惯性冲击仪法测定尘粒分散度的方法介绍

一、原理

冲击式尘粒分级是由几级串级的由不同大小喷嘴及接尘板组成的冲击器组组成。含尘气流进入尘粒分级仪后,逐级提高速度通过各级冲击器的喷孔,含尘气流遇到喷孔正前方的接尘板时,气流改变方向经专门设计的通道流入下级,而大的尘粒由于其动量大,将脱离气流流线撞击到接尘板上,被捕集下来(接尘板上涂硅油或放接尘玻璃纤维纸垫),小粒子则随气流进入下一级。以后含尘气流以更高的速度通过下级板的喷孔,又将次大的粒子捕集到这级接尘板上。这样可将不同大小的尘粒分别捕集到数级接尘板上。木级冲击器不能捕集的微小粒了,被捕集到最后一级的高效滤膜或滤纸上,从而可得出尘粒的重量分散度。

尘粒测量范围:1.1～42μm。

二、仪器

①尘粒分级仪:外径为70mm,全长300mm。

②烟尘采样器及烟气参数测定仪。

③称量瓶。

④玻璃纤维滤膜(特制)。

⑤空盒大气压力计:最小分度值应不大于0.1kPa。

⑥分析天平:感量0.1mg。

三、采样前准备

1、冲击板的检查与清洗

尘粒分级仪在组装前要检查每块冲击孔板上的孔洞是否有堵塞情况。如发现有堵塞,可用经过过滤的压缩空气喷吹,或先用不锈钢针清理。经初步清理后的孔板,可先用加有少许清洁液的温水清洗,然后再在滚开的热水中将仪器上的肥皂洗净。如用超声清洗器清洗,其效果更好。用水洗净的孔板,最后再用丙酮蘸洗一次,这样仪器表面的水分将随同丙酮一起在空气中迅速蒸发。也可以用无水乙醇清洗。

2、玻璃纤维接尘滤纸的预处理、称重及安放

①将编号的各接尘玻璃纤维滤纸放在300℃的马弗炉或105℃烘箱中烘干1h。在干燥器中冷却后称重。也可连相应编号的玻璃称量瓶一起称重,记下原始重量。

②将各接尘纸放入相应接尘板上,用压模压紧(注意不要压掉接尘纸),并轻轻取下压模器。

3、分级仪的组装

①从下到上组装各级冲击孔板至第二级接尘板。加上套筒,拧紧上盖,装上第一级预除尘部,调整联接弯管的方向至合宜位置后,拧紧全部联接螺丝采样嘴待确定其直径后,最后装。

②将分级仪拧在采样管上,在其连接处使用聚四氟乙烯、石墨垫圈或薄膜,保证联接处不漏气。

4、其它准备工作同预测流速法。

四、采样步骤

①尘粒分级仪是用预测流速法在烟道内进行尘粒的等速取样。在取样前应首先测得烟道中测点的烟气温度t_s、压力P_s、气流速度V_s和水分含量X_sw等。根据测点的流速V_s,烟气温度及所欲得到的尘粒分级范围选定工况下的采样流量Q_st和采样嘴直径d。选用较大的d,可得到较细的粒度分级,但d和Q_st受到抽气泵能量限制。

式中:Q_st——工况下的采样流量,L/min;

          V_s——烟气气流速度,m/s;

          d——采样嘴直径,mm。

将选定的采样嘴拧在分级仪的进口部上(拧到底),并调整采样手柄方向位置,使之与采样嘴方向一致。

②计算等速采样流量,同预测流速法。

③按照一般烟道尘粒采样要求安装采样系统(分级仪、冷凝和燥器、流量测量和控制装置、抽气泵等);检查各接头处是否漏气。在分级仪放入烟道前先打开抽气泵调整到所需流量后,关闭抽气泵。分级仪插入烟道后应使采样嘴处于采样点上,背着气流方向预热数分钟。

④采样一开始,立即将分级仪转180°,使采样嘴对准气流方向,同时开动抽气泵,调节抽气泵流量达到等速采样所需流量。采样过程中,由于尘粒在滤纸表面聚集,阻力逐渐加大,要注意调节流量,保证采样流量不变。当到达取样时间时,立即将分级仪转180°,尽快将分级仪取出烟道并置于垂直向上位置然后停止抽气。小心从采样管上取下分级仪,用胶布封严分级仪采样嘴,待分析。

五、样品处理

①取样完毕后,先将分级仪表面灰尘擦净。

②将分级仪小心地卸开,按照以下规定将各级冲孔板所采集的尘粒收集十相应的称量瓶中。第一级总尘量包括采样嘴及其后圆筒内的尘量;第二级包括联接弯管、接尘滤纸及分级仪上盖沾附的尘量;第二级包括接尘滤纸及其对面冲击孔板壁上沾的尖量;以后类推。最后一级为玻璃纤维滤膜上的尘量。对各级壁的尘粒可用丙酮洗下,倒入称量瓶中用水浴蒸干,也可以用毛刷刷下,收集于称量瓶中。

③将称量瓶放入105℃烘箱中烘干1h,再放入干燥器中冷却至室温称重。

六、计算

①将采样时流量计读数按下式换算成况条件下的采气量:

式中:Q_st——工况条件下的采气量,Lmin;

          18.71——压力单位用Pa时换算系数。

②根据Q_st,烟气温度t_s,由冲击仪的计算表查出各级冲击器的d_a50(μm)值,然后除以尘粒真密度平方根得出各级冲击器的50%效率点的斯托克直径值d_s50(μm)。

③用累计粒径分布法计算尘粒的粒径分级:已知各级分级器的d_s50值及各级接尘板的尘粒重量△M_i后,可由下式计算出小于某一粒径的尘粒重量百分数。

式中:i=N——相当于最后一级滤膜;

i=1——相当于第1级冲击孔板;

△M_i——第i级接尘板(包括相当的沾壁损失)的增重。

将上述结果绘在对数几率坐标纸上,横坐标为粒径的对数值,纵坐标为百分数P(%),用几率单位表示。

④列表计算线性回归方程y=b(logd_s50)+a。

⑤根据回归方程可得出小于某一粒径d_s50尘粒的重量百分数。

⑥计算分级除尘效率。

七、说明

①尘粒分散度是指尘粒样品中各种大小粒子的组成比例,其中重量分散度是按重量百分比的粒径分级组成。测定尘粒样品的分散度对尚未安装除尘设备的排放源正确地选择适用的除尘器,以及评估除尘器的粒径分级除尘效率有重要作用。

②尘粒的大小的分布一般多呈对数正态分布。

③测试排气中尘粒,常用移动采样法,但测定尘粒的分散度和分级除尘效率时要求定点恒速采样,即在能代表整个断面平均流速的测点上恒速采样。因为采样速度决定每级分级器的d_a50值,采样过程中每级分级器的d_a50不能变。

④将尘粒分级仪插入烟道预热数分钟是防止在分级仪内产生结露使尘粒粘结。