān)測質(zhì)量保證和質(zhì)量控制技術(shù)規(guī)范（試行）HJ/T373-2022

5固定源廢氣監(jiān)測技術(shù)規(guī)范HJ/T397-2022

2.固定污染源監(jiān)測中顆粒物采樣技術(shù)

2.1現(xiàn)場采樣

根據(jù)規(guī)范中的布點要求進入現(xiàn)場確定采樣點的具體位置，并根據(jù)采樣管徑的大小搭

建符合采樣要求的平臺。

1）采樣孔的位置和數(shù)量

采樣孔位置：優(yōu)先選擇在垂直管段。距變徑位置下游方向不小于6倍直徑和上游方

向不小于3倍直徑處，矩形管道以當量直徑D=2AB/（A+B）計。不能滿足上述要求的，

可選擇比較適宜的管段，距彎頭等的距離至少是管道直徑的1.5倍。

對這一段的理解有兩個重點：

（1）優(yōu)先選擇垂直管段；（2）下六、上三。

選擇垂直管段的理由：由于自重的原因，顆粒物在水平管段的分布不均勻，自上

而下濃度由小而大；在水平管段的底部會有顆粒物沉積，會對采樣造成影響，特別是除

塵后。

2

管段的選擇

3

4

采樣孔數(shù)量：圓形管道開兩個垂直測孔（其中一個測孔的直徑線應(yīng)在預(yù)測濃度變化

最大的平面內(nèi)）。符合規(guī)范要求，且氣流分布均勻的，開1個測孔。矩形管道開孔數(shù)量

根據(jù)管道斷面積和規(guī)范中對等面積小塊長邊長度的要求來確定。

a.圓形管道的開孔原則：一般要求開兩個測孔，特殊情況下開一個;

（其中一條直徑線應(yīng)在預(yù)期濃度變化最大的平面內(nèi)）

5

圓形煙道分環(huán)及測點數(shù)的確定

煙道直徑,m等面積環(huán)數(shù)測量直徑數(shù)測點數(shù)

0.31

0.3~0.61-21-22-8

0.6~1.02?31-24-12

1.0?1.23?41?26?16

2.0?4.04~51-28?20

>4.051?210?20

6

測點距煙道內(nèi)壁的距離（以煙道直徑D計）

環(huán)數(shù)

測點號

12345

10.1460.0670.0440.0330.026

20.8540.2500.1460.1050.082

30.7500.2960.1940.146

40.9330.7040.3230.226

50.8540.6770.342

60.9560.8060.658

70.8950.774

80.9670.854

90.918

100.974

b.矩形管道的開孔原則：既是開孔，也是布點。

正方形管道矩形管道

采樣孔

7

矩（方）形煙道的分塊和測點數(shù)

煙道斷面積（m2）等面積小塊長邊長度（m）測點總數(shù)

<0.1<0.321

0.1-0.5<0.351-4

0.5-1.0<0.504~6

1.0-4.0<0.676?9

4.0-9.0<0.759?16

>9.0<1.016-20

2）采樣平臺

平臺的寬度（面對排氣筒平臺橫向尺寸）：視排氣管道的形狀和直徑（或當量直徑）

而定。圓形管道平臺寬度不小于2米。矩形管道平臺寬度視排氣管道的寬度而定：寬度

小于2米的管道，平臺寬度不小于2米；寬度大于2米的管道，平臺寬度不小于管道的

寬度。

平臺的長度（面對排氣筒平臺縱向尺寸）：圓形管道視直徑的大小、矩形管道視管

道的深度而定。根據(jù)管道的尺寸，可使用1.5米、2.5米和4.5米長度的采樣槍進行采樣，

而采樣槍的長度也就是采樣平臺的長度。

另外，采樣平臺要在四周搭設(shè)齊腰高的護欄。

8

圓形管道:

寬度為2米

矩形管道:

寬度與管道寬度一致

長度與管道深度相近

（或與采樣槍的長度相近）

9

2.2顆粒物現(xiàn)場采樣

2.2.1顆粒物采樣的原理

按照等速采樣原理（采樣嘴的吸氣速度與測點處氣流速度相等）抽取一定量的含

塵氣體，根據(jù)濾筒中顆粒物的量和同時抽取的氣體量，計算出排氣中顆粒物濃度

（GB/T16157-1996中8.2.1）0

C'=m/V106

nd

2.2.2顆粒物監(jiān)測中的名詞解釋

1）等速采樣：將采樣嘴平面正對排氣氣流，使進入采樣嘴的氣流速度與測定點的

排氣流速相等。

2）標準狀態(tài)下的干排氣：溫度為273K,壓力為101325Pa條件下不含水分的排氣。

2.2.3顆粒物采樣儀器的組成結(jié)構(gòu)1）

采樣槍（溫度計、s形皮托管和采樣管的組合體）S

形皮托管

A或8

采樣管：見GB/T16157-1996中的

圖20（玻璃纖維濾筒采樣管）和圖21（剛玉濾筒采樣管）。

2）連接軟管

3）采樣主機

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1一熱電偶或熱電阻溫度計；2—皮托管；3—采樣管；4一除硫干燥器；5—微壓傳感

器；6—壓力傳感器；7—溫度傳感器；8—流量傳感器；9—流量調(diào)節(jié)裝置；10—抽

氣泵；11—微處理系統(tǒng)；12—微型打印機或接口；13—顯示器

2.2.4皮托管平行測速自動煙塵采樣儀工作原理

儀器的微處理測控系統(tǒng)根據(jù)各種傳感器檢測到的靜壓、動壓、溫度及含濕量等參數(shù)，

計算煙氣流速，選定采樣嘴直徑，采樣過程中儀器自動計算煙氣流速和等速跟蹤采樣流

量，控制電路調(diào)整抽氣泵的抽氣能力，使實際流量與計算的采樣流量相等，從而保證了

煙塵自動等速采樣。

2.2.5顆粒物的采樣步驟

（以3012H型皮托管平行煙氣自動采樣儀為例介紹。）

3012H采樣儀器顯示屏界面

主菜單

①設(shè)置②布點③工況④濕度

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⑤煙氣⑥采樣⑦查詢⑧維護

1打開采樣孔，清除法蘭中的積灰（對于除塵設(shè)施后的采樣尤為重要）;

2）接通采樣儀器電源；

3）讀取大氣壓表的數(shù)字，并輸入到①設(shè)置界面中的相應(yīng)位置：

①設(shè)置界面

①日期）2022年1月11日

②時間>9時30分

③大氣壓>091.90kPa

④測試類別煙塵

4）測量管道（或排氣筒、煙囪）的尺寸（內(nèi)徑或長、寬）及管壁厚度（或法蘭長

度），輸入到②布點界面中的相應(yīng)位置。

a.圓形煙道：

①直徑D>0.00m

②面積〉00.0000

③環(huán)數(shù)》0

④套管L>0.00m

采樣點：00

⑤計算距離⑥完畢

12

b.矩形管道

這時儀器會自動給出各測點據(jù)■采樣仃的距離「

測點距套管外端距離（m）

01：02：

03：04：

①確定

5)用膠布等在采樣槍上標記出各個采樣點的位置，同時進入采樣儀器③工況界面,

進行煙溫、壓力等的參數(shù)測量，并根據(jù)測試結(jié)果選定合適的采樣嘴:

③工況測量

①自動調(diào)零

②煙道溫度

③預(yù)測流速

④查預(yù)測值

⑤主菜單

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③.①自動調(diào)零

煙氣動壓=+0000

煙氣靜壓=+00.00

計前壓=+00.00

塵流量=+00.0

氣流量=+0.0

①確定

③.②煙氣溫度

①測量煙溫

②輸入煙溫＞0000℃

③退出

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3.2.1測量煙溫

煙氣溫度=+0000℃

①確定

3.3預(yù)測流速

預(yù)測第01點

動壓=+0000Pa

靜壓=+00.00KPa

全壓=+00.00KPa

流速=00.0m/s

①確認當前值②完成

連接壓力測試系統(tǒng)，將采樣槍（皮托管）放入管道中第一個測點的位置，堵嚴測孔。

皮托管軟管正對氣流一側(cè)接入儀器正壓孔，背對氣流軟管接入儀器負壓孔。用“確定”鍵

依次將各個測點的壓力（靜壓和動壓）輸入儀器，儀器會自動選擇出采樣嘴尺寸（預(yù)測

流速）。找出相應(yīng)的采樣嘴，安裝在采樣槍上。

完成上述步驟后，儀器會根據(jù)所測定的煙溫、大氣壓、靜壓等參數(shù)計算出所測煙道

中的煙氣實際密度。

測試工況下煙氣密度公式（1）：

ys=Ynx273XBa+Ps單位：kg/Nm3

273+ts101325

標準狀態(tài)下濕煙氣密度，一般情況下取值1.34。

6）進入主菜單下④濕度界面，連接濕度測量系統(tǒng)，將含濕量測量槍放入管道中，

在濕杯中加入少許水，選擇“測量含濕量”鍵，待含濕量數(shù)值相對穩(wěn)定后，按確定鍵完成

煙氣濕度測量。

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4濕度

含濕量

①測量濕度

②輸入濕度＞00.0%

③退出

4.1測量濕度

干球=50.0℃流量=20.0L/m

濕球=36.0℃計壓=-00.00KPa

濕度=10.0%計溫=00.0℃

測量①暫停②完成

1—煙道；2一干球溫度計；3—濕球溫度計；4—保溫采樣管;

5—真空壓力表；6—轉(zhuǎn)子流量計；7—抽氣泵

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Q

含濕量（干濕球法）計算公式（2）如下:

（）（）

Pb-0.00066ta-tbBa+Pb

X（%）=

sx

B+P

as

7）進入主菜單下⑥采樣界面，確定（或輸入）采樣點數(shù)和每點的采樣時間；同時，

從濾筒盒中取出已稱重的濾筒，記下濾筒編號，裝入采樣槍中，并在采樣槍頭安裝上所

選定的采樣嘴；將采樣槍放入管道中第一個采樣點的位置，按“確定”鍵開始采樣。第一

點采樣結(jié)束后，移至下一個點，依次進行直至結(jié)束。取出采樣槍（注意不要倒置），同

時保存采樣數(shù)據(jù)記錄；

采樣設(shè)置界面

①采樣點》00④跟蹤方式

②采時＞00m：00s［設(shè)定30.0L］或

③采樣嘴＞00.0mm［自動跟蹤］

總計采時：000min

⑤準備采樣

①暫停②完成

測量

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6.5采樣準備界面

濾筒號》000①開始采樣

煙氣流速=00.0m/s②濾筒號）

計算流量=00.0L/min③采樣設(shè)置

④主菜單

6.5.1采樣界面

功率30%時間：07：00

計算=26.0L/m實測=26.1L/m

動壓=+0120Pa計溫=+28.0℃

流速=8.0m/s計壓=-7.60KPa

煙溫=0110*℃體積=0080.3L

采樣（或采樣結(jié)束）①暫停②退出

煙氣的壓力分為全壓（Pt）、靜壓（Ps）和動壓（Pv）。

在管道中任意一點上，三者的關(guān)系為：Pt=Ps+Pv

全壓——是氣體在管道中流動具有的總能量。

動壓——是單位體積氣體具有的動能，是使氣體流動的壓力。

靜壓——是單位體積氣體所具有的勢能，表現(xiàn)為氣體在各個方向上作用于器壁的壓

力。

動壓及靜壓的測定裝置

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1-標準皮托管2-斜管微壓計3-S型皮托管4-U型壓力計5.煙道

儀器根據(jù)某點所測的動壓（Pdi）計算出該點的實際流速（見公式（3）。煙

氣流速計算（3）：

Vs『L414xKpx〈PM

進而根據(jù)采樣儀的流量計前溫度和計前壓力等參數(shù)計算出該點等速采樣時的流量

（見公式（4）。

等速采樣的流量計算公式（4）：

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Ba+Ps2r73+1

Q「=0.00254d2?V?-------4------]i/2，（LX）

ssw

273+tsarB+P

根據(jù)各點氣流速度的平均值（Vs）和采樣點處的煙道面積，計算出煙氣的排放量（見

公式5）

標態(tài)下干排氣量計算公式（5）：

））（（）（）

Qpsn=3600?F?Vs?CBa+Ps7/101325?273'/273s+t?1-Xsw

根據(jù)各點的采氣流量和采氣時間，計算出顆粒物的實際標態(tài)采氣體積（見公式6）

采氣體積計算公式（6）：

Vnd=0.05Q；[（Ba+P）I（273+tr）]i/28）

取出濾筒，用編號紙裹住、折疊封口，放入濾筒盒中原來的位置。9）將采樣后的濾筒

帶回實驗室，烘干（105℃）,冷卻、稱至恒重，計算采樣前后濾筒重量之差

（g）,即為采取的顆粒物量。根據(jù)公式（7）和（8）計算出顆粒物的排放濃度和排

放速率。

煙塵（顆粒物）濃度計算公式（7）：

6

C'=m/Vnd,10

煙塵（顆粒物）排放速率計算公式（8）：

G=C'.Qsn.106

2.2.6采樣中應(yīng)注意的問題

1）操作順序：對于初學者和操作經(jīng)驗不足的人員，一定要按操作順序進行，因為

前面的每一步都是在為后面的內(nèi)容提供必要的參數(shù)。

2）含濕量的測量：目前現(xiàn)場常用的是“干濕球法”，因為它快捷、簡便。但在測量

過程中應(yīng)注意下列問題：1）測量時間要足夠長。由于我們預(yù)先已測量了排氣的溫度，

因此在測量過程中要注意干溫的數(shù)值應(yīng)升到盡量接近煙溫，不要急于按確定鍵；2）注

意保溫。由于含濕量的溫度計位于管道外，受環(huán)境溫度影響，當排氣溫度較高時，含濕

量槍測量出的干溫低于排氣溫度，進而影響了濕球溫度的升高，而含濕量的高低濕球溫

20

度是一個關(guān)鍵的決定因素。因此，在測量過程中，含濕量槍應(yīng)盡量靠近管道，同時用棉

布保溫。

該方法有局限性，在下列兩種情況下不易使用：1）被測氣體處于飽和狀態(tài)，濕球

水分不再蒸發(fā)；2）被測氣體溫度過高，導致濕球溫度升至100℃,這時濕球溫度不再受氣

體濕度的影響；

使用該方法應(yīng)注意兩種情況的發(fā)生：1）濕球水分蒸發(fā)殆盡時，濕球溫度會明顯上

升、應(yīng)給濕球補充水分后再進行測量；2）連續(xù)對多個污染源進行測量時，需要待濕球

溫度與環(huán)境溫度平衡后再進行。

對處于飽和狀態(tài)的氣體和高溫氣體（濕溫上升到100℃）應(yīng)采用重量法或冷凝法測

定含濕量（測量方法見《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法》（第四版）P368和P370）。

3）負壓采樣時：應(yīng)啟動（設(shè)置）防倒吸功能。

4）氣流方向（即決定采樣嘴的方向）：正確判斷氣流方向，并始終保持采樣嘴正

對氣流方向。

5）采樣時間和每次采集的樣品數(shù)：原則上每點的采樣時間應(yīng)不少于3分鐘，各點

采樣時間相等。每次采樣至少采取三個樣品，取其平均值視為一次監(jiān)測值。鍋爐煙塵采

樣體積要求：每臺鍋爐測定時所采集樣品累計的總采氣量不得小于1m3。

6）注意經(jīng)常觀察和提醒持槍人采樣槍把手的方向（即采樣嘴和皮托管的方向）。

7）不要用手（或戴著手套的手、甚至是戴著臟手套的手）去接觸濾筒，可以用編

號紙將濾筒和手隔開。

8）注意觀察采樣后的濾筒狀態(tài)：濾筒內(nèi)外是否被污染。

2.2.7監(jiān)測中常見問題的檢查和處理

濾筒粘連問題:一般出現(xiàn)在高溫和高濕度共存的情況下，是采樣管中的冷凝水倒流

造成的。解決辦法是在采樣過程中始終讓采樣槍出口略低于進口，讓冷凝水順流至冷凝

水瓶中；采樣結(jié)束后保持采樣槍進口向上。

除塵器前采集的顆粒物量異常：

污染物量過少：a.采樣軟管未與采樣槍和采樣儀器完全連接；b.采樣嘴背對氣流

方向；c.負壓管道采樣過程中未采取防倒吸措施；