含塵量

在空氣潔淨技術領域，廣義上是指室外大氣中所含各種固態、液態懸浮微粒數量(質量)的總和；狹義上僅指室外大氣中所含固態懸浮微粒即塵埃粒子的數量(質量)，而在環境保護領域，包括飄塵數量(質量)和沉降塵數量(質量)。它在一年的不同季節、一天的不同時刻中是不同的，地區性差異也極大，取決於它的自然發生源和人為發生源。一般大氣塵約70%是由風化產生的，工業污染產生的約佔25%。 通常用標準單位體積的氣體中含塵粒子數(個/標準m³)或質量(g/標準m³)表示。 ^[1] 

⑴粉塵濃度

單位體積空氣中所含浮塵的數量稱為粉塵濃度，粉塵濃度常作為評價氣體污染的界限。按粉塵危害人體健康的狀況劃分，粉塵分為總粉塵和呼吸性粉塵，所以粉塵濃度又分為總粉塵濃度和呼吸性粉塵濃度。總粉塵濃度是指單位體積空氣中所含各種粒徑浮塵的數量；呼吸性粉塵濃度是指單位體積空氣中所含的粒徑在5μm以下浮塵的數量。

粉塵濃度表示方法有兩種：①質量法。每立方米空氣中所含浮塵的毫克數，單位為mg/m³；②計數法。每立方厘米空氣中所含浮塵的顆粒數，單位為粒/cm³。我國規定採用質量法來計量粉塵濃度。

對於石棉纖維及含有10%以上石棉的粉塵，僅用質量法來計量粉塵濃度是無法區分出能被吸入肺泡的呼吸性石棉纖維量的，而呼吸性石棉纖維是引起石棉肺和與石棉有關的疾病的主要物質。因此，對於石棉纖維及含有10%以上石棉的粉塵除採用質量法來計量其粉塵濃度外，還增加了纖維計數法來反映空氣中石棉纖維塵的濃度，即每毫升空氣中含有的石棉纖維根數，單位為f/ml。

⑵粉塵沉積速度

工業生產時，每生產單位產品在某區域每平方米表面上粉塵的沉積量，稱為粉塵沉積速度，單位為g/(m²·單位產品)。對於礦山的採礦生產，礦塵沉積速度可按礦山每採出或掘進產出1噸或1立方米礦巖在巷道頂、幫、底每平方米表面上礦塵的沉積量計算，單位為g/(m²·t)或g/(m²·m³)；對於礦山的鑿巖或井巷掘進工作面，礦塵沉積速度可按每鑽進1m鑽孔或掘進1m巷道在巷道頂、幫、底每平方米表面上礦塵的沉積量計算，單位為g(m²·m)；對於煤礦的採煤作業，煤塵沉積速度可按煤礦每生產1000噸煤在巷道頂、幫、底每平方米表面上煤塵的沉積量計算，單位為g╱(m²·kt)。 ^[2] 

含塵量的測量也分為間接測量法和直接測量法。

間接測量法就是根據氣體中粒子運動特性，採用各種方法捕捉粒子，然後採用稱量法和顯微鏡計數法確定粒子的質量、數目及大小。 ^[3] 

①過濾集塵法

用泵抽上一定體積的試樣空氣或以一定流速的空氣導引通過由玻璃纖維等高效濾紙作成的薄膜過濾器，使粒子附在薄膜表面，隨後用稱重法或顯微鏡計數法測量含塵量。

此方法一般可測到1μm以上的粒子，設備簡單，但採樣、測量速度比較慢，易產生人為誤差，主要用於質量濃度的測量和定性分析。

②慣性捕捉法

此方法是根據粒子的慣性碰撞原理，設計不同的捕集板達到分級捕集粒子的目的，如塵粒分級儀。該分組儀是由幾級串聯在一起的大小不同的噴孔及捕集板組成，各級板上的噴孔用以逐級提高氣流的速度，每一級上動量相對大的粒子脱離流線撞擊到孔正前方的捕集板上，小粒子則隨氣流進入下一級，經加速冉加以捕捉。

每級捕集板上的粒子均勻整齊，可逐塊計算粒子數而不需同時兼顧其大小，因而可縮短計數時間。其採樣損失和誤差主要是由於氣流可能把沉積在捕集板上的粒子收入下一級而造成。此法適用於高速氣流中粉塵濃度的測量。

③靜電捕捉法

設置一對電極並施加很大的電位差，使空氣中的氣體分子電離，空氣中懸浮的粒子因附有離子而帶電，在電場力作用下，帶電塵粒將移動而被捕集。調節不同的施加電壓就可捕集到不同粒度的粒子，在捕集板上可得到不同粒度均勻排列的塵埃粒子，然後用光學顯微鏡或電子顯微鏡檢測其不同粒徑的粒子濃度。此方法適合捕捉0.05~5μm的粒子，其流量為0.02~0.05 L/min。

④熱沉澱法

根據在有温度梯度的空氣中粒子總是向温度較低的方向運動的原理，在儀器温度較低的一面敷上顯微鏡載玻片或電子顯微鏡格網，用以沉澱懸浮塵埃粒子。此方法採集效率高，可收集到0.05μm以上的粒子。氣體流量通常為7~500 mL/min。缺點是低濃度氣體採樣時間長，微粒大小的沉積模式也不是隨機的。

⑤離心力捕捉法

讓樣氣通過高速旋轉的圓錐體和覆蓋圓錐體的容器間的狹縫，氣體中的懸浮粒子在離心力的作用下落到貼在容器內表面的滑動玻璃片上，質量大小不同的粒子分別落在圓錐體的上部或下部，捕集到的粒子按不同大小集合在捕集板上。 ^[3] 

①顯微鏡計數

把捕捉到的粒子放到顯微鏡下觀察，按不同粒徑分類計數可以得知粒子的粒徑和數目，並根據所測得的採樣氣體體積就可計算出空氣內粒子濃度，粒子分佈。手動顯微鏡法完全依靠人工進行，設備簡單，但測定時間長，測量誤差大。自動顯微鏡法是運用攝像機和計算機系統自動測定、計數，這種方法測量迅速，重複精度好，但價格高。

為了提高顯微鏡計數能力，使可測粒子的粒徑達到0.1μm，還可在濾膜上覆蓋一層折射率為1.51的浸漬油(或酒精)，使濾膜成透明體，然後將濾膜放在顯微鏡載玻片上，用乙醚蒸氣覆蓋，進行顯微計數、測定。

②稱量法

用精密天平稱量所收集到的粒子，根據所測到的採樣氣體體積就能計算出質量濃度，此方法比計算粒子的數量和大小容易，設備簡單，可用於工業上對氣體污染的管理。 ^[3] 

①直接測量法

直接測量法是指對氣流中保持懸浮狀態的粒子所進行的測量，它分為對粒子一個個測定的單個檢測和大量的羣體檢測。

如果在一個暗室內射入一束強光，就可看到在一般情況下用肉眼觀察不到的空氣中浮游粒子，光照射到浮游粒子上便向四周散射，散射光強度與粒徑有一定的關係，此即光散射原理。直接測量通用的儀器就是據此原理製成的，這種儀器可以連續自動採樣和測量，測定容易，可測參數量多，但裝置校正困難，價格昂貴。

②塵埃粒子計數器

用於對氣流中懸浮粒子的大小一個個測量並累計計數，以提供粒子濃度。該儀器採用光散射技術，用一束強光照射低濃度氣流並使樣氣中的粒子經由淨化空氣組成的保護氣套逐個地通過狹窄的光束，然後用光電倍增管，在某一個或某些散射角聚集單個粒子的散射光脈衝，光脈衝頻率就是計數濃度，其幅值大小即為粒徑範圍。

③凝結核粒子計數器

當微小粒子經過飽和蒸氣，其表面會凝結一層蒸氣，從而擴大為可以用光散射法測量的粒徑。凝結核粒子計數器就是根據該原理製成，用以測量1μm以下粒子。它設有靜電分級儀為預處理設備，由於氣源中不同粒徑的粒子的電遷移率不同，靜電分級儀設有一個高壓電極，當電壓依次變化時，具有與電壓相對應的一定電遷移率的粒子，依次自分級儀的電極下部孔中獲得；把被測氣體通入靜電分級儀，其所含的粒子將按粒徑大小逐級分離，再把分級氣體順序通過凝結核計數器，就可測得粒徑分佈。此儀器用於粒子濃度的測量，可測得0.01μm以上的粒子-

④光度計

光度計是根據光散射原理，用強散射光製成的測量羣體粒子的裝置。由於其散射光強與粒子羣體質量成正比，因而測出來的是質量濃度(mg/m³)。這類儀器類型較多，如數字粉塵計、光電粉塵計，主要用於高濃度的污染區域和大氣污染的測量。 ^[3] 

用來測量含塵量的常見測試儀器有光散射粒子計數器和濾膜顯微鏡這兩種。

①光散射粒子計數器

光散射式塵埃粒子計數器(用於粒徑大於或等於0，5μm的懸浮粒子計數)是用來測量空氣潔淨度的重要儀器，是以塵埃粒子在白光束或激光束中產生的光散射現象為原理而製造的。當測試區域內的空氣中塵埃粒子經採樣吸氣孔進入粒子計數器內部光源區，光源產生的光束經過光學透鏡組以一定角度照射被採樣空氣，空氣中微粒快速通過測量區時，把入射光散射形成一個光脈衝信號，散射光脈衝經過光電倍增管的作用線性地轉化為相應幅度的電脈衝信號，然後以內置的脈衝高度分析器電子線路來完成對各種規格的電脈衝幅度的計數工作，各種電脈衝的幅度就相應於不同的微粒大小，脈衝數量就是相應的微粒數目。

但是，經常發現該儀器在安裝好的潔淨室的實際測量時使用不同的粒子計數器得到的測量結果相差很大，有時差值差到一個數量級。當有兩粒或兩粒以上的塵埃同時進入探測區時，儀器只輸出一個增大的脈衝信號，而不是真實的塵埃粒子個數相對應的脈衝信號。這是因為微粒重疊的結果，此時粒子計數器指示的微粒濃度將小於真實濃度，而且會形成一個偏高的大微粒數值。 ^[4] 

②濾膜顯微鏡

濾膜顯微鏡(用於粒徑大於或等於55μm的懸浮粒子計數)利用微孔濾膜真空過濾含塵空氣，把塵粒捕集在濾膜表面，用丙酮蒸氣燻蒸，使濾膜形成透明體，然後用顯微鏡計數。

對於捕集一般氣溶膠微粒來説，宜選用孔徑為0.3～0.85μm的濾膜，它的集塵效率極高，比單層玻璃纖維濾紙的效率高出2～3個數量級，但是濾膜阻力比普通玻璃纖維濾紙也高過幾十倍。 ^[4] 

1、針對常用天然氣除塵方法存在的問題 ，利用湍球塔式水浴除塵原理研製出了一套檢測精度較高的橇裝式天然氣含塵量檢測裝置。該裝置按照“等速等壓”原則進行取樣與測試 ，待檢測天然氣通過裝有湍動球的水浴除塵器 ，使氣流充分分散、潤濕 ，從而使粉塵以污水形式保留在除塵器內。對污水乾燥、稱量 ，即可得到測試天然氣的含塵率 ，同時亦可利用不同滲濾直徑的膜對粉塵進行分級。川東氣田現場測試證明 ，裝置原理正確 ，性能穩定 ，工作可靠 ，可用於對現有除塵設備進行檢測和評價。 ^[5] 

2、採用CPM-2000連續煙塵監測儀對氧化鋁生產過程中碳分工序所用CO₂氣體中含塵量的測定，便於生產操作人員根據所顯示的結果及時對運行設備進行操作調整，克服了傳統重量法測塵過程複雜、時效性差、準確度低等不足，有利於提高氫氧化鋁產品的質量，減少水分進入分解溶液，延長CO₂氣體壓縮機的運轉週期。 ^[6] 

3、目前，火力發電廠石灰石-石膏濕法脱硫技術在世界範圍內都廣泛運用。隨着我國經濟快速發展，電力工業也得到了快速的發展，尤其是火力發電的運用範圍更加廣泛，投資建設也更加迅猛。但是中國的大氣污染十分嚴重，是全球都關注着的嚴峻問題，對人們的生產和生活有着很大的影響。而火力發電的污染主要體現在碳排放、粉塵污染、硫排放等。本研究主要是探討石灰石-石膏濕法脱硫系統的運行優化，濕法脱硫是目前世界上比較先進的脱硫方法，但仍然存在着很多問題。 ^[7]