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1、安全检测第十一节课安全检测第十一节课湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 为为了了评评价价工工作作场场所所粉粉尘尘对对工工人人健健康康的的危危害害状状况况、研研究究改改善善防防尘尘技技术术措措施施、评评价价除除尘尘器器性性能能、检检验验排排放放粉粉尘尘浓浓度度和和排排放放量量是是否否符符合合国国家家标标准准，以以及及保保护护机机电电设设备备、防防止止粉粉尘尘爆爆炸炸均均需需对对粉粉尘尘浓浓度度进进行行测测定定。粉粉尘尘浓浓度度的的测测定定包包括括作作业业场场所所粉粉尘尘浓浓度度测测定定，作作业业者者个个人人暴暴露露浓浓度度测测定定及及通通风风管管道道（包括烟道）中粉
2、尘浓度测定。（包括烟道）中粉尘浓度测定。 第四节第四节 粉尘的浓度检测粉尘的浓度检测湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 I I0 0 、II射线穿过粉尘层前后的强度；射线穿过粉尘层前后的强度； l l粉尘的线性吸收系数，粉尘的线性吸收系数，1/mm1/mm； m m 粉尘质量吸收系数，粉尘质量吸收系数， m m l l / /
3、，mm/mgmm/mg； 粉尘的密度，粉尘的密度，mg/mm3mg/mm3； 粉尘的质量厚度，粉尘的质量厚度， x x，mg/mmmg/mm。 当抽气量为当抽气量为V V（m m3 3）时，再采样面积）时，再采样面积A A（mmmm2 2）上采集的粉）上采集的粉尘量为尘量为m m（mgmg），则工作区的粉尘浓度），则工作区的粉尘浓度C C 在测出采样前后在测出采样前后射线得强度及抽气量射线得强度及抽气量V V时，就可得出粉时，就可得出粉尘浓度尘浓度C C。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 (2)(2)射线测尘仪射线测尘仪 原原理理：当当低低能能射射线线（141
4、4C C或或147147PmPm等等）穿穿过过厚厚度度为为x x的的粉粉尘尘层层时时，射射线线的的强强度被减弱，并服从于指数衰减规律度被减弱，并服从于指数衰减规律 I I0 0 、II射线穿过粉尘层前后的强度；射线穿过粉尘层前后的强度； l l粉尘的线性吸收系数，粉尘的线性吸收系数，1/mm1/mm； m m 粉尘质量吸收系数，粉尘质量吸收系数， m m l l / / ，mm/mgmm/mg； 粉尘的密度，粉尘的密度，mg/mm3mg/mm3； 粉尘的质量厚度，粉尘的质量厚度， x x，mg/mmmg/mm。 当抽气量为当抽气量为V V（m m3 3）时，再采样面积）时，再采样面积A A（m
5、mmm2 2）上采集的粉尘量为）上采集的粉尘量为m m（mgmg），则），则工作区的粉尘浓度工作区的粉尘浓度C C 在测出采样前后在测出采样前后射线得强度及抽气量射线得强度及抽气量V V时，就可得出粉尘浓度时，就可得出粉尘浓度C C。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 射射线线测测尘尘仪仪如如下下图图所所示示，可可用用于于作作业业场场所所粉粉尘尘的的连连续续和和快快速速测测定定，其其测测量量范范围围较较广广、精精度度及及灵灵敏敏度度均均能能满满足足要要求求、方方法法简简单单。但但对对于于含含铅铅等等重重金金属属元元素素的的粉粉尘尘，测测量量结结果果受受粉粉尘尘成
6、成分分影影响响较较大大。另另外外，本本方方法法不不适适用用于于测测量量放射性物质的粉尘。放射性物质的粉尘。 射线测尘仪结构简图射线测尘仪结构简图1 1泵泵 2 2探测器探测器 3 3放射源放射源 4 4可移动滤膜可移动滤膜 5 5信号处理及控信号处理及控制线路制线路 6 6显示器显示器湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 (3) (3) 压电晶体测尘仪压电晶体测尘仪 压电晶体测尘仪是将粉尘采集到石压电晶体测尘仪是将粉尘采集到石英谐振器的电极表面上，利用石英振荡英谐振器的电极表面上，利用石英振荡频率随粉尘量而变化的原理进行测量的。频率随粉尘量而变化的原理进行测量的。
7、由压电石英晶体制成的谐振器固有由压电石英晶体制成的谐振器固有频率依赖于晶体表面附着物的多少，其频率依赖于晶体表面附着物的多少，其频率的变化频率的变化f与晶体表面附着粉尘量与晶体表面附着粉尘量m m（g g）的关系呈线性）的关系呈线性 压电晶体测尘仪原理图压电晶体测尘仪原理图1 1放电针放电针 2 2金属电极金属电极 3 3石英晶体石英晶体 4 4直流高压发生器直流高压发生器 5 5压电谐振电路压电谐振电路 6 6频率检测电路频率检测电路 f0石英晶体固有频率，石英晶体固有频率，MHzMHz； 石石英晶体密度，英晶体密度，g/cmg/cm3 3； N N石英晶体频率常数，石英晶体频率常数，MHz
8、MHz cmcm； A A电极表面积，电极表面积，cmcm2 2。 粉尘浓度粉尘浓度C C可表示为可表示为 图图为为CCCC1 1型型压压电电晶晶体体快快速速测测尘尘仪仪原原理理图图。被被测测空空气气进进入入由由电电晕晕放放电电针针和和谐谐振振器器电电极极表表面面组组成成的的点点面面式式静静电电采采样样器器，将将尘尘粒粒收收集集在在电电极极表表面面上上，收收集集效效率率可可达达9898以上。晶体频率的变化由频率计电路检测。以上。晶体频率的变化由频率计电路检测。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 (4) (4) 光散射测尘仪光散射测尘仪 光光散散射射测测尘尘仪仪是
9、是利利用用尘尘粒粒对对光光得得散散射射，光光电电器器件件变变散散射射光光为为电电信信号号以以测测量量悬悬浮浮粉粉尘尘浓浓度度，其其原原理理如如图图所所示示。被被测测得得含含尘尘空空气气由由抽抽气气泵泵吸吸入入仪仪器器，当当气气流流通通过过尘尘粒粒测测量量区区域域时时，平平行行光光束束被被尘尘粒粒散散射射，出出现现不不同同方方向向（或或某某一一方方向向）的的散散射射光光，由由光光电电倍倍增增管管接接收收并并转转变变为为电电信信号号。如如果果光光学学系系和和尘尘粒粒系系一一定定，并并且且仅仅考考虑虑散散射射作作用用，则则散散射射光光得得强强度度I I正正比于粉尘浓度比于粉尘浓度C C，即，即 Ck
10、I 光散射测尘仪光散射测尘仪1 1被测空气被测空气 2 2风扇风扇 3 3散射光发生散射光发生区区 4 4光源光源 5 5暗箱暗箱 6 6光束光束 7 7光光电倍增管电倍增管 由由于于尘尘粒粒所所产产生生的的散散射射光光强强弱弱与与尘尘粒粒的的大大小小、形形状状、比比重重、粒粒度度分分布布、光光折折射射率率、吸吸收收率率等等密密切切相相关关，因因而而根根据据所所测测得得的的散散射射光光强强度度从从理理论论上上推推算算粉粉尘尘的的浓浓度度比比较较困困难难，所所以以这这种种仪仪器器实实际际上上是是在在作作业业工工况况下下标标定定，以以确确定定散散射射光光的的强度和粉尘浓度的关系。强度和粉尘浓度的关
11、系。 光光散散射射测测尘尘仪仪操操作作简简便便，可可给给出出短短时时间间间间隔隔的的平平均均粉粉尘尘浓浓度度，可可用用于于现现场场粉尘浓度变化的监测。其缺点是对不同的粉尘测定对象需进行不同的标定。粉尘浓度变化的监测。其缺点是对不同的粉尘测定对象需进行不同的标定。湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 2. 2.作业者个体接触粉尘浓度检测作业者个体接触粉尘浓度检测 个个体体测测尘尘技技术术是是国国际际上上6060年年代代依依赖赖发发展展起起来来的的评评价价作作业业场场所所粉粉尘尘对对工工人人身身体体危危害害程程度度的的一一种种测测定定方方法法。由由佩佩带带在在工工人人身
12、身上上的的个个体体采采样样器器连连续续在在呼呼吸吸带带抽抽取取一一定定体体积积的的含含尘尘气气体体，测测定定工工人人一一个个工工作作班班的的接接触触粉粉尘尘浓浓度度或或呼呼吸吸性性粉粉尘尘浓浓度度。个个体体采采样样器器若若测测定定个个人人接接触触浓浓度度，所所捕捕集集的的应应为为工工人人呼呼吸吸区区域域内内的的总总粉粉尘尘粒粒子子；若若测测定定呼呼吸吸性性粉粉尘尘浓浓度度，所所捕捕集集的的应应为为进进入入到到人人体体肺肺部部的的粒粒子子。目目前前国国际际上上普普遍遍采采用用的的是是呼呼吸吸性性粉粉尘尘卫卫生生标标准准有有AGGIHAGGIH和和BMRCBMRC两两种种，因因此此在在测测定定呼呼
13、吸吸性性粉粉尘尘浓浓度度时时，个个体体采采样样器器必必须须带带有有符符合合上上述述要求的采样器入口及分粒装置。要求的采样器入口及分粒装置。 个个体体采采样样器器主主要要由由采采样样头头、采采样样泵泵、滤滤膜膜等等组组成成。采采样样头头是是个个体体采采样样器器收收集集粉粉尘尘的的装装置置，主主要要由由入入口口、分分粒粒装装置置（测测定定呼呼吸吸性性粉粉尘尘时时用用）、过过滤滤器器三三部部分分组组成成。采采样样器器入入口口将将呼呼吸吸带带内内满满足足总总粉粉尘尘卫卫生生标标准准的的粒粒子子有有代代表表性性地地采采集集下下来来。分分粒粒装装置置将将采采集集的的粒粒子子中中非非呼呼吸吸性性粉粉尘尘阻阻
14、留留。其其余余部部分分，即即呼呼吸吸性性粉粉尘尘由由过过滤滤器器全全部部捕捕集集下下来来。分分粒粒装装置置主主要要有有以以下下型型式式：旋旋风风分分离器离器 和冲击式分离器冲击式分离器 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 含含尘尘气气流流由由入入口口圆圆筒筒，变变为为旋旋转转气气流流。在在离离心心力力作作用用下下，大大颗颗粒粒被被抛抛向向管管壁壁而而落落入入大大粒粒子子收收集集器器。气气流流继继续续向向下下运运动动至至收收缩缩锥锥部部挟挟带带小小粒粒子子沿沿漩漩流流核核心心上上升升，这这些些小小粒粒子子最最终终被被滤滤膜膜捕捕集集。改改变变入入口口气气流流速度，可
15、分离不同粒径地粒子。速度，可分离不同粒径地粒子。 接触的粉尘浓度接触的粉尘浓度C C按下式计算按下式计算 mm粉粉尘尘增增重重，为为分分粒粒装装置置内内与与滤滤膜膜上上粉粉尘尘量之和，量之和，mgmg； q qv v平均采样流量，平均采样流量，l/minl/min； tt采样时间，采样时间，minmin。 如如计计算算呼呼吸吸性性粉粉尘尘浓浓度度，只只须须将将滤滤膜膜上粉尘量作为上粉尘量作为m m值代入上式即可。值代入上式即可。 旋风分离器旋风分离器 1 1气体出气体出口口2 2滤膜滤膜 3 3气体入气体入口口 4 4气流线气流线 5 5大粒子大粒子接收器接收器湖南安全技术职业学院湖南安全技术
16、职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 气体由喷孔高速喷出，在冲击板上方气体由喷孔高速喷出，在冲击板上方气流弯曲，大粒子由于惯性而脱离流线被气流弯曲，大粒子由于惯性而脱离流线被冲击板捕集，而小粒子则随气流运动，最冲击板捕集，而小粒子则随气流运动，最终被滤膜捕集。终被滤膜捕集。 采样头必须经过严格地实验室标定及采样头必须经过严格地实验室标定及检验，它包括使用目前国际上普遍应用地检验，它包括使用目前国际上普遍应用地单分散标准粒子对其分粒装置进行标定，单分散标准粒子对其分粒装置进行标定，对采样器入口效率以及测量一致性等进行对采样器入口效率以及测量一致性等进行检验。检验。 接触的粉尘浓度接触的粉尘浓度C C
17、按下式计算按下式计算 mm粉粉尘尘增增重重，为为分分粒粒装装置置内内与与滤滤膜膜上上粉粉尘尘量之和，量之和，mgmg； q qv v平均采样流量，平均采样流量，l/minl/min； tt采样时间，采样时间，minmin。冲击式分离器冲击式分离器1 1喷嘴喷嘴 2 2捕集板捕集板 3 3气流流线气流流线 4 4被捕集的粒子轨迹被捕集的粒子轨迹 5 5不能不能捕集的小粒子轨迹捕集的小粒子轨迹 如计算呼吸性粉尘浓度，只须将滤膜上粉尘量作为如计算呼吸性粉尘浓度，只须将滤膜上粉尘量作为m m值代入上式即可。值代入上式即可。湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 3. 3.管道
18、粉尘浓度检测管道粉尘浓度检测 管管道道测测尘尘通通常常是是指指一一般般含含尘尘管管道道和和烟烟道道两两种种类类型型粉粉尘尘浓浓度度和和排排放放量量的的测测定定。车车间间一一般般含含尘尘管管道道排排出出的的尘尘粒粒，大大多多是是由由机机械械破破碎碎、筛筛选选、包包装装和和物物料料输输送送等等生生产产过过程程中中产产生生的的，气气体体介介质质成成分分稳稳定定，气气体体的的温温度度也也不不高高。而而从从烟烟道道中中排排出出的的尘尘粒粒，大大都都是是由由燃燃烧烧、锻锻造造、冶冶炼炼、烘烘干干等等热热过过程程产产生生的的，这这种种含含尘尘气气体体不不但但温温度度高高，含含湿湿量量大大，而而且且气气体体成
19、成分分也也发发生生变变化化，并并伴伴有有二二氧氧化化碳碳、氮氮氧氧化化物物、氟氟化化物物等等有有害害物物质质，有有较较强强的的腐腐蚀蚀性性。因因此此，在在选选定测定方法和测试装置时，应考虑这些因素。定测定方法和测试装置时，应考虑这些因素。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 （1 1） 采样位置的选定和管道断面测点的布置采样位置的选定和管道断面测点的布置 在测定烟气的流量和采集粉尘样品时，为了取在测定烟气的流量和采集粉尘样品时，为了取得有代表性的样品，应尽可能将采样位置选在气流得有代表性的样品，应尽可能将采样位置选在气流平稳的直管段中，距弯头、阀门及径管段下游方向
20、平稳的直管段中，距弯头、阀门及径管段下游方向大于大于6 6倍直径和在其上游方向大于倍直径和在其上游方向大于3 3倍直径处。最少倍直径处。最少也不能少于也不能少于1.51.5倍直径，此时应适当增加采样点数。倍直径，此时应适当增加采样点数。要求取样断面气体流速最好在要求取样断面气体流速最好在5 m/s5 m/s以上。此外，以上。此外，应当注意在水平管道中，由于尘粒的重力沉降作用，应当注意在水平管道中，由于尘粒的重力沉降作用，较大尘粒有偏离流线向下运动的趋势，管道内粉尘较大尘粒有偏离流线向下运动的趋势，管道内粉尘浓度分布不如垂直管道内均匀，因此，在选择采样浓度分布不如垂直管道内均匀，因此，在选择采样
21、位置时应优先考虑垂直管道。位置时应优先考虑垂直管道。等圆环面积的划分等圆环面积的划分 采采样样位位置置选选定定后后，采采样样孔孔和和采采样样点点主主要要根根据据管管道道断断面面的的大大小小和和形形状状而而定定。管管道道横横断断面面上上测测点点的的选选定定，通通常常是是将将断断面面划划分分为为适适当当数数量量的的等等面面积积环环（或或方方块块），在各个等面积环（或方块）上定出采样点。，在各个等面积环（或方块）上定出采样点。 圆圆形形管管道道断断面面的的等等面面积积分分环环法法，即即将将圆圆管管断断面面分分成成若若干干个个等等面面积积的的圆圆环环，然后将断面两垂直直径上各圆环的然后将断面两垂直直径
22、上各圆环的面积中分点面积中分点作为作为测点测点，如图所示。，如图所示。湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 一一般般采采样样孔孔的的结结构构如如图图a a所所示示。为为了了适适应应各各种种形形式式采采样样管管插插入入，孔孔径径应应不不小小于于75 75 mmmm。当当管管道道内内有有有有毒毒或或高高温温气气体体，且且采采样样点点管管道道处处于于正正压压状状态态时时，为为保保护护操操作作人人员员安安全全，采样孔应设置防喷装置，见图采样孔应设置防喷装置，见图b b。 图图a a 一般采样孔结构一般采样孔结构1 1丝堵丝堵 2 2短管短管 3 3烟烟道壁道壁 4 4烟道烟
23、道图图b b 采样孔防喷装置采样孔防喷装置1 1密封室密封室 2 2采样管采样管 3 3闸板阀闸板阀 4 4烟道烟道湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 （2 2）等速采样）等速采样 等速采样原理等速采样原理 为为了了取取得得有有代代表表性性的的样样品品，尘尘粒粒进进入入采采样样嘴嘴的的速速度度必必须须和和管管道道内内该该点点气气流流的的速速度度相相等等，这这一一条条件件称称为为等等速速采采样样。所所有有非非等等速速采采样样的的采采样样结结果果都都不不能能真真实实地地反反应应实实际际尘尘粒粒分分布布情情况况。右右图图表表示示在在不不同同采采样样速速度度下下尘尘粒粒运
24、运动动状状况况。当当采采样样速速度度v vn n大大于于采采样样点点的的气气流流速速度度v vs s时时，处处于于采采样样嘴嘴边边缘缘以以下下的的部部分分气气流流进进入入采采样样嘴嘴，继继续续沿沿着着原原来来的的 方方向向前前进进，使使采采取取的的样样品品浓浓度度CnCn低低于于实实际际浓浓度度CsCs。当当采采样样速速度度v vn n小小于于采采样样点点的的气气流流速速度度v vs s时时，情情况况正正好好相相反反，样样品品浓浓度度CnCn高高于于实实际际浓浓度度CsCs。只只有有采采样样速速度度等等于于采采样点的气流速度时，采取的粉尘浓度才与实际情况相符。样点的气流速度时，采取的粉尘浓度才
25、与实际情况相符。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 对对于于不不等等速速采采样样造造成成的的采采样样误误差差，国国内内外外进进行行了了很很多多研研究究，试试图图得得到到不不等等速速采采样样的的影影响响误误差差。虽虽然然提提出出了了各各种种计计算算公公式式和和图图表表，但但由由于于粉粉尘尘性性质质、粒粒径径分分布布、流流速速波波动动等等因因素素变变化化较较大大，很很难难得得到到准准确确的的结结果果，提提出出的的各各种种计计算算式式差差别别较较大大、且且计计算算复复杂杂，在在实实际际应应用用上上还还有有一一定定困困难难。下下图图是是沃沃特特森森（WatsonWats
26、on）的的试试验验结结果果，从从图图上上可可以以看看出出，粉粉尘尘越越大大，不不等等速速引引起起的的采采样样误误差差越越大大，小小于于4 4 m m的的粒粒子子，由由于于其其惯惯性性较较小小，不不等等速速采采样样引引起起的的误差影响不大。误差影响不大。 非等速采样误差非等速采样误差 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 维持等速方法维持等速方法 A.A.预预测测流流速速法法。使使用用普普通通采采样样管管一一般般采采用用此此法法，即即在在采采样样前前预预先先测测出出各各采采样样点点的的气气体体温温度度、压压力力、含含湿湿量量、气气体体成成分分和和流流速速，根根据据测测
27、得得的的各各点点流流速速、气气体体状状态态参参数数和和选选用用的的采采样样嘴嘴直直径径计计算算出出各各采采样样点点的的等等速速采采样样流流量量，然然后后按按此此流流量采样。等速采样计算主要有以下几点：量采样。等速采样计算主要有以下几点： a. a. 采采样样嘴嘴口口径径的的选选择择。采采样样嘴嘴的的选选择择原原则则，是是使使采采样样嘴嘴进进口口断断面面的的空空气气速速度度和和烟烟道道测测点点速速度度相相等等，同同时时为为防防止止与与采采样样嘴嘴相相连连的的采采样样管管内内积积尘尘，一一般般要要求求采采样样管管内内的的气气流流速速度度大大于于25m/s25m/s。根根据据流流体体的的连连续续性性
28、方方程程式式，采采样样管管内内的的空空气气流量应等于采样头进口断面的空气流量。流量应等于采样头进口断面的空气流量。 b. b. 常常温温管管道道等等速速采采样样计计算算。在在此此情情况况下下可可以以不不考考虑虑温温度度、压压力力、湿湿度度对对采采样体积的影响，因为一般气流的绝对压力变化不大。样体积的影响，因为一般气流的绝对压力变化不大。抽气量按下式计算抽气量按下式计算 c.c.高高温温、大大湿湿度度管管道道等等速速采采样样计计算算。为为使使计计算算简简化化，假假定定在在整整个个采采样样系系统统内内的的变变化化规规律律符符合合理理想想气气体体状状态态方方程程，且且整整个个系系统统无无漏漏气气。进
29、进入入采采样样嘴嘴的的气气体体流流量量q qvsvs仍仍按按上上式式计计算算；若若流流量量计计前前装装有有干干燥燥器器，则则当当气气体体流流量量qvs经经干干燥燥器器除除去去其水分其水分X Xwsws（）后，达到流量计前的气体流量为（）后，达到流量计前的气体流量为 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 B.B.皮托管平行采样法皮托管平行采样法 这这种种采采样样法法实实质质是是预预测测流流速速法法，不不同同的的是是气气体体流流速速的的测测定定与与粉粉尘尘采采样样几几乎乎是是同同时时进进行行的的，方方法法是是将将S S型型皮皮托托管管与与采采样样管管平平行行固固定定在在
30、一一起起，当当已已知知皮皮托托管管指指示示的的动动压压及及管管道道和和流流量量计计处处温温度度、压压力力时时，利利用用预预先先绘绘制制成成的的在在等等速速条条件件下下S S型型皮皮托托管管的的动动压压和和流流量量计计读读数数关关系系的的线线算算图图或或快快速速标标尺尺，即即可可查查出出应应取取的的流流量量计计读读书书，立立即即调调整整流流量量进进行行采采样样。这这种种方方法法弥弥补补了了预预测测流流速法测速与采样不同时的缺点，使等速更接近于实际情况。速法测速与采样不同时的缺点，使等速更接近于实际情况。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 C.C.压力平衡法压力平衡
31、法 该该法法使使用用特特制制的的平平衡衡型型等等速速采采样样管管采采样样，不不需需预预先先测测量量气气体体的的流流速速、状状态态参参数数和和计计算算等等速速采采样样流流量量等等过过程程。将将采采样样管管置置于于采采样样点点处处，调调节节采采样样流流量量，使使采采样样嘴嘴内内外外静静压压相相等等或或使使采采样样管管孔孔板板的的差差压压和和采采样样点点处处皮皮托托管管测测得得的的气气体体动动压压相相等等来来达达到到等等速速。压压力力平平衡衡法法操操作作简简单单，并并能能根根踪踪气气体体速速度度变变化化而而随随时时保保持持等等速条件。速条件。 D.D.自动等速采样法自动等速采样法 随随着着微微型型计
32、计算算机机技技术术和和各各种种压压力力传传感感器器的的开开发发应应用用，近近年年来来国国外外已已开开始始使使用用各各种种型型式式的的自自动动等等速速粉粉尘尘采采样样装装置置。如如有有的的根根据据压压力力平平衡衡原原理理制制成成的的平平衡衡型型自自动动粉粉尘尘采采样样器器；有有的的根根据据平平行行采采样样法法制制成成自自动动等等速速粉粉尘尘采采样样器器。这这类类仪仪器器的的工工作作原原理理是是将将气气体体温温度度、动动压压等等信信号号自自动动输输入入到到微微处处理理器器，经经过过运运算算处处理理，及及时时发发出出指指令令性性讯讯号号，自自动动控控制制等等速速采采样样流流量量，并并把把运运算算结结
33、果果和和有有关关数数值值显显示示出出来，使粉尘采样实现自动化。来，使粉尘采样实现自动化。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 采样嘴位置、形状、大小及采样方法采样嘴位置、形状、大小及采样方法 测测尘尘采采样样时时，采采样样嘴嘴必必须须对对准准气气流流的的方方向向。否否则则采采样样浓浓度度将将低低于于实实际际浓浓度度，而而且且随随着着偏偏差差角角度度和和粒粒径径的的增增大大而而增增大大，一一般般要要求求采采样样嘴嘴和和气气流流方方向向的的偏差角度不得超过偏差角度不得超过5。 采采样样嘴嘴形形状状和和结结构构原原则则上上以以不不扰扰动动吸吸气气口口内内外外气气流流为为
34、准准，其其尖尖端端应应作作成成小小于于3030的的锐锐角角，嘴嘴边边缘缘的的壁壁厚厚不不能能超超过过0.2 0.2 mmmm，太太厚厚容容易易使使前前方方形形成成堤堤坝坝效效应应使使颗颗粒粒偏偏离离。连连接接采采样样管管一一端端的的内内径径与与采采样样管管内内径径要要吻吻合合。采采样样嘴嘴内内径径不不宜宜小小于于5 5 mmmm，否否则则大大的的尘尘粒粒易易被被排排斥斥在在外外，引引起起误误差差。为为了了适适应应等等速速采采样样的需要，采样嘴通常作成内径为的需要，采样嘴通常作成内径为6 6、8 8、1010、12 mm12 mm等，供采样的选用。等，供采样的选用。 采采样样方方法法分分为为移移
35、动动采采样样和和定定点点采采样样。为为了了较较快快地地测测得得管管道道断断面面地地粉粉尘尘平平均均浓浓度度，可可用用一一个个捕捕尘尘装装置置，在在已已定定的的各各采采样样点点上上移移动动采采样样，各各点点的的采采样样时时间间相相等等；为为了了了了解解管管道道内内粉粉尘尘浓浓度度分分布布情情况况及及计计算算平平均均浓浓度度，分分别别在在已已定定的的各采样点上采样，每点收集一个样品，即定点采样。各采样点上采样，每点收集一个样品，即定点采样。湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 （3 3）过滤法管道粉尘浓度测定仪表）过滤法管道粉尘浓度测定仪表 用过滤法测管道粉尘浓度的仪表
36、，按控制等速方式通常分以下几种。用过滤法测管道粉尘浓度的仪表，按控制等速方式通常分以下几种。 普通型采样管测尘装置普通型采样管测尘装置 普通型采样管测尘系统普通型采样管测尘系统1 1烟道烟道 2 2采样管采样管 3 3冷凝管冷凝管 4 4、6 6温度计温度计 5 5干燥器干燥器7 7压力计压力计 8 8转子流量计转子流量计 9 9抽气泵抽气泵湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 A. A. 采样管采样管 根据采样点温度不同采用玻璃纤维筒采样管或刚玉滤筒采样管两种。下图根据采样点温度不同采用玻璃纤维筒采样管或刚玉滤筒采样管两种。下图为滤筒采样管示意图。为滤筒采样管示意
37、图。 滤筒采样管滤筒采样管1 1滤筒滤筒 2 2采样嘴采样嘴 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 B. B. 捕尘滤筒捕尘滤筒 这这是是一一种种捕捕集集效效率率高高、阻阻力力小小，并并便便于于制制成成管管道道内内部部采采样样的的捕捕集集装装置置，目前广泛应用的有玻璃纤维滤筒和刚玉滤筒。目前广泛应用的有玻璃纤维滤筒和刚玉滤筒。 玻玻璃璃纤纤维维滤滤筒筒用用无无碱碱超超细细玻玻璃璃纤纤维维制制成成，对对油油雾雾的的捕捕集集效效率率达达99.9899.98以以上，适用于上，适用于400400以下的气体采样。以下的气体采样。 C. C. 流量计量箱流量计量箱 由由冷冷凝凝
38、水水收收集集器器、干干燥燥器器、温温度度计计、压压力力计计、和和流流量量计计组组成成，冷冷凝凝水水收收集集器器用用来来收收集集可可能能冷冷凝凝于于采采样样管管中中的的冷冷凝凝水水。干干燥燥器器内内装装硅硅胶胶用用以以干干燥燥采采样样气气体体，以以保保证证流流量量计计正正常常工工作作和和使使进进入入流流量量计计气气体体呈呈干干燥燥状状态态。温温度度计计和和压压力力计计则则用用来来测测量量转转子子流流量量计计前前的的温温度度和和压压力力，以以便便将将测测量量状状态态下下采采气气体体积积换换算到标准状态下的才气体积。算到标准状态下的才气体积。 D. D. 抽气泵抽气泵 应应具具有有克克服服管管道道负
39、负压压和和测测量量管管线线各各部部分分阻阻力力的的能能力力，并并应应有有足足够够的的抽抽气气量。流量在量。流量在60 l/min60 l/min以上的旋片式抽气泵，比较适合现场使用。以上的旋片式抽气泵，比较适合现场使用。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 动压平衡型采样装置动压平衡型采样装置 本装置采样利用采样管上的孔板差压与采样管平行放置的皮托管指示的气体本装置采样利用采样管上的孔板差压与采样管平行放置的皮托管指示的气体动压相平衡实现等速。动压相平衡实现等速。 动压平衡型采样系统动压平衡型采样系统 1 1烟道烟道 2 2S S型皮托管型皮托管 3 3采样嘴采样
40、嘴 4 4孔板孔板 5 5双联微压计双联微压计 6 6冷凝器冷凝器7 7干燥器干燥器 8 8温度计温度计 9 9压力计压力计 1010累积流量计累积流量计 1111转子流量计转子流量计湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 静压平衡型采样装置静压平衡型采样装置 该该装装置置利利用用采采样样嘴嘴内内外外静静压压相相平平衡衡的的原原理理实实现现等等速速采采样样，其其采采样样嘴嘴结结构构如如下下图图所所示示。如如能能使使断断面面1 11 1至至断断面面2 22 2管管道道和和采采样样嘴嘴的的气气流流压压力力损损失失相相等等，即即 则则当当 时时，有有 ，即即达达到到等等速速
41、。实实际际上上气气体体进进入入采采样样最最后后，由由于于入入口口局部压力损失和嘴内管道摩擦压局部压力损失和嘴内管道摩擦压静压平衡型采样嘴静压平衡型采样嘴 力力损损失失总总大大于于管管道道压压力力损损失失，因因此此，静静压压相相等等时时流流速速并并不不相相等等。为为此此，大大都都通通过过改改进进采采样样嘴嘴结结构构办办法法来来补补偿偿这这一一压压力力损损失失。有有的的改改变变管管嘴嘴外外形形结结构构，在在采采样样嘴嘴外外部部静静压压孔孔前前设设阻阻流流圈圈，来来提提高高管管道道气气流流的的压压力力损损失失，有有的的则则改改变变管管嘴嘴内内部部结结构构，将将管管嘴嘴内内静静压压孔孔部部位位的的管管
42、嘴嘴内内径径扩扩大大，使使该该部部位位的的气气流流速速度度降降低低，以以达达到到静静压压相相等等时时速速度度相相等。等。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘浓浓度度检检测测 无动力等速粉尘采样器无动力等速粉尘采样器 无无动动力力等等速速粉粉尘尘采采样样器器是是一一种种直直接接测测量量烟烟囱囱或或一一般般含含尘尘管管道道粉粉尘尘排排放放量量的的仪仪器器，它它利利用用采采样样器器的的特特殊殊结结构构和和气气流流本本身身提提供供的的动动力力实实现现等等速速采采样样。从从右右图图可可以以看看出出，当当采采样样器器对对准准气气流流时时，一一方方面面气气流流的的动动能能迫迫使使气气体体通通过
43、过管管道道进进入入采采样样器器，另另一一方方面面气气流流在在流流经经采采样样器器锥锥形形尾尾翼翼时时，产产生生一一定定的的抽抽力力，以以克克服服气气流流通通过过采采样样器器的的阻阻力力，在在两两种种力力联联合合作作用用下下达达到到等等速速采采样样的的要要求求。粉粉尘尘捕捕集集采采用用静静电电沉沉降降方方法法，含含尘尘气气流流进进入入管管内内后后，粉粉尘尘即即荷荷电电，并并沉沉降降在在作作为为收收集集板板的的管管壁壁上上，根根据据收收集集的的尘尘量量、采采样样时时间间、采采样样嘴嘴直直径径和和测测点点断断面面管管道道直直径径即即可可计计算算粉粉尘尘排排放放量量。整整个个采采样样器器由由采采样样头
44、头和和电电源源两两部部分分组组成成。采采样样头头由由管管嘴嘴、电电晕晕放放电电极极、粉粉尘尘沉沉降降极极、流流量量调调节节装装置置等等部部件组成。件组成。 无动力等速采样器结构图无动力等速采样器结构图1 1电晕极电晕极 2 2沉降极沉降极 3 3管嘴管嘴 4 4流量调节装置流量调节装置 5 5电晕极支座电晕极支座 6 6支架支架 7 7电源电源湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘的的游游离离二二氧氧化化硅硅检检测测 粉粉尘尘的的化化学学成成分分决决定定其其对对机机体体危危害害的的性性质质和和程程度度。其其中中，游游离离状状态态的的二二氧氧化化硅硅含含量量影影响响尤尤为为严严重重。长
45、长期期大大量量吸吸入入含含结结晶晶型型游游离离二二氧氧化化硅硅的的粉粉尘尘将将引引起起矽矽肺肺病病。粉粉尘尘中中游游离离二二氧氧化化硅硅的的含含量量愈愈高高，引引起起病病变变的的程程度度愈愈重重，病病变的发展速度愈快。这里将对粉尘的游离二氧化硅检测做简要的介绍。变的发展速度愈快。这里将对粉尘的游离二氧化硅检测做简要的介绍。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘的的游游离离二二氧氧化化硅硅检检测测 测测定定粉粉尘尘中中的的游游离离二二氧氧化化硅硅有有化化学学法法和和物物理理法法。化化学学法法采采用用磷磷酸酸重重量量法法和和硷硷熔熔钼钼蓝蓝比比色色法法。其其中中焦焦磷磷酸酸重重量量法法
46、国国内内应应用用普普遍遍，其其优优点点是是适适用用范范围围广广、可可靠靠性性较较好好，缺缺点点是是操操作作程程序序繁繁琐琐、花花费费时时间间。硷硷熔熔钼钼蓝蓝比比色色法法灵灵敏敏度度较较高高，但但应应用用范范围围有有一一定定局局限限性性。物物理理法法如如x x射射线线衍衍射射法法和和红红外外分分光光光光度度法法。物物理理法法不不改改变变被被分分析析样样品品的的化化学学状状态态，需需要要的的样样品品量量很很少少，分分析析资资料料可可以以保保存存在在图图谱谱上上，常常用用于于定定性性鉴鉴别别化化合合物物的的种种类类，用用于于定定量量测测定定则则有有一一定定的的局限性。局限性。 湖南安全技术职业学院
47、湖南安全技术职业学院粉粉尘尘的的游游离离二二氧氧化化硅硅检检测测 1. 1. 焦磷酸重量法焦磷酸重量法 一定量的粉尘样品经焦磷酸在一定量的粉尘样品经焦磷酸在245250245250处理后，其中的硅酸盐等杂处理后，其中的硅酸盐等杂质完全溶解，而游离二氧化硅则几乎不溶。因此，称量处理后的残渣重质完全溶解，而游离二氧化硅则几乎不溶。因此，称量处理后的残渣重量，可以推算出游离二氧化硅的含量。量，可以推算出游离二氧化硅的含量。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘的的游游离离二二氧氧化化硅硅检检测测 2. 2. 硷熔钼蓝比色法硷熔钼蓝比色法 在在800900 800900 的温度下，碳酸氢钠
48、和氯化钠混合熔剂与硅酸盐不发生的温度下，碳酸氢钠和氯化钠混合熔剂与硅酸盐不发生作用，而选择性地熔融游离二氧化硅，生成可熔性的硅酸钠，在酸性介作用，而选择性地熔融游离二氧化硅，生成可熔性的硅酸钠，在酸性介质中，硅酸钠与钼酸铵可形成络合物质，它遇到还原剂时将被还原成钼质中，硅酸钠与钼酸铵可形成络合物质，它遇到还原剂时将被还原成钼蓝，根据颜色深浅进行比色测定。蓝，根据颜色深浅进行比色测定。湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘的的游游离离二二氧氧化化硅硅检检测测 3. 3. X X射线衍射法射线衍射法 X X射射线线在在通通过过晶晶体体时时产产生生衍衍射射现现象象。用用照照相相法法或或X
49、X射射线线探探测测器器可可记记录录产产生生的的衍衍射射花花纹纹。由由于于每每种种晶晶体体化化合合物物都都有有其其特特异异的的衍衍线线图图样样，因因此此，只只要要将将被被测测试试样样的的衍衍射射图图样样与与已已知知的的各各种种试试样样的的衍衍射射图图谱谱相相对对照照，就就可可以以定定性性地地鉴鉴定定出出晶晶体体化化合合物物的的种种类类；而而根根据据衍衍射射图图样样的的强强度度就就可可以以定定量量测测定定试试样样中中晶体化合物的含量。晶体化合物的含量。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘的的游游离离二二氧氧化化硅硅检检测测 衍衍射射图图样样的的定定性性鉴鉴定定主主要要凭凭经经验验，可
50、可以以根根据据纯纯晶晶体体化化合合物物的的标标准准衍衍射射图图谱谱对对照照鉴鉴别别。对对于于定定量量测测定定，在在试试样样组组成成简简单单的的情情况况下下，只只需需在在同同一一条条件件下下将将未未知知试试样样与与含含量量已已知知的的样样品品中中特特定定的的衍衍射射线线的的强强度度作作比比较较即即可可定定量量；对组成复杂的样品，则需要根据积分强度的概念，用解方程式的办法计算。对组成复杂的样品，则需要根据积分强度的概念，用解方程式的办法计算。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘的的游游离离二二氧氧化化硅硅检检测测 粉末照相机呈圆筒形，如下图（粉末照相机呈圆筒形，如下图（a a）所示。
51、由）所示。由X X射线管发射线管发射的射的X X射线束，透过滤光片后成为近乎单色的辐射束，通过细射线束，透过滤光片后成为近乎单色的辐射束，通过细管准直，照射到样品晶体上。其中一部分管准直，照射到样品晶体上。其中一部分X X辐射被晶体中的原辐射被晶体中的原子散射。粉末中所有与入射线的夹角为子散射。粉末中所有与入射线的夹角为 （该角决定于晶体的（该角决定于晶体的种类）的晶面散射光束，在空间可连接成一个以入射线方向种类）的晶面散射光束，在空间可连接成一个以入射线方向为轴，夹角为为轴，夹角为4 4 的圆锥面。其它一定角度的散射可由其他方的圆锥面。其它一定角度的散射可由其他方位的晶体产生。未被散射的辐射
52、，通过出射细管射出照相机。位的晶体产生。未被散射的辐射，通过出射细管射出照相机。散射线投射在衬有底片的相机内壁上，从而得出一对对的对散射线投射在衬有底片的相机内壁上，从而得出一对对的对称弧线组成的图样，如下图（称弧线组成的图样，如下图（b b）所示。）所示。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘的的游游离离二二氧氧化化硅硅检检测测 照相法示意图照相法示意图（a a）粉末照相机）粉末照相机 （b b）显影底片条）显影底片条 、和、和T T指底片在照相机中的位置指底片在照相机中的位置1 1x x射线管射线管 2 2滤光片滤光片 3 3照相软片照相软片 4 4样品样品 5 5透射光束透射
53、光束6 6衍射光束衍射光束 7 7照相软片上供入射和出照相软片上供入射和出射管用小孔射管用小孔 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘的的游游离离二二氧氧化化硅硅检检测测 4. 4.红外分光光度法（比色法红外分光光度法（比色法） 红红外外分分光光光光度度法法可可用用于于样样品品的的化化学学成成分分的的分分析析和和分分子子结结构构的的研研究究。样样品品可以是无机物也可以是有机物。可以是气态、液态、固态或者溶液。可以是无机物也可以是有机物。可以是气态、液态、固态或者溶液。 当当具具有有连连续续波波长长的的红红光光照照射射物物质质时时，该该物物质质的的分分子子选选择择性性地地吸吸收收某某几
54、几种种波长的光，若将其透过的光进行色散，就得到一吸收光谱。波长的光，若将其透过的光进行色散，就得到一吸收光谱。 每每种种化化合合物物都都有有自自己己独独特特的的光光谱谱图图，将将未未知知试试样样的的光光谱谱图图与与若若干干纯纯化化合合物物的的标标准准谱谱图图对对照照就就能能定定性性鉴鉴别别；而而吸吸收收峰峰的的强强度度则则决决定定于于该该化化合合物物的的含含量，借此可进行定量分析。量，借此可进行定量分析。 湖南安全技术职业学院湖南安全技术职业学院粉粉尘尘的的游游离离二二氧氧化化硅硅检检测测 对对于于组组分分数数目目不不多多，且且其其光光谱谱形形状状差差比比又又大大的的样样品品来来说说，被被分分
55、析析组组分分的的特特征征吸吸收收峰峰出出现现的的位位置置，没没有有其其它它组组分分的的吸吸收收峰峰出出现现，定定量量分分析析工工作作较较为为简简单单，通通常常采采用用“工工作作曲曲线线法法”进进行行。工工作作曲曲线线是是由由一一系系列列已已知知含含量量的的二二氧氧化化硅硅样样品品经经试试验验测测定定，以以含含量量为为横横坐坐标标，相相应应的的吸吸收收率率或或透透过过率率为为纵纵坐坐标标作作图图得得到到的的曲曲线线。在在相相同同条条件件下下测测定定样样品品，由由测测得得的的吸吸收收率率或或透透过过率率在在工工作曲线上就可以查得相应的游离二氧化硅含量。作曲线上就可以查得相应的游离二氧化硅含量。 对对于于化化学学组组分分复复杂杂得得样样品品，通通常常先先用用化化学学方方法法进进行行预预分分离离，然然后后再再进进行行光谱测定。光谱测定。
