抽取式颗粒物在线监测技术难点分析

    随着湿法脱硫与氨法脱硝技术的广泛应用，固定污染源排放颗粒物的浓度监测面临新的挑战。针对湿法脱硫后高湿、低温的排放工况，抽取式颗粒物浓度在线监测技术应运而生。该技术通过抽取样气并进行处理，有效避免了液态水对光学测量方法的干扰。
    随着非电行业超低排放要求的推进，抽取式颗粒物在线监测在实际应用中也逐渐暴露出一些问题。本文将从颗粒物浓度测量的难点、等速采样误差分析、管路传输对采样的影响、采样嘴的选取、标准技术规范要求以及常见应用问题等方面进行梳理，以帮助使用者更好地了解和学习该技术。

    一、颗粒物浓度测量的难点
    固定污染源排放的气态污染物和颗粒物在排入环境空气后，因混合与冷却会发生凝结、蒸发、凝聚及二次化学反应等过程，这些物理化学变化将改变颗粒物的粒度分布和化学组成。因此，如何从排气筒中采集到在环境演化过程中更具代表性的颗粒物样品，使其化学组成更接近真实状况，成为污染源颗粒物采样中的一项技术难题。
    燃烧源排放的颗粒物可分为两类：一是直接排出的一次颗粒物，二是以气态形式（如SO₂、NOx、VOCs等）排入大气后经物理化学反应生成的二次颗粒物。一次颗粒物中又包括直接以固态形式排放的颗粒物，以及在烟气温度下以气态形式排出、在稀释冷却过程中凝结形成的颗粒物。准确测量一次颗粒物排放，对评估污染源贡献和制定控制策略至关重要。

    二、等速采样误差分析
    等速采样是烟道粉尘采样的常用方法，其原理是通过S型皮托管测量气体动压，并与采样管中孔板产生的压差保持一致，从而实现等速采样。操作中需借助倾斜微压计监测两者变化，并及时调整采样流量，确保含尘烟气进入采样嘴的速度（Vn）与该点烟气流速（Vs）相等，相对误差应控制在-5%～+10%之间。[1]
    若采样速度高于烟气流速（Vn>Vs），采样嘴边缘部分气流中的尘粒因惯性无法随气流进入嘴内，导致采样浓度低于实际值；反之若采样速度偏低（Vn<Vs），则采集的浓度会高于实际浓度。唯有在速度相等时，采样浓度才真实可靠。

    三、管路传输对采样的影响
    采样口若采用扩散通道结构，可减缓气流和粒子速度，但也会在通道内形成湍流并引起流速进一步降低。湍流可能导致粒子重新分布并在管壁沉降。研究表明，壁面沉降可造成高达50%的粒子质量损失，且超微米级及以上颗粒的损失显著高于亚微米级颗粒。
    此外，采样过程中因气流减速可能导致粒子温度上升，部分仪器还会对气溶胶进行加热，致使某些组分挥发。借助成分与挥发率分析可重建原始粒度分布，但挥发也会造成粒子数量减少，光学仪器响应降低，从而导致浓度读数偏低。
    另一方面，水溶性离子在加热蒸发后可能析出结晶，形成气溶胶，使光学仪器响应增强，粒子计数偏高，误判为质量浓度较高。