抽取式顆粒物在線監測技術難點分析

    隨著濕法脫硫與氨法脫硝技術的廣泛應用，固定污染源排放顆粒物的濃度監測面臨新的挑戰。針對濕法脫硫后高濕、低溫的排放工況，抽取式顆粒物濃度在線監測技術應運而生。該技術通過抽取樣氣并進行處理，有效避免了液態水對光學測量方法的干擾。
    隨著非電行業超低排放要求的推進，抽取式顆粒物在線監測在實際應用中也逐漸暴露出一些問題。本文將從顆粒物濃度測量的難點、等速采樣誤差分析、管路傳輸對采樣的影響、采樣嘴的選取、標準技術規范要求以及常見應用問題等方面進行梳理，以幫助使用者更好地了解和學習該技術。

    一、顆粒物濃度測量的難點
    固定污染源排放的氣態污染物和顆粒物在排入環境空氣后，因混合與冷卻會發生凝結、蒸發、凝聚及二次化學反應等過程，這些物理化學變化將改變顆粒物的粒度分布和化學組成。因此，如何從排氣筒中采集到在環境演化過程中更具代表性的顆粒物樣品，使其化學組成更接近真實狀況，成為污染源顆粒物采樣中的一項技術難題。
    燃燒源排放的顆粒物可分為兩類：一是直接排出的一次顆粒物，二是以氣態形式（如SO?、NOx、VOCs等）排入大氣后經物理化學反應生成的二次顆粒物。一次顆粒物中又包括直接以固態形式排放的顆粒物，以及在煙氣溫度下以氣態形式排出、在稀釋冷卻過程中凝結形成的顆粒物。準確測量一次顆粒物排放，對評估污染源貢獻和制定控制策略至關重要。

    二、等速采樣誤差分析
    等速采樣是煙道粉塵采樣的常用方法，其原理是通過S型皮托管測量氣體動壓，并與采樣管中孔板產生的壓差保持一致，從而實現等速采樣。操作中需借助傾斜微壓計監測兩者變化，并及時調整采樣流量，確保含塵煙氣進入采樣嘴的速度（Vn）與該點煙氣流速（Vs）相等，相對誤差應控制在-5%～+10%之間。[1]
    若采樣速度高于煙氣流速（Vn>Vs），采樣嘴邊緣部分氣流中的塵粒因慣性無法隨氣流進入嘴內，導致采樣濃度低于實際值；反之若采樣速度偏低（Vn<Vs），則采集的濃度會高于實際濃度。唯有在速度相等時，采樣濃度才真實可靠。

    三、管路傳輸對采樣的影響
    采樣口若采用擴散通道結構，可減緩氣流和粒子速度，但也會在通道內形成湍流并引起流速進一步降低。湍流可能導致粒子重新分布并在管壁沉降。研究表明，壁面沉降可造成高達50%的粒子質量損失，且超微米級及以上顆粒的損失顯著高于亞微米級顆粒。
    此外，采樣過程中因氣流減速可能導致粒子溫度上升，部分儀器還會對氣溶膠進行加熱，致使某些組分揮發。借助成分與揮發率分析可重建原始粒度分布，但揮發也會造成粒子數量減少，光學儀器響應降低，從而導致濃度讀數偏低。
    另一方面，水溶性離子在加熱蒸發后可能析出結晶，形成氣溶膠，使光學儀器響應增強，粒子計數偏高，誤判為質量濃度較高。