為了隨時(shí)了解煙塵排放濃度,及時(shí)了解除塵裝置收塵情況,使除塵裝置處于最佳運(yùn)行狀態(tài),均需要煙塵連續(xù)監(jiān)測儀。近幾年,連續(xù)、快速的煙塵濃度監(jiān)測儀發(fā)展很快,在工業(yè)發(fā)達(dá)國家,已得到廣泛應(yīng)用,并形成工業(yè)化生產(chǎn)。我國煙塵濃度連續(xù)監(jiān)測儀處于開發(fā)和研究階段。僅有少數(shù)工廠使用。
一、國內(nèi)外煙塵連續(xù)監(jiān)測儀簡介
這類儀器種類較多,其中以計(jì)重法、放射性同位素法、光學(xué)法應(yīng)用較普遍。
1.計(jì)重法
即通過稱量一定采樣體積內(nèi)的粉塵質(zhì)量而計(jì)算粉塵濃度的方法。
蘇聯(lián)的пB—1型和日本的三鷹9200型測塵儀都采用計(jì)重法原理制成。由于間斷性地從煙囪中抽取粉塵樣品,只能周期性測定,連續(xù)性差。這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于可以測量粉塵的質(zhì)量濃度,而粉塵的化學(xué)成分、分散度和粒度形狀的變化對于測量精度沒有影響。主要技術(shù)性能如下:
可測濃度范圍:0.1～100克/標(biāo)米3；
含塵氣體流速:10～35米/秒；
含塵氣體溫度:80～400℃；
含塵氣體相對濕度:80%以下。
2.放射性同位素法
此法又分為透射法和散射法。
(1)β射線透射法
這種方法應(yīng)用較廣泛。其原理是一束恒定強(qiáng)度的β射線穿過粉塵后,射線被粉塵吸收而衰減,射線強(qiáng)度的衰減量與粉塵質(zhì)量呈現(xiàn)一函數(shù)關(guān)系,對一定采樣體積的粉塵,測出β射線的衰減量,即可測出粉塵濃度。
德國生產(chǎn)的FH—62C型測塵儀就是用β射線透射法原理制成的?？芍芷谛缘貜臒焽柚谐槿》蹓m樣品,沉降在測量紙帶上,依據(jù)計(jì)數(shù)管上計(jì)數(shù)差就可測出粉塵濃度。主要技術(shù)性能如下:
可測濃度范圍:1～1000毫克/標(biāo)米3；
含塵氣體速度:30米/秒以下；
含塵氣體溫度:160℃以下。
(2)β射線散射法
當(dāng)β射線穿過含塵氣體時(shí),粉塵粒子就會被激發(fā)產(chǎn)生軔制輻射,放射出低能γ射線,其γ射線的強(qiáng)度與粉塵的含量成正比。用計(jì)數(shù)管把γ射線強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成電流或脈沖信號,再通過一系列信號處理,即可測出含塵氣體濃度。
用這種原理制成的儀器可連續(xù)測量煙塵濃度,測量范圍從幾十毫克～十幾克/標(biāo)米3,測量煙道直徑可達(dá)1.5米。
3.光學(xué)法
光學(xué)法可分為光吸收式和光散射式。光吸收式用于測定含塵濃度較高的煙氣,而當(dāng)煙塵濃度較低時(shí),可采用光散射式。
(1)光吸收式測塵法
恒定的光束通過含塵氣流時(shí),光的強(qiáng)度由于塵粒的吸收而衰減,光強(qiáng)的變化與氣體的含塵濃度存在一函數(shù)關(guān)系。測出光強(qiáng)的衰減量,可測出煙塵濃度。
光學(xué)法測塵儀有單光束與雙光束之分。蘇聯(lián)的HИИM—2型光學(xué)測塵儀為單光束型光學(xué)法測塵儀,主要技術(shù)性能如下:
可測濃度范圍:0～10克/標(biāo)米3；
含塵氣體流速:40米/秒以下；
含塵氣體溫度:500℃以下。
德國SICK公司的RM型系列測塵儀采用雙光束光學(xué)測塵原理制成。可測毫克/米3～克/米3級的煙塵濃度。
單光束法的光學(xué)系統(tǒng)比較簡單,要求電源穩(wěn)定性好,價(jià)格比較便宜,不能自動校零和自動校正。雙光束法可克服上述缺點(diǎn),但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,價(jià)格昂貴。
(2)光散射式測塵法
一強(qiáng)度恒定的光束穿過含塵氣流時(shí),被粉塵阻擋而發(fā)生散射。散射光強(qiáng)度與粉塵濃度存在一函數(shù)關(guān)系,測出散射光強(qiáng)度。就可測出煙塵濃度。
日本的大東BP—DS—1型測塵儀采用光散射原理?？蓽y0～500毫克/標(biāo)米3范圍內(nèi)的煙塵。
近幾年,國內(nèi)相繼研制出多種煙塵連續(xù)監(jiān)測儀,應(yīng)用于水泥、冶煉、電力等工業(yè)部門煙塵濃度的監(jiān)測。
1.南京化工研究院研制的GD—1型工業(yè)測塵儀是我國最早研制的測塵儀。該儀器采用單光路的透射式光學(xué)法原理,適于測量不透明粉塵。反映含塵濃度的電信號由電位差計(jì)予以連續(xù)顯示記錄。主要技術(shù)指標(biāo)如下:量程范圍:0～2.0克/標(biāo)米3,儀器穩(wěn)定性:在24小時(shí)內(nèi)儀器零漂移≤±5%,工作環(huán)境溫度0～45℃,含塵氣體溫度:大于露點(diǎn)溫度。該儀器結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格便宜,但光源未進(jìn)行調(diào)制,所以受日光和其它光源的干擾,讀數(shù)不直觀。
2.由中國建材院環(huán)保所研制的“煙塵濃度連續(xù)監(jiān)測裝置”是單光束的透射式光學(xué)法測塵儀。探頭由發(fā)光裝置和接收裝置構(gòu)成,使用時(shí)分置煙囪兩側(cè)。發(fā)光裝置中的光束為調(diào)制光,接收裝置中有恒溫加熱裝置。該儀器測量范圍0～4000毫克/標(biāo)米3,測量煙道直徑為φ0.5～5米,環(huán)境溫度-20～+50℃。儀器主機(jī)面板上的數(shù)字顯示裝置可直接顯示煙塵濃度的瞬時(shí)值,并由記錄儀自動記錄。具有可調(diào)預(yù)值的報(bào)警裝置,當(dāng)煙塵濃度超過預(yù)值時(shí),發(fā)出報(bào)警信號。該儀器反應(yīng)靈敏,測量快速、準(zhǔn)確,由于對測量光束進(jìn)行了調(diào)制,可用于有亮光的煙囪中,擴(kuò)大了儀器的使用范圍。該儀器結(jié)構(gòu)簡單,價(jià)格便宜,但無自動調(diào)零和自動校正裝置。
3.大連電子研究所研制的NNGFL—201型煙塵濁度監(jiān)測儀,采用雙光束原理,通過測量有煙塵時(shí)與完全透明時(shí)的光強(qiáng)度相對比,得出了可見光衰減的百分比,即煙塵濁度。它主要由測量頭、反射器及微機(jī)等組成。測量頭與反射器是通過調(diào)節(jié)法蘭安裝在煙道的兩側(cè)。與單光路測塵儀相比,該儀器通過微機(jī)運(yùn)算有自動校零和自動校正的功能,有較高的測量精度,具有報(bào)警功能,但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,價(jià)格比較昂貴,讀數(shù)不直觀。主要技術(shù)指標(biāo)如下:測量范圍:0～100%濁度,測量距離1～6米,輸出量程4～20毫安。
4.北京靜電設(shè)備廠研制的JFC—1型激光煙塵測試儀,主要采用雙光束激光源,由微機(jī)作信號采集和處理,因此,該儀器測量精度高,具有打印、顯示、報(bào)警等控制功能,同時(shí)還可與除塵設(shè)備組成除塵閉環(huán)控制系統(tǒng),以便節(jié)省電能。該儀器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,價(jià)格比較貴。主要技術(shù)指標(biāo)如下:測塵范圍0.001～1.000克/米3,測塵粒徑1～100微米,環(huán)境溫度-15～40℃,控制輸出:0.00～4.00伏。
5.由中國建材研究院環(huán)保所與河北承德市儀表廠共同研制的“多功能微機(jī)煙塵濃度連續(xù)測量儀”采用微型計(jì)算機(jī)控制,可同時(shí)測量煙氣流速、溫度、煙塵濃度和煙塵累積排放量,測量煙塵濃度范圍0～4000毫克/標(biāo)米3,測溫范圍0～300℃,測流速范圍0～30米/秒,測量煙道直徑為φ0.5～5米。儀器備有微型打印機(jī),可定時(shí)打印出上述四種測量結(jié)果。
二、煙塵連續(xù)監(jiān)測儀的應(yīng)用
1.監(jiān)視煙塵排放濃度是否合格
為了確保環(huán)境不受污染,各國環(huán)保法對各種類型的工業(yè)窯爐煙塵排放濃度作了明確規(guī)定。非連續(xù)計(jì)重法測量一次需數(shù)個小時(shí),顯然不適合用來長期監(jiān)視煙塵排放濃度。用直讀式帶有記錄儀裝置的連續(xù)測塵儀,可監(jiān)視煙塵排放濃度是否合格。當(dāng)煙塵排放濃度超標(biāo)后,可發(fā)出報(bào)警信號,以便引起人們注意。記錄裝置可長期連續(xù)記錄煙塵排放濃度,全面反映了煙塵排放規(guī)律,為環(huán)保部門提供完整的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),也為設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)合理除塵裝置提供科學(xué)依據(jù)。
2.用于布袋除塵器破袋檢查和確定清灰間隔時(shí)間和清灰時(shí)間
布袋除塵器是一種廣泛應(yīng)用的除塵設(shè)備。大、中型布袋除塵器一般設(shè)若干分隔倉,在每個倉內(nèi)裝有一定數(shù)量的袋子。袋子破損后會使煙塵排放濃度增大。對倉內(nèi)破袋進(jìn)行人工檢查,不僅工作量大,而且費(fèi)時(shí)。由微機(jī)控制的袋除塵器配置一臺煙塵連續(xù)監(jiān)測儀就可進(jìn)行自動檢漏。由于破袋后粉塵濃度超過預(yù)值,煙塵連續(xù)監(jiān)測儀發(fā)出報(bào)警信號傳送給微機(jī),微機(jī)將每個倉進(jìn)風(fēng)閥逐個自動關(guān)掉,當(dāng)關(guān)閉某一個倉的進(jìn)風(fēng)閥時(shí),袋除塵器的粉塵排放濃度減小,這個倉就有破袋,并在微機(jī)控制面板上指示出破袋的倉。
布袋除塵器在使用中織物表面會粘附粉塵,隨著粘附粉塵量的增多,其氣流阻力也增大,阻力增大到一定程度后,就會影響氣體流通,這時(shí)需要清除織物上的粉塵,即清灰。清灰時(shí)并不需要把織物上的粉塵完全除掉,而是要保留一部分粉塵,以便保持除塵器的除塵效率。清灰間隔時(shí)間和清灰時(shí)間可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選擇。利用煙塵濃度連續(xù)監(jiān)測儀可使清灰機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)下運(yùn)行。
3.依據(jù)煙塵濃度自動調(diào)節(jié)電除塵器電壓
電除塵器電壓在達(dá)到擊穿電壓之前,收塵效率隨電壓升高而升高。煙塵濃度連續(xù)監(jiān)測儀測出電除塵器出口處的煙塵濃度,根據(jù)煙塵排放量來自動調(diào)節(jié)高壓供電源的運(yùn)行功率,以節(jié)約能源。
三、煙塵濃度連續(xù)監(jiān)測儀的選型和使用
1.選型
透射式光學(xué)法煙塵濃度連續(xù)監(jiān)測儀是利用光通過含塵氣流后強(qiáng)度被衰減的原理制成的。含塵氣流中煙塵濃度是光強(qiáng)衰減的一個因素,光束所通過的測量距離是光強(qiáng)衰減的另一個因素,測量距離越長,光強(qiáng)衰減越多。連續(xù)監(jiān)測儀的選型主要考慮儀器的測量距離和最高測塵濃度,此外,還要考慮含塵氣體流速和溫度。
一般水泥廠煙囪中煙氣流速在0～30米/秒范圍內(nèi),煙氣溫度在0～300℃范圍內(nèi)。一般的光學(xué)法煙塵連續(xù)監(jiān)測儀均適用于這些條件。測塵儀的測量距離一般為0.5～6米,測量濃度一般為0～2000毫克/標(biāo)米3。配有量程衰減器的最高測量濃度可達(dá)6000毫克/標(biāo)米3,但誤差超過30%。
2.使用
a.測點(diǎn)位置應(yīng)盡可能選擇氣流比較穩(wěn)定,濃度場比較均勻的管道上。其中垂直管道優(yōu)于水平管道。測點(diǎn)應(yīng)距離彎頭、接頭、閥門和其它變徑管道的下游方向3～6倍管道直徑處,或上游1.5～3倍管道直徑處。如果不能滿足上述要求,則測點(diǎn)與變徑管道的距離應(yīng)不小于1倍管道直徑處。
b.煙塵濃度連續(xù)監(jiān)測儀需經(jīng)過標(biāo)定后,才能用來測量煙塵濃度。標(biāo)定過程如下:首先,安裝好的監(jiān)測儀,在煙囪中無粉塵的情況下調(diào)整其零點(diǎn),然后用重量法測量煙囪中的實(shí)際含塵濃度,并以此來校準(zhǔn)監(jiān)測儀的讀數(shù)。
c.測量裝置和接受裝置中的保護(hù)鏡片要定期用清潔鏡頭布擦試,以保持儀器測量精度。
隨著人們對環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高,用煙塵連續(xù)監(jiān)測儀對煙塵排放濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測,將成為工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的組成部分。煙塵連續(xù)監(jiān)測儀在煙塵測試中有良好的應(yīng)用前景。
中國自動化網(wǎng) 供稿
（立幟）
