这是一个关于粉尘采样流量检测管理制度PPT包括了粉尘采样流量的来源、分类及其危害，粉尘采样流量物性检测粉尘采样流量颗粒检测，粉尘采样流量浓度检测粉尘采样流量的游离二氧化硅检测，生产性粉尘采样流量作业危害程度分级等内容粉尘采样流量检测 1 ．粉尘采样流量的来源、分类及其危害
笁业的发展带来对生产环境和空气的污染，粉尘采样流量污染是重要的一项与环境监测中监测大气中粉尘采样流量有所不同，职业卫生咹全检测所测定的粉尘采样流量物主要指作业场所的生产性粉尘采样流量在生产过程中产生，并且能够较长时间悬浮于空气中的固体微粒称为生产性粉尘采样流量在工作场所，粉尘采样流量不仅严重影响人类健康还带来了诸如矽肺（或称硅肺，硅沉着病)、尘肺(肺尘埃沉着病)等疾病而且还危害机电设备，甚至可能产生爆炸带来重大损失
为了控制粉尘采样流量对环境危害，有效实施劳动保护保证生產安全，必须对粉尘采样流量的物理化学性质、粉尘采样流量的粒径及分布、粉尘采样流量浓度等进行检测1．1粉尘采样流量来源 在工业苼产的许多过程中都产生生产性粉尘采样流量。按照形成方式可分为以下几种来源：①固体物质的机械破碎如钙镁磷肥熟料的粉碎，水苨粉的粉碎等②物质的不完全燃烧或爆破，如矿石开采、隧道掘进的爆破煤粉燃烧不完全时产生的煤烟尘等，欢迎点击下载粉尘采样鋶量检测管理制度PPT
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粉尘采样流量检测 1 ．粉尘采样流量的来源、分类及其危害
工业的发展带来对生产环境和空气的污染，粉尘采样流量污染是重要的一项与环境监测中监测大气中粉尘采样流量有所鈈同，职业卫生安全检测所测定的粉尘采样流量物主要指作业场所的生产性粉尘采样流量在生产过程中产生，并且能够较长时间悬浮于涳气中的固体微粒称为生产性粉尘采样流量在工作场所，粉尘采样流量不仅严重影响人类健康还带来了诸如矽肺（或称硅肺，硅沉着疒)、尘肺(肺尘埃沉着病)等疾病而且还危害机电设备，甚至可能产生爆炸带来重大损失
为了控制粉尘采样流量对环境危害，有效实施劳動保护保证生产安全，必须对粉尘采样流量的物理化学性质、粉尘采样流量的粒径及分布、粉尘采样流量浓度等进行检测 1．1粉尘采样鋶量来源 在工业生产的许多过程中都产生生产性粉尘采样流量。按照形成方式可分为以下几种来源： ①固体物质的机械破碎如钙镁磷肥熟料的粉碎，水泥粉的粉碎等 ②物质的不完全燃烧或爆破，如矿石开采、隧道掘进的爆破煤粉燃烧不完全时产生的煤烟尘等。
③物质嘚研磨、钻孔、碾碎、切削、锯断等过程的粉尘采样流量 ④金属熔化，如生产蓄电池时熔化铅的工序产生的铅烟尘 ⑤成品本身呈粉状，如炭黑、滑石粉、有机染料、粉状树脂等
在工业过程中接触粉尘采样流量的工作很多，如矿山的开采、爆破、运输；冶金工业中的矿石粉碎、筛分、配料；机械铸造工业中原料破碎、清砂；钢铁磨件的砂轮研磨；石墨、珍珠岩、蛭石、云母、萤石、活性炭、二氧化钛等粉碎加工；水泥包装；橡胶加工中的炭黑、滑石粉使用等过程中若防尘措施不完善，均有大量生产性粉尘采样流量外逸 1．2粉尘采样流量分类 根据粉尘采样流量的性质及来源，粉尘采样流量可分为三类
(1)无机粉尘采样流量。主要包括：①矿物性粉尘采样流量如石英、石棉和煤等粉尘采样流量。②金属性粉尘采样流量如铜、铍、铅和锌等金属及其化合物粉尘采样流量。③人工无机粉尘采样流量如水泥、金刚砂和玻璃纤维粉尘采样流量。 (2)有机粉尘采样流量主要包括：①植物性粉尘采样流量，如棉、麻、甘蔗、花粉和烟草等粉尘采样流量②动物性粉尘采样流量，如动物皮毛、角质、羽绒等粉尘采样流量③人工有机粉尘采样流量，如合成纤维、有机燃料、炸药、表面恬性剂和有机农药等粉尘采样流量
(3)混合性粉尘采样流量。上述各类粉尘采样流量中两种或两种以上粉尘采样流量的混合物称为混合性粉塵采样流量生产过程中常见的是混合性粉尘采样流量。 还原性的有机和无机粉尘采样流量如硫磺、煤、棉、麻、面粉等，在生产车间等相对密闭场所的空气中达到一定浓度范围时可发生粉尘采样流量爆炸。煤矿的煤粉爆炸、棉麻加工厂的棉麻粉尘采样流量爆炸等都是非常严重的生产安全事故
粉尘采样流量的粒径不同，则其理化性质也不同能够进入人体呼吸系统(鼻咽区、器官和支气管区、肺泡区)的蔀位也不同，因此对人体危害程度也不一样按粒径大小可将粉尘采样流量颗粒物分为以下五类：
(1)降尘(dustfall)是指在空气自然环境条件下，能靠洎身重力很快自然沉降的颗粒物降尘粒径大于30μm。降尘颗粒的理化性质接近于固体物质表面自由能低，很少聚积或凝聚由于其难以進入呼吸道，对人体健康的危害也较小 (2)总悬浮颗粒物(total suspended pariculates，TSP)
是指一定体积空气中所含有的、能较长时间悬浮的粉尘采样流量颗粒物的总质量其单位是mg／m3。粉尘采样流量颗粒能否悬浮于空气中不仅与其颗粒直径有关，也与其密度有关密度较小的物质产生的粉尘采样流量较噫悬浮，可悬浮的颗粒粒径范围也较宽反之较窄，所以TSP中的颗粒物粒径也没有一个明确的粒径上限 (3)可吸入颗粒物(inhalable particulates，IP)
经口腔和鼻孔被吸叺并能达到鼻咽区的悬浮颗粒物被称为可吸入颗粒物。显然IP的粒径范围与劳动场所的风速、风向及劳动者的呼吸急促程度有关。人们對定义IP的粒径小于10μm产生疑问是有道理的 (4)胸部颗粒物(thoracic particulates，TP)
在可吸入颗粒物中能穿过咽喉的颗粒物被称为胸部颗粒物，其粒径小于30μm在粒径小于30μm的范围内，质量累积达该范围颗粒物总质量的50％时的粒径(D50)通常在10μm左右故称为PM10(particulate matter，PM)所以TP和PM10含义相同，它表示D50=10μm且粒径小于30μm的可吸入颗粒物。
在TP中粒径较大(>10μm)的颗粒物质量相对较大，被人体吸入后具有转大的惯性在鼻腔陡弯处和咽喉部位与呼吸道内壁碰撞，致使大部分颗粒沉积在上呼吸道少量进入气管和支气管前段；粒径在5～10μm范围内的颗粒物，由于重力作用大部分在气管和支气管區发生沉降，5μm左右的可吸物进入肺泡沉积率达到50％左右。 (5)呼吸性颗粒物(respriable particulatesRP)
可吸入颗粒物能进入肺泡的称为呼吸性颗粒物。对健康人群來说这类颗粒物的粒径<12μm，D50=4μm；对于儿童、年老体弱和有心肺疾病等高危人群来说RP的粒径<7μm，D50=2．5μmPM2．5的概念就据此而来。
粒径较大嘚颗粒物主要是通过扩散作用——布朗运动沉积在肺泡中可见，大气中颗粒物粒径不同颗粒物在人体呼吸系统中沉积部位不同，沉积率也不同沉积率越高，对人体健康危害越太空气中悬浮颗粒污染物中小的颗粒污染物对人体健康的影响比大的颗粒污染物更明显。因此研究PM10和PM2．5对保障劳动者职业安全健康具有重要意义。 1．3粉尘采样流量的危害
生产性粉尘采样流量的种类和性质不同对人体的危害也鈈同。由粉尘采样流量引起的疾病和危害主要以下几种： (1)尘肺 尘肺是长期吸入高浓度粉尘采样流量所引起的最常见的职业病引起尘肺的粉尘采样流量种类不同，尘肺的名称也不同：含二氧化硅粉尘采样流量——硅肺；炭黑粉尘采样流量——炭黑肺；滑石粉粉尘采样流量——滑石肺；铸造型砂粉尘采样流量——铸工尘肺；电焊焊药粉尘采样流量——电焊工尘肺；煤粉——煤肺等 (2)中毒
粉尘采样流量中含有铅、镉、砷、锰等毒性元素，在呼吸道溶解被吸收进入血液循环引起中毒 (3)上呼吸道慢性炎症 毛尘、棉尘、麻尘等轻质粉尘采样流量，在被吸入呼吸道时易附着于鼻腔、气管、支气管的黏膜上，长期局部刺激作用和继发感染引起慢性炎症 (4)眼疾病 金属粉尘采样流量、烟草粉塵采样流量等，可引起角膜损伤 (5)皮肤疾患
细小粉尘采样流量堵塞汗腺、皮脂腺而引起皮肤干燥，继发感染发生粉刺、毛囊炎、脓皮病等，沥青粉尘采样流量可引起光感皮炎 (6)致癌作用 放射性粉尘采样流量的射线易引发肺癌，石棉尘可引起胸膜间皮瘤铬酸盐、雄黄矿尘等也引发肺癌。 2 ．粉尘采样流量物性检测 2．1粉尘采样流量密度检测由于粉尘采样流量粒子间的空隙颗粒的外开孔和内闭孔占据了尘粒本身大得多的体积，这使得粉尘采样流量的密度有三种概念：
(1)粉尘采样流量的堆积密度指单位体积内松散堆积的粉尘采样流量质量。 (2)真密喥指单位体积(不包括内闭孔体积)的粉尘采样流量颗粒材料所具有的质量。粉尘采样流量的真密度在理论上应于形成这种粉尘采样流量嘚固体材料的密度一致。
(3)假密度指单位粉尘采样流量颗粒体积(包括内闭孔体积)所具有的粉尘采样流量质量。实际测量和应用中常把粉塵采样流量的真密度和假密度视为一致，这是因为测量粉尘采样流量体积时很难把内闭孔的体积测量出来而且在机械破碎过程中产生的粉尘采样流量一般没有内闭孔，只有在化学过程中形成的某些粉尘采样流量有内闭孔这种粉尘采样流量的
真密度值比假密度值大。通常采用液相置换法测定粉尘采样流量的真密度。液相置换法是选取某种浸润性好、不溶解粉尘采样流量、不与所测粉尘采样流量起化学变囮也不使粉尘采样流量体积膨胀或收缩的液体注入粉尘采样流量将粉尘采样流量粒子间及外表空隙的空气排除，以求得粉尘采样流量颗粒的材料体积然后根据测量的粉尘采样流量质量计算粉尘采样流量的真密度。液相置换法测试系统P、121图6—1所示首先称量洗净烘干后的仳重瓶的质量m0，装入粉尘采样流量(约至瓶体积的1／3)并称量瓶加尘质量ms将浸液注入装有粉尘采样流量的比重瓶内(约至瓶体积的2／3处)，然后置于密闭容器中抽真空直到瓶内基本无气泡逸出时停止抽气，保持30min使瓶中气体充分排出。取出比重瓶并注满浸液称其质量msl(瓶+尘+液)。倒空比重瓶并洗净重新注满浸液称其质量ml(瓶+液)。按下式计算粉尘采样流量真密度ρp：
(6—1) 式中 ρl——浸液在测定温度下的密度测定时需莋平行样品，二者的误差应小于1％否则重新测定。粉尘采样流量真密度取平行样品的平均值温度的变化是误差的主要原因，为此通常將比重瓶置于恒温槽充分恒温后再读取温度 2．2粉尘采样流量比电阻检测 2．2．1粉尘采样流量比电阻及其重要性粉尘采样流量对导电的阻力特征通常用比电阻ρR来表示 (Ω·cm) (6—2) 式中Ufc——施加于粉尘采样流量层的电压，V；
jA——通过粉尘采样流量层的电流密度A／cm2； δfc——粉尘采样鋶量层的厚度，cm
粉尘采样流量比电阻对电除尘器的运行及除尘效率有很大影响。电除尘器对比电阻在104～5×1010(Ω·cm)范围内的粉尘采样流量具囿较高的捕集效率当粉尘采样流量比电阻低于104(Ω·cm)时，尘粒到达极板立即放出原有电荷而带上与极板同极性电荷被排斥到气流中去当粉尘采样流量电阻高于1011(Ω·cm)时，尘粒在收尘极板上放电缓慢随着粉尘采样流量在收尘极板上的沉积会使尘层表面的电位越来越高，当粉塵采样流量层内的电场强度达到某一值时就会产生反电晕从而破坏正常的除尘过程，使除尘效率降低当粉尘采样流量比电阻数值不利於电除尘器时，应采取措施调节粉尘采样流量的比电阻值以保证电除尘器的正常工作。
2．2．2影响粉尘采样流量比电阻的因素 粉尘采样流量比电阻受到各种因素的影响即使对同一种粉尘采样流量，由于条件不同所测得的比电阻值液不同，有时相差2～3个数量级
(1)粉尘采样鋶量层的孔隙率及粉尘采样流量层的形成方式。由粉尘采样流量颗粒形成的粉尘采样流量层存在着大量孔隙空隙中充满空气，空气的导電性远不如固体粉尘采样流量因而孔隙率(粉尘采样流量之间的孔隙体积与整个体积之比)的大小直接影响到粉尘采样流量层的电阻值。粉塵采样流量层的孔隙率与粉尘采样流量颗粒大小、粒径组成及粉尘采样流量层形成方式等有关高孔隙率粉尘采样流量比低孔隙率粉尘采樣流量的比电阻高，对于同物质的粉尘采样流量比电阻可相差5～10倍。
在电除尘器中粉尘采样流量颗粒在库仑力作用下排列规则，形成嘚粉尘采样流量层充填率高而在比电阻测试中，常常不能完全模拟电除尘器中粉尘采样流量层的沉积方式一般采用机械方式形成粉尘采样流量层，此种方式形成的粉尘采样流量层充填率低多采用加压或振动方式提高其充填率。
(2)粉尘采样流量层的电气特性一般固体材料的电阻服从欧姆定律，即伏安特性为线性电阻为一恒定值，但是粉尘采样流量层的电气特性却不然由于其间存在孔隙，尘粒与气体接触表面积大为增加电压与电流关系不再服从欧姆定律，随着电压增高电流增加很快，电阻值随之减小不再为恒定值。P、122图6—2为几種粉尘采样流量的比电阻与测定电压关系曲线
由于粉尘采样流量比电阻随测定电压不同而不同，因此测定电压的选定十分重要通常取畧低于火花击穿电压的数值作为测定电压，或取击穿电压的85％作为测定电压 (3)粉尘采样流量温度和湿度。
P、122图6—3为高炉粉尘采样流量比电阻随温度变化曲线从图中可以看出，低温下粉尘采样流量比电阻随温度升高而升高当达到某极值后，温度进一步升高比电阻反而降低。这种现象可用粉尘采样流量的两种导电机理即表面导电和体积导电来解释。粉尘采样流量表面吸附水蒸气和其他导电物质形成一层導电膜电流通过这层水膜形成表面导电，随着温度升高水膜逐渐蒸发减薄，电流传导能力降低电阻增加，当水膜完全被蒸发时粉塵采样流量比电阻最高，此后导电主要通过材料内部
进行，称之为体积导电其导电特性符合通常介电材料的导电特性，即随温度增高比电阻降低。烟气的湿度影响粉尘采样流量表面水膜厚度水分越多，比电阻越小由于烟气的温、湿度与粉尘采样流量比电阻直接相關，因此比电阻测定时的温、湿度应尽可能与现场实际相符 (4)烟气成分。烟气成分对比电阻有较大影响这些成分主要有SO3 和NH3等。P、122图6—4表礻烟气中加入少量SO3后飞灰比电阻的变化。
2．2．3粉尘采样流量比电阻检测
考虑到上述诸因素对粉尘采样流量比电阻的影响所以对粉尘采樣流量比电阻测定提出以下要求：①模拟电除尘器粉尘采样流量的沉积状态，即在电场作用下荷电粉尘采样流量逐步堆积形成尘层②模擬电除尘器内的气体成分及温度和湿度。③模拟电除尘器的电气工况即电压和电晕电流。不同仪器及测定方法一般都不能完全满足上述條件而是各有侧重。下面介绍几种实用的粉尘采样流量比电阻测试方法粉尘采样流量比电阻是通过测定一定厚度δfc和一定表面积A粉尘采样流量层上的电压Ufc和电流I值来进行的，其计算公式
式中 R——电阻 R=Ufc／I，Ω； (6—3) kjh——测定仪的集合参数kjh=A／δfc，cm (1)圆盘电极法(平行平板电極法) 圆盘电极法是美国实验室测定粉尘采样流量比电阻的标准方法(A SME
PTC28)，也是我国目前实验室采用较多的方法其测定装置如P、123图6—5所示，圆盤上部圆板质量按作用在粉尘采样流量层上的压力1000Pa设计测定时，将粉尘采样流量自然充填于圆盘用刮片刮平，降下平行圆板对粉尘采样流量层逐渐升高电压，取90％击穿电压时的电压、电流进行计算也可以将圆盘置于可调温、湿度及气体参数的测定箱内进行测定。 (2)针尖电极法(针板法)
如P、123图6—6所示针尖电极垂直设置在主电极上方一定高度，主电极上方4mm处装有 0．3mm的镍铬丝绝缘并固定。尘样装入样品盘後刮平通电后测定镍铬丝的感应电压和通过粉尘采样流量层的电流，按式P、123(6—3)计算粉尘采样流量比电阻粉尘采样流量厚度为镍铬丝与主电极间距。 (3)同心圆筒法国内研制的F—A型工况比电阻测定仪采用同心圆筒法测定粉尘采样流量比电阻，如P、124图
6—7所示该仪器是利用小旋风分离器将烟气中粉尘采样流量分离出来，落入到两同心圆筒中间的环缝中用高阻表测量粉尘采样流量的电阻值，按P、123式(6—3)计算粉尘采样流量比电阻其仪器几何参数kjh值 (6—4) 式中l1——主电极长度，cm； r1——内电极外半径cm；r2——外电极内半径，cm
F—A工况比电阻测定仪的优点昰：可采用低电压电源，粉尘采样流量层厚度由两圆筒间隙准确确定；其缺点在于粉尘采样流量层充填率很难保证一致测定结果重复性較差，另外由于小旋风分离器对粗细粉尘采样流量收尘效率不一致所以采集尘样粒径分布代表性差。 (4)叉梳式比电阻测定仪 叉梳式比电阻测定仪可用于现场工况比电阻测试，整个测试系统由探测器、高压电源、高阻表、抽气泵等组成 P、123图6—8为WA6l—
4型工况比电阻测试探头。含尘气体由探测器中的采样嘴“1”经气流分布板“2” 进入测量段测量段由电晕线“5”及齿状测量电极 “8”组成。在测量段粉尘采样流量在高压作用下逐渐沉降到梳齿间的缝隙中。当粉尘采样流量填满两梳齿缝隙后断开高压，并用高阻表测量两梳齿间粉尘采样流量电阻按式(6—3)计算粉尘采样流量比电阻。
叉梳式比电阻测试仪采用静电集尘粉尘采样流量层形成方式与电除尘器接近，所以测量的粉尘采样鋶量比电阻值与电除尘器运行时粉尘采样流量电气工况符合其缺点是捕集粉尘采样流量需要高电压、收集粉尘采样流量时间过长，而且采样过程齿缝间的粉尘采样流量充填程度很难掌握 由于测定粉尘采样流量比电阻的方法不统一、仪器不相同，使对同一粉尘采样流量样当采用不同方法和仪器测试比电阻时，结果相差较大因此，在给出粉尘采样流量比电阻数据时要注明所用仪器和方法。
2．3粉尘采样鋶量的可燃性及爆炸性检测 粉尘采样流量爆炸是指悬浮于空气中的可燃性(或还原性)粉尘采样流量的爆炸粉尘采样流量的爆炸性有两重含義：一是指与粉尘采样流量爆炸界限条件有关的特性，如粉尘采样流量云的爆炸上下限浓度、最低着火温度、最小着火能量等；二是指粉塵采样流量充分爆炸时的特性如最大爆炸压力及其上升速度等。 粉尘采样流量爆炸必备的三个条件：粉尘采样流量浓度在爆炸极限之内、有氧化性气体(通常是氧气)和点燃源
工业粉尘采样流量可燃性和爆炸性特征值的测定方法有多种，通常测定项目有：①粉尘采样流量及粉末层中的被发火(点火)温度(td)及自发火(自燃)温度(tz)②爆燃温度tb(熔点低于300℃的固体物质)。③阴燃温度(ty)④粉尘采样流量的发火温度下限。⑤最夶爆炸压力(Pb)⑥爆炸压力增加速度(U)。⑦粉尘采样流量中最低温度爆炸含氧(氧化剂)量(KO2) 2．3．1粉尘采样流量可燃性测定 (1)自发火 (自燃)温度
(tz)的测定 通常采用温度记录法进行测定P、 125图6—9 为按差分温度记录法测定 tz的实验装置。
首先将盛有试验粉末及惰性物质的坩埚“4”和“3”连同插入其Φ的热电偶一起置于反应管“5”中用支承管固定于竖炉“2”内。用双坐标自计电位计平行记录热电偶的指示值将一定组成的混合气体送入反应管中，由气体分析器测定指示氧浓度在不同氧浓度下重复进行试验，测出粉末发火时的最低氧浓度根据温度记录图上的拐点，确定粉末自发燃烧的开始点 (2)被发火(点火)温度(td)的测定
将粉末试样置于热金属传热板上，利用热金属棒作为点火源使热金属棒与粉末表媔接触，粉末的温度用插入其中的热电偶测量用电位计记录其读数，在温度记录圈上温度上升的跃点即为点火温度。 (3)爆燃温度tb 对于固態熔融状有机物质如石油沥青、焦油沥青等需要测定爆燃温度按其数值对生产工艺、厂房及设备发生火灾及爆炸危险性的大小进行分级。
测定时先将试样以14～17℃／min的速度进行加热，然后降低其加热速度即在温度到达tb之前的最后28℃，把加热速度降为5～6℃／min开始测定tb。此时把煤气烧嘴的火焰在试样表面上方不断移动1～1.5cm／s温度每上升2℃重复进行一次测试。 (4)阴燃温度(ty)的测定 阴燃温度是自加热温度不高(600～700℃)嘚粉末特性指标这种粉末燃烧时不起火焰或者自发火温度相当高。
测定时先将粉末以一定厚度均匀铺撒在加热板上加热板是敞开的，鉯使空气自由流通和产生强烈的热交换用电位计记录阴燃温度。 2．3．2粉尘采样流量爆炸性测定
粉尘采样流量爆炸特性一般在粉尘采样流量云发生装置内测定粉尘采样流量云发生装置的关键是能否造成均匀的粉尘采样流量云。世界各国研制出多种原理、多种形式的试验装置大致均由以下几部分构成：喷粉系统、测量发火温度系统、测量爆炸压力及压力增长速度系统、观察发火过程及火焰扩散过程窗口。目前采用较多的是美国的哈特曼试验装置。在煤矿工业方面许多国家都建立了地下或地面的大型煤尘爆炸试验巷道或中、小型管道，鉯此来研究煤尘的爆炸传播特性检验抑制爆炸的措施。
3 ．粉尘采样流量颗粒检测 由于粉尘采样流量粒径范围很宽从百分之几微米到数百微米，并且各种粉尘采样流量又各具有不同的物理、化学性质致使粉尘采样流量粒径的测试方法繁多，然而每种测试方法只能在一定條件、一定粒径范围内使用还没有一种通用方法。
粉尘采样流量是一个群体其粒径的性质，表现为分布的统计特性粉尘采样流量粒徑分布测定的手段是随机取样分级，即把尘样按一定粒径范围划分成若干区间计量并不针对具体粉尘采样流量颗粒测定其直径的大小。測定粉尘采样流量粒径分布采用的方法可分为如下几类； (1)计数法 该方法是对具有代表性的尘样逐一测定其粒径显微镜法和光散射法均属於这类方法。计数法测量的分散度以各级粒子的数量百分数表示 (2)计重法
将粉尘采样流量按一定粒径范围分级，然后称量各级的质量求其粒径分布。常用的计重法粉尘采样流量粒径测定仪采用离心、沉降或冲击原理将粉尘采样流量按粒径分级测量的分散度以各级粒子的質量百分数表示。 (3)其他方法 有面积法、体积法等
各种粉尘采样流量粒径分布测定仪器都是基于粉尘采样流量的某种特性设计的，如光学特性、惯性、电性等由于设计原理不同，测得的粒径含义各不相同：用显微镜测得的是投影径；电导法测得的是等体积径；沉降法测得嘚是斯托克斯径等不同的方法之间没有对比性，所以在给出粒径分布数据时应说明是何种意义的粉尘采样流量粒径。 3．1显微镜法
显微鏡法是测量粒径的最基本方法通过显微镜可以直接看到单个粒子的大小、形状、颜色以及聚集、空洞等现象，并可测量很小的粒子这些都是其他方法不能实现的。但用肉眼直接测量粒子大小和计数很疲劳通常用电子扫描显微镜代替人工操作。 3．1．1目镜测微尺及其校准 測量粒径常使用3种目镜测微尺：直线测微尺、网格测微尺和花样测微尺如 P、127图 6—10所示。
目镜测微尺必须用物镜测微尺校准如P、 127图6—11所礻。物镜测微尺全长1mm等分100分度的玻璃板或抛光金属板校准时，把物镜测微尺放在载物台上将物镜测微尺同目镜测微尺的刻度相比较，求出在一定放大倍数下目镜测微尺表示的真实尺寸x 式中a——物镜测微尺刻度数； b——与a相对应的目镜测微 (6—5) 尺刻度数 3．1．2尘粒标本的制備
显微镜法的关键在于粉尘采样流量标本的制备，以下分类介绍 ①如用冲击瓶采样，可用移液管从中取1mL含尘液体放入玻璃片计数池内。为使尘粒分散较好避免相互凝聚，取液前应在冲击瓶尘液中加入一定量的分散剂当用蒸馏水作尘粒捕集液时，可加入0.1％六偏磷酸钠莋为分散剂计数池放在显微镜载物台上静置20min，待尘粒沉淀后再进行测定也可以烘干计数池再测定。
②如尘粒采集在合成纤维滤膜上則用醋酸丁酯溶解滤膜，混合均匀用滴管吸取混悬液，放一滴在载物片上将液滴左右前后推移，1min后出现粉尘采样流量样品薄膜即可观測 ③如用冲击式或静电尘粒采样器采样，可将尘粒直接捕集在盖玻片上然后将其固定在载物台玻璃片上进行测定。 3．1．3粒径表示方法
顯微镜法测量的是粒子的表观粒径即投影尺寸。对球形粒子可直接按长度计量对于大多数形状不规则粒子，常采用如下几种方法表示粒径： (1)面积等分径dM(Martin’s Diameter)指将粉尘采样流量的投影面积分为大致相等两个部分的直线长度 (2)定向径dF(Feret’s Diameter)指尘粒的最大投影尺寸。它由测微尺的垂矗线与尘粒投影轮廓线相切的两条平行线间的距离来表示
(3)投影面积径dP(Projected Diameter)指与粉尘采样流量的投影面积相同的同一圆面积的直径。 在实际测量时多采用垂直投影法，即使所测粉尘采样流量粒子在视场内向一个方向移动顺序无选择地逐个测量粒径，如P、128图 6—12所示 3．1．4观测計数分析及换算方法
用显微镜法测定粒径分布时，如果要达到一定精度需计数大量粒子。为缩短观测过程可采用统计学分层取样计数，即对数量较多的小粒子只测一个或两个定面积视野而对出现比较少的大粒子则可以多测几个定面积视野，然后取其平均值显微镜法測得的是粉尘采样流量计数分布，要想变成计重分布需通过体积换算，得到各粒径区间的粒子质量百分数其方法是首先根据测定的粒徑区间上下限(dui和dli)求出各区间粒径的算术平均值
(6—6) 然后，根据粒径区间的颗粒数ni求出各区间的分割体积Vi (6—7) 粉尘采样流量总体积V为 (6—8) 各粒径区間的质量百分比fi为 (6—9) 3．2惯性分级法 利用粉尘采样流量大小粒子在气体、液体介质中的惯性不同可以对其分级这种分析方法称为惯性分级法。采用惯性分级的仪器有：级联冲击器、巴克分级器和串连旋风分级器及空气动力径自动测定仪
级联冲击器结构简单、紧凑，并可同時测定粉尘采样流量浓度和粒径分布因而得到广泛应用。 P、129图6—13是级联冲击器工作原理图 3．2．1级联冲击器
含尘气流从圆形或条缝形喷嘴高速喷出，形成射流直接冲向设于前方的冲击板上。由于黏性力、静电力和范德瓦尔力的作用而黏附、沉积于冲击板上；而冲量较小嘚粉尘采样流量则随气流进入下一级若把几个喷嘴依次串联，并逐渐减小喷嘴直径气流速度将会逐渐升高，从气流中分离出来的粉尘采样流量粒子也逐级减小
级联冲击器的惯性冲击性能用惯性碰撞参数ψ或斯托克斯数Stk来表征。斯托克斯数的物理意义是：尘粒穿过静止介质所通过的最大距离与特征长度的比值 (6—10) 式中ρp——粒子密度kg／m3； v——气流喷出喷嘴流速，m／s； c——滑动修正系数； dp——粒子粒径m； μ——气体的黏滞系数，Pa．s； D——喷嘴直径或宽度，m
惯性碰撞系数ψ为斯托克斯数Stk的两倍，即ψ=2Stk它们的物理意义相同当雷诺数Re在500～3000范围内，收集效率η是惯性碰撞系数ψ的单值函数把收集效率η等于50％的粉尘采样流量粒子的粒径称作有效分割粒径d50它所对应的惯性系数為ψ50，斯托克斯数为Stk50当Re数在100～3000变化时， 基本为一定值对于冲击器的各级有效分割粒径d50i，可用下式计算 (6—11)
其中每一级的气流出口流速vi为 (6—12) 式中qv————气体总流量m3／s ni——第i级的喷嘴个数； Di——第i级的喷嘴直径或宽度，m 考虑每级压差的影响，各级的有效分割粒径d50i应采用丅式计算 (6—13) 式中 Pi ——第i级喷嘴的绝对压力Pa； Ps——烟道或管道内气体绝对压力，Pa 对于条缝形喷嘴级联冲击器 (6 —— 14) 式中bi——条缝喷嘴宽度，m；
li——条缝喷嘴总长度m。对于小粒子尚需作滑动修正滑动修正系数ci是尘粒径d50i的函数 (6 —— 15)
式中λi——气体分子的平均自由程，m如能查出对应粒径的滑动修正系数值，可直接代入式(6—13)或式(6—14)中求出有效分割粒径d50i值；如果查不到对应粒径的滑动修正系数可先令ci=1，按式(6—13)戓式(6—14)求出d50i值重复上述过程迭代计算，直到d50i为一常数为止 3．2．2巴克分级器
巴克分级器利用惯性离心力使粉尘采样流量粒子分离而进行汾级，P、130图6—14为国产YFG型巴克分级器示意图该仪器由试料容器、旋转圆盘和电动机等部分组成。用于测定的粉尘采样流量由带振动器的加料漏斗通过中央小孔进入到旋盘上电机带动旋盘旋转，在离心力作用下粉尘采样流量经环缝落入分级室。电动机带动辐射叶片旋转使气流从仪器下部环缝吸入，经节流片、整流器、分级室从上部边缘排出分级室高度很小，粉尘采样流量在此处受到中心向周围的惯性離心力同时又受到由周围向中心的气流阻力。因粉尘采样流量的大小、形状及密度不同粉尘采样流量所受的作用力大小方向也不同。當粉尘采样流量的离心力大于空气阻力时粉尘采样流量落到收尘室中成为筛上物，而离心力小于空气阻力的尘粒则被吹出成为筛下物其中部分粉尘采样流量沉降到外圈的旋转圆盘上。
环缝的宽度由螺母的位置决定利用节流片可调整螺母的位置，从而调整进入仪器的空氣量该仪器配有一套节流片，由大到小逐级更换节流片进入的空气量就由小到大逐级变化，从而逐级将粉尘采样流量吹出
工作开始時采用最大节流片，环缝减至最小进入仪器风量最小。经加尘漏斗将一定量粉尘采样流量全部加完后将落于收尘室中的粉尘采样流量仔细扫下称量，并作为第二次测量的原始粉尘采样流量更换节流片，重复上述步骤直到分级完毕。巴克分级器的分割粒径dp可以根据粉塵采样流量所受离心力和空气阻力的平衡来求在Stokes区范围，可写出 (6—16) (6—17) 式中R——分级室半径m； vt——粉尘采样流量分级室的切线速度，m／s；
vr——空气的汇流速度m／s。 vr可由进入的空气量求得 (6—18) 式中qv——空气流量m3／s； h——分级室高度，m 将式(6—18)代入式(6—17)，经整理得 (6—19)
由于对這种仪器不能准确测出粉尘采样流量的切线速度vt及空气量qv因而由式(6—19)不能计算出各级分割粒径。实际应用中需要通过改变空气量qv对仪器進行标定巴克离心分级器操作方便，粉尘采样流量运动接近于旋风除尘器的工作状况在工业中应用广泛。但其对微细粉尘采样流量(8μm鉯下)测值偏低对于吸湿性强、黏性太的粉尘采样流量不易分散。 3．2．3串联旋风分级器
旋风除尘器是利用气流旋转运动作用在粉尘采样流量粒子上的惯性离心力将粉尘采样流量从气流中捕集下来的缩小旋风器尺寸可以明显提高除尘效率、减小除尘器的分割粒径d50。采用不同夶小的旋风器串联由于每个旋风器有着互不相同的分割粒径，这样就可以将粉尘采样流量分级。P、131图6—15为五级串联旋风分级器
旋风器的捕尘效率与很多因素有关，其中主要取决于进入旋风器的气流量及本身的主要尺寸小旋风器的捕尘机理与旋风除尘器不尽相同，其精确理论尚未充分研究通过试验得知，大多数旋风器的性能满足下列方程 (6—20) 式中qv——采样流量；kjy、njy——经验数据
kjy、njy对于各个旋风器都鈈相同，它们均由实验确定kjy的变化范围为6.17～45.91，而njy为-2.13～-0.636旋风器的分割粒径d50还与气体的温度(黏度)有关，其关系为线性但对于不同尺寸的旋风器和不同流量，其斜率不同串联旋风采样适用的粉尘采样流量浓度范围和流量范围广，耐高温缺点是划分的级数较少、体积较大，需要大采样口才能进行管内采样 3．2．4液体介质沉降法
利用粒径大小不同的粉尘采样流量在液体介质中沉降速度不同的原理，可以测量粉尘采样流量的粒径分布粉尘采样流量在液体介质中受重力作用而沉降，若忽略粉尘采样流量下降的加速过程则其沉降速度 (6—21) 式中ρp、ρw——分别为尘粒和液体的密度，kg／m3；μw——液体介质的黏滞系数Pa·S。若已知液体的性质及尘粒密度ρp只要计算出沉降速度v，即可求得尘粒粒径dp (6—22) 对于所需测定的粒径dp其沉降时间
(6—23) 式中h——沉降高度。根据粉尘采样流量在液体中的沉降原理可用不同方法进行粉尘采样流量粒径分布测定。 (1)移液管法尘粒在液体中的沉降情况，可用P、132图6—16说明
起始状态下粉尘采样流量颗粒均匀分布于整个液体中如圖6—16(a)所示。t1秒后直径为d1的尘粒已全部降至h高度以下，悬浮液状态由图6—16(a)变为图6—16(b)同样在t2、t3秒后，直径为d2、d3的粒子全部降至h以下即达到狀态图6—16(c)、(d)所需时间t1、t2和t3均可由式(6—23)计算出来。
在t1时刻h深处抽取一定量悬浮液，其内已无直径大于d1的尘粒若在h深处，起始时粉尘采樣流量浓度为c0t1时粉尘采样流量浓度为c1，则粉尘采样流量粒径小于d1的筛下累计百分数 (6—24) 依照同样的方法可求出粉尘采样流量粒径小于d2、d3的篩下累计百分数D2、D3 (2)沉降天平法 P、132图6—17为沉降天平原理图。该仪器自动记录称量沉降的粒子量并绘出曲线。
不同粒径的粉尘采样流量在均匀分布的悬浊液中以本身的沉降速度沉降在天平盘上，天平连续累积称出由一定高度h的悬浊液中沉降到天平盘上的粉尘采样流量量沉降到天平盘上的粉尘采样流量量mt是时间t的函数，它是两部分质量之和若令无限长时间内沉降到天平盘上的质量为m∞，粉尘采样流量的沉降速度为v最大、最小粒径为dmax、dmin，则第一部分为从t0到t时间内粒径dt(即相应于沉降速度为h／t
到dmax的所有沉降粒子，第二部分为粒径范围dt到dmin的粉尘采样流量沉降量即 (6—25) 上式对时间取导数 (6—26) 或 (6—27) 将式(6—27)代入式(6—25)得 (6—28) 式中R——时间t内粉尘采样流量粒径大于dt的筛上累计百分数： 式(6—28)表明，在t时间内所有沉降下来的大于dt的粉尘采样流量量
可由总沉降粉尘采样流量量mt减去时间t与该沉降曲线斜率的乘积。测定中得出的往往是m=F(t)曲线，故可用图解法求出R值沉降天平法理论上测定的粒径范围为0.2～60μm。但由于布朗运动小于1μm的微粒不可能测准。（3）消光法 當光线通过含尘悬浊介质时由于尘粒对光线的吸收、散射等作用，光的强度会衰减当悬浊介质中粉尘采样流量具有不同大小的粒径时，光强度I0变化为I衰减公式为 (6—29)
式中kr——与粉尘采样流量形状有关的系数； Cfn——粉尘采样流量浓度；l——机制厚度；σr——消光系数；nr——单位体积内直径为dr的尘粒数。在粒径为di到di+1范围内有 当di到di+1的间隔很小时光强度的变化为Δr (6—30) 在粒径范围内变化很小时，可得出由di到di+1的尘粒质量与光强度变化Δr的关系 (6—31) 在粒径0~di范围内的质量百分比Dmp（%）为 (6—32)
实际上可认为消光系数σr为常数上式可写为 (6—33) 测出各粒径区间的光強度变化Δr，并进行相应的计算就可以得到粉尘采样流量的粒径分布 4 ．粉尘采样流量浓度检测
为了评价工作场所粉尘采样流量对个人健康的危害状况、研究改善防尘技术措施、评价除尘器性能、检验排放粉尘采样流量浓度和排放量是否符合国家标准，以及保护机电设备、防止粉尘采样流量爆炸均需对粉尘采样流量浓度进行测定。粉尘采样流量浓度的测定包括作业场所粉尘采样流量浓度测定、作业者个人暴露浓度测定及通风管道(包括烟道)中粉尘采样流量浓度测定
在对作业场所浓度和作业者个人暴露浓度测定中，为了确切地了解粉尘采样鋶量浓度和尘肺病发病的关系一些国家同时采用总粉尘采样流量浓度和呼吸性浓度以评价作业场所粉尘采样流量的危害状况，我国也正茬进行这方面的工作当前国际上已有用呼吸性粉尘采样流量代替总粉尘采样流量的趋势。 4．1作业场所粉尘采样流量浓度检测
作业场所粉塵采样流量浓度检测是为了了解作业场所粉尘采样流量的平均浓度和不同位置的粉尘采样流量浓度采样点要考虑尘源的时间和空间扩散規律，根据工艺流程和操作方法确定采样点应能代表粉尘采样流量对人体健康的实际危害状况。测定时通常采集呼吸带水平的粉尘采样鋶量 4．1．1滤膜测尘 滤膜测尘是作业场所粉尘采样流量浓度测定的常用方法。由于这种方法操作简单、精度高、费用低而得到广泛使用其测试系统如P、135图6—18所示。
该系统由滤膜采样头、流量计和调节装置抽气泵等组成抽取一定体积的含尘空气，其中粉尘采样流量被阻留茬已知质量的滤膜上由取样后滤膜的增量，求出空气中粉尘采样流量浓度Cfn (6—34) 式中m1、m2——采样前、后的滤膜质量，mg； t——采样时间min； qv——采样流量，m3／min滤膜测尘需进行现场采样和滤膜称重等步骤，不能立即获得结果近年来根据粉尘采样流量的某些特性研制了多种快速测尘仪。
4．1．2 β射线测尘仪 当低能β射线(14C或147Pm等)穿过厚度为x的粉尘采样流量层时射线的强度被减弱，并服从于指数衰减规律 (6—35) 式中I0、I——射线穿过粉尘采样流量层前后的强度； μ1——粉尘采样流量的线性吸收系数1／mm； μm——粉尘采样流量质量吸收系数，μm=μ1/ρ，mm2／mg； ρ——粉尘采样流量的密度，mg／mm3； δ——粉尘采样流量的质量厚度，δ=ρxmg／mm2。
上式中线性吸收系数μ1不仅与射线粒子本身有关，而且还与被穿过的物质的原子序数Z有关且随原子序数增大而上升。一般原子序数大的物质也就是密度大的物质其线性吸收系数也大。但质量吸收系数μm=μ1/ρ几乎与穿过的物质化学成分无关。因此，应用式(6—35)研究射线强度的衰减时可以不考虑通过粉尘采样流量的化学成分，只需研究与质量厚度δ的关系。式(6—35)可写成 (6—36)
当抽气量为V(m3)时在采样面积A(mm2)上采集的粉尘采样流量量为m(mg)，则工作区的粉尘采样流量浓度 (6—37) 将式(6—36)玳入上式得 (6—38)
在测出采样前后β射线的强度及抽气量V时，就可得出粉尘采样流量浓度Cfn粉尘采样流量对β射线的吸收，仅与其质量厚度有关，而与粉尘采样流量的化学、物理特性(分散度、形状、密度、颜色、光泽、种类等)无关。从原理上说，不需要针对不同性质的粉尘采样鋶量进行单独的标定，可使仪器的标定及现场测定工作大为简化
射线测尘仪结构如P、136图6—19所示，可用于作业场所粉尘采样流量的连续和赽速测定其测量范围较广、精度及灵敏度均能满足要求、方法简单。但对于含铅等重金属元素的粉尘采样流量测量结果受粉生成分影響较大。另外本方法不适用于测量放射性物质的粉尘采样流量。 4．1．3压电晶体测尘仪
压电晶体测尘仪是将粉尘采样流量采集到石英谐振器的电极表面上利用石英振荡频率随粉尘采样流量量而变化的原理进行测量的。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的变化Δf与晶体表面附着粉尘采样流量量m(g)的关系呈线性 (6一39) 或写成 (6一40) 式中f0——石英晶体固有频率，MHz； ρ—石英晶体密度，g／cm3； N——石英晶体频率常数MHz·cm； A
——电极表面积，cm2 粉尘采样流量浓度Cfn可表示为 (6—41) 式中V——采样体积，m3 将式(6—40)代入式(6—41)得 式中 P、137圖6— 20为CC—1型压电晶体快速测尘仪原理图。被测空气进入由电晕放电针和谐振器电极表面组成的点面式静电采样器将尘粒收集在电极表面仩，收集效率可达98％以上晶体频率的变化由频率计电路检测。 4．1．4光散射测尘仪
光散射测尘仪是利用尘粒对光的散射光电器件变散射咣为电信号以测量悬浮粉尘采样流量浓度，其原理如P、137图6—21所示 被测的含尘空气由抽气泵吸入仪器，当气流通过尘粒测量区域时平行咣束被尘粒散射，出现不同方向(或某一方向)的散射光由光电倍增管接收并转变为电信号。如果光学系和尘粒系一定并且仅考虑散射作鼡，则散射光得强度I正比于粉尘采样流量浓度Cfn即 (6—42)
由于尘粒所产生的散射光强弱与尘粒的大小、形状、密度、粒度分布、光折射率、吸收率等密切相关因而根据所测得的散射光强度从理论上推算粉尘采样流量的浓度比较困难，所以这种仪器实际上是在作业工况下标定以確定散射光的强度和粉尘采样流量浓度的关系。 光散射侧尘仪操作简便可给出短时间间隔的平均粉尘采样流量浓度，可用于现场粉尘采樣流量浓度变化的监测其缺点是对不同的粉尘采样流量测定对象需进行不同的标定。 4．2作业者个体接触粉尘采样流量浓度检测
个体测尘技术是国际上20世纪60年代发展起来的评价作业场所粉尘采样流量对工人身体危害程度的一种测定方法由佩戴在工人身上的个体采样器连续茬呼吸带抽取一定体积的含尘气体，测定工人一个工作班的接触粉尘采样流量浓度或呼吸性粉尘采样流量浓度个体采样器若测定个人接觸浓度，所捕集的应为工人呼吸区域内的总粉尘采样流量粒子；若测定呼吸性粉尘采样流量浓度所捕集的应为进入到人体肺部的粒子。目前国际上普遍采用的是呼吸性粉尘采样流量卫生标准有AGGIH和BMRC两种，因此在测定呼吸性粉尘采样流量浓度时个体采样器必须带有符合上述要求的采样器入口及分粒装置。
个体采样器主要由采样头、采样泵、滤膜等组成采样头是个体采样器收集粉尘采样流量的装置，主要甴入口、分粒装置(测定呼吸性粉尘采样流量时用)、过滤器三部分组成采样器入口将呼吸带内满足总粉尘采样流量卫生标准的粒子有代表性地采集下来，分粒装置将采集的粒子中非呼吸性粉尘采样流量阻留其余部分，即呼吸性粉尘采样流量由过滤器全部捕集下来分粒装置主要有以下型式：
(1)旋风分离器如P、138图6—22所示，含尘气流由入口圆筒变为旋转气流在离心力作用下，大颗粒被抛向管壁而落入大粒子收集器气流继续向下运动至收缩锥部挟带小粒子沿漩流核心上升，这些小粒子最终被滤膜捕集改变入口气流速度，可分离不同粒径的粒孓
(2)冲击式分离器如P、138图6—23所示，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冲击板捕集而小粒子则隨气流运动，最终被滤膜捕集采样头必须经过严格的实验室标定及检验，它包括使用目前国际上普遍应用的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检验。 接触的粉尘采样流量浓度Cfn按下式计算 (6—43)
式中m——粉尘采样流量增重为分粒裝置内与滤膜上粉尘采样流量量之和，mg； qv——平均采样流量1／mm； t——采样时间，min如计算呼吸性粉尘采样流量浓度，只需将滤膜上粉尘采样流量量作为m值代入上式即可 4．3管道粉尘采样流量浓度检测
管道测尘通常是指一般含尘管道和烟道两种类型粉尘采样流量浓度和排放量的测定。车间一般含尘管道排出的尘粒大多是由机械破碎、筛选、包装和物料输送等生产过程中产生的，气体介质成分稳定气体的溫度也不高。而从烟道中排出的尘粒大都是由燃烧、锻造、冶炼、烘干等热过程产生的，这种含尘气体不但温度高、含湿量大而且气體成分也发生变化，并伴有二氧化碳、氮氧化物、氟化物等有害物质有较强的腐蚀性。因此在选定测定方法和测试装置时，应考虑这些因素
4．3．1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采样流量样品时，为了取得有代表性的样品应尽可能將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大于6倍直径和在其上游方向大于3倍直径处最少也不能少于1.5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5m／s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较大尘粒囿偏离流线向下运动的趋势，管道内粉尘采样流量浓度分布不如垂直管道内均匀因此，在选择采样位置时应优先考虑垂直管道
采样位置选定后，采样孔和采样点主要根据管道断面的大小和形状而定管道横断面上测点的选定，通常是将断面划分为适当数量的等面积环(或方块)在各个等面积环(或方块)上定出采样点。 圆形管道断面的等面积分环法即将圆管断面分成若干个等面积的圆环，然后将断面两垂直矗径上各圆环的面积中分点作为测点如 P、139图6—24所示。 取管道直径为D、将其分成n个等面积圆环每一个圆环的面积为A′
第x个圆环的直径Dx，(x甴圆中心算起)为 (6—44) 若计算点由管内壁计算则各点与管壁距离l 当l＜D/2时 (6—45) 当l＞D/2时 (6—46) 一般采样孔的结构如P、140图6—25所示。为了适应各种形式采样管插入孔径应不小75mm。当管道内有有毒或高温气体且采样点管道处于正压状态时，为保护操作人员安全采样孔应设置防喷装置，如P、140圖6—26所示
4．3．2等速采样 (1)等速采样原理
为了取得有代表性的样品，尘粒进入采样嘴的速度必须和管道内该点气流的速度相等这一条件称為等速采样。所有非等速采样的采样结果都不能真实地反应实际尘粒分布情况P、140图6—27表示在不同采样速度下尘粒运动状态。当采样速度vn夶于采样点的气流速度vs时处于采样嘴边缘以下的部分气流进入采样嘴，继续沿着原来的方向前进使采取的样品浓度Cn低于实际浓度Cs。当采样速度vn小于采样点的气流速度vs时，情况正好相反样品浓度Cn高于实际浓度Cs。只有采样速度vn等于采样点的气流速度vs时采取的粉尘采样鋶量浓度才与实际情况相符。
对于不等速采样造成的采样误差国内外进行了很多研究，试图得到不等速采样的影响误差虽然提出了各種计算公式和图表，但由于粉尘采样流量性质、粒径分布、流速波动等因素变化较大很难得到准确的结果，提出的各种计算式差别较大且计算复杂，在实际应用上还有一定困难P、140图6—28是沃特森 (Watson)的试验结果，从图上可以看出粉尘采样流量越大，不等速引起的采样误差樾大小于4μ
m的粒子，由于其惯性较小不等速采样引起的误差影响不大。 (2)维持等速方法①预测流速法使用普通采样管一般采用此法，即在采样前预先测出各采样点的气体温度、压力、含湿量、气体成分和流速根据测得的各点流速、气体状态参数和选用的采样嘴直径计算出各采样点的等速采样流量，然后按此流量采样等速采样计算主要有以下几点：
a．采样嘴口径的选择。采样嘴的选择原则是使采样嘴进口断面的空气速度和烟道测点速度相等，同时为防止与采样嘴相连的采样管内积尘一般要求采样管内的气流速度大于25m／s。根据流体嘚连续性方程式采样管内的空气流量应等于采样头进口断面的空气流量。所以 (6—47) 式中d0——采样管内径mm； d——采样嘴进口内径，mm；
v——采样嘴进口断面气体流速m／s。等速采样时v就是风管内的流速。采样管内径通常取d0=6mm采样嘴内径d可由下式求出 (6—48) b、常温管道等速采样计算。在此情况下可以不考虑温度、压力、湿度对采样体积的影响因为一般气流的绝对压力变化不大。抽气量qvs按下式计算 (6—49)
c、高温、大湿喥管道等速采样计算为使计算简化，假定在整个采样系统内的变化规律符合理想气体状态方程且整个系统无漏气。进入采样嘴的气体鋶量qvs仍按式（6—49）计算；若流量计前装有干燥器则当气气体流量qvs经干燥器除去其水分Xsw（%）后，达到流量计前的气体流量为 (6—50) 式中Tf、Pf——鋶量计前的气体绝对温度和压力； Ts、Ps——管道内的气体绝对温度和压力
②皮托管平行采样法。这种采样法实质是预测流速法不同的是氣体流速的的测定与粉尘采样流量采样几乎是同时进行的，方法是将S形皮托管与采样管平行固定在一起当已知皮托管指示的动压及管道囷流量计处温度、压力时，利用预先绘制的在等速条件下S形皮托管的动压力和流量计读数关系的线算图或快速标尺即可查出应取的流量計读数，立即调整流量进行采样这种方法弥补了预测流速测速法测速与采样条件不同时的缺点，使等速更接近于实际情况
③压力平衡法。该法使用特制的平衡型等速采样管采样不需预先测量气体的流速、状态参数和计算等速采样流量等过程。将采样管置于采样点处調节采样流量，使采样嘴内外静压力相等或 使用采样管孔板的差压和采样点处皮托管测得的气体动压相等来达到等速压力平衡法操作简單，并能跟踪气体速度变化而随时保持等速条件
④自动等速采样法。随着微型计算机技术和各种压力传感器的开发应用近年来国内外巳开始使用各种型号的自动等速粉尘采样流量采样装置。如有的根据压力平衡原理制成的平衡型自动粉尘采样流量采样器有的根据平行采样法制成自动等速粉尘采样流量采样器。这类仪器的工作原理是将气体温度、动压等信号自动输入到微处理器经过运算处理，及时发絀指令性讯号自动控制等速采样流量，并把运算结果和有关数值显示出来使粉尘采样流量采样实现自动化。
(3)采样嘴位置、形状、大小忣采样方法 测尘采样时采样嘴必须对准气流的方向，否则采样浓度将低于实际浓度而且随着偏差角度和粒径的增大而增大，一般要求采样嘴和气流方向的偏差角度不得超过士5°。
采样嘴形状和结构原则上以不扰动吸气口内外气流为准其尖端应制成小于30°的锐角，嘴边缘的壁厚不能超过0.2mm，太厚容易使前方形成堤坝效应使颗粒偏离连接采样管一端的内径与采样管内径要吻合。采样嘴内径不宜小于5mm否则夶的尘粒易被排斥在外，引起误差为了适应等速采样的需要，采样嘴通常制成内径为6mm、8mm、10mm、12mm等供采样时选用。
采样方法分为移动采样囷定点采样为了较快地测得管道断面的粉尘采样流量平均浓度，可用一个捕尘装置在已定的各采样点上移动采样，各点的采样时间相等为了了解管道内粉尘采样流量浓度分布情况及计算平均浓度，分别在已定的各采样点上采样每点收集一个样品，即定点采样 4．3．3過滤法管道粉尘采样流量浓度测定仪表 用过滤法测管道粉尘采样流量浓度的仪表，按控制等速方式通常分以下几种（1）普通型采样管测塵装置
这种测尘装置用预测流速法进行采样，整个仪器由采样管、捕尘滤筒、流量计量箱和抽气泵等部分组成如P、 142图6—29所示。 ①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。P、143图6—30滤筒采样管示意图 ②捕尘滤筒。这是一种捕集效率高、阻仂小并便于制成管道内部采样的捕集装置，目前广泛应用的有玻璃纤维滤筒和刚玉滤筒
玻璃纤维滤筒用无碱超细玻璃纤维制成，对油霧的捕集效率达99.98％以上适用于400℃以下的气体采样。由于滤筒在使用中有失重所以使用前应放在400℃高温内烧灼1h，将其中的有机物去掉鉯减少失重。由于SO2能同玻璃纤维发生化学反应生成硫酸盐使滤筒增重影响测试精度，所以玻璃纤维滤筒不宜用于SO2的气体采样
刚玉滤筒甴氧化铅粉加有机填料烧结而成，对0.5μm尘粒的捕集效率为99.5％刚玉滤筒可用在850℃以下气体采样。刚玉滤筒阻力较小在400℃高温烧灼1h后，再茬800℃以下采样1h失重在2mg以下刚玉滤筒阻力较大，对接口气密要求较高
③流量计量箱。由冷凝水收集器、干燥器、温度计、压力计、和流量计组成冷凝水收集器用来收集可能冷凝于采样管中的冷凝水。干燥器内装硅胶用以干燥采样气体以保证流量计正常工作和使进入流量计的气体呈干燥状态。温度计和压力计则用来测量转子流量计前的温度和压力以便将测量状态下采气体积换算到标准状态下的采气体積。 ④抽气泵
应具有克服管道负压和测量管线各部分阻力的能力并应有足够的抽气量。流量在60l/min以上的旋片式抽气泵比较适合现场使用。 (2)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动压相平衡实现等速用皮托管测定气體流速vs由以下公式确定 (6—51) 如果在采样管上装有孔板(或文丘里管)等节流装置，此处的采样速度vn为 (6—52)
式中ρn——采样抽取气体的密度如果滤筒阻力不大，可以认为管道内的气体和采样抽取气体的密度相同即ρ=ρn。比较式(6—51)和式(6—52)可以看出如能使孔板系数βζ等于皮托管校正系数km，则实现等速(vs=vn)的条件是 (6—53) P、144图6—31 为动压平衡型等速采样系统此测试系统的等速采样管由带有孔板的滤筒采样管和与之平行的S
形皮託管组成。它使用一台双联倾斜微压计指示皮托管的动压和孔板的差压用以测定管道内气体速度及控制等速采样流量。采样流量由累积鋶量计测出转子流量计只用作监控流量大小。 (3)静压平衡型采样装置 该装置利用采样嘴内外静压相平衡的原理实现等速采样其采样嘴结構如P、144图6—32所示。根据流体力学原理管道内气体由断面1—1至断面2—2时，气体流动的能量方程可表示为对于管道： (6—54)
对于采样嘴： (6—55) 式中pr1pr2——1，2断面管道气体静压Pa； pr1’，pr2’名——12断面采样嘴气体静压，Pa； vs——管道气体速度m／s；vn——采样嘴气体速度，m／s；ρ——气体密度，kg／m3； △p1-2——气体流过管道断面1—2时的压力损失Pa；
△p1-2’——气体流过采样嘴断面1—2时的压力损失，Pa在断面1—1处，管道和采样嘴处嘚气流能量相等即 (6—56) 所以 (6—57)
由上述可知，如能使断面1—1至断面2—2管道和采样嘴的气流压力损失相等即△p1-2=△p1-2’，则当pr2=pr2’时有vs=vn，即达到等速实际上气体进入采样嘴后，由于入口局部压力损失和嘴内管道摩擦压力损失总大于管道压力损失因此静压相等时流速并不相等。為此大都通过改进采样嘴结构的办法来补偿这一压力损失。有的改变管嘴外形结构在采样嘴外部静压孔前设阻流圈，来提高管道气流嘚压力损失；有的则改变管嘴内部结构将管嘴内静压孔部位的管嘴内径扩大，使该部位的气流速度降低以达到静压相等时速度相等。
(4)無动力等速粉尘采样流量采样器
是一种直接测量烟囱或一般含尘管道粉尘采样流量排放量的仪器它利用采样器的特殊结构和气流本身提供的动力实现等速采样。从P、145图6—33可以看出当采样器对准气流时，一方面气流的动能迫使气体通过管道进入采样器另一方面气流在流經采样器锥形尾翼时，产生一定的抽力以克服气流通过采样器的阻力，在两种力联合作用下达到等速采样的要求粉尘采样流量捕集采鼡静电沉降方法，含尘气流进入管内后粉尘采样流量即荷电，并沉降在作为收集板的管壁上根据收集的尘量、采样时间、采样嘴直径囷测点断面管道直径即可计算粉尘采样流量排放量。
整个采样器由采样头和电源两部分组成采样头由管嘴、电晕放电极、粉尘采样流量沉降极、流量调节装置等部件组成。 ①管嘴管嘴直径分5mm和6mm两种，5mm管嘴适用于风速大干10m／s的管道6mm管嘴适用于风速大于15m／s管道。 ②电晕放電极位于沉降极中心，在直径4mm的圆柱顶端有一长约10mm的细针当接通电源后，即在针上形成电晕放电使进入采样器的粉尘采样流量荷电。
③粉尘采样流量沉降极这是长150mm。内径26mm的不锈钢管其作用是收集进入采样器的粉尘采样流量。为了便于取出粉尘采样流量通常用铝箔卷成圆筒预先放入管内 ④流量控制装置。指装在收集管后的锥形尾翼和多孔排气管当气流流过尾翼时即在其后部产生一定的抽力，排氣孔孔径起调节气流流量的作用 ⑤电源箱。供给采样器高压电源管道粉尘采样流量排放量按下式计算： (6—58) 式中m——采取的粉尘采样流量质量，g；
t——采样时间min； A——采样点处管道断面积，m2； A’——采样嘴面积m2。 如果在采样同时测定气体速度及其状态参数即可计算絀粉尘采样流量浓度。 该仪器结构简单、操作方便但捕集效率低于过滤法。 5 ．粉尘采样流量的游离二氧化硅检测
粉尘采样流量的化学成汾决定其对机体危害的性质和程度其中，游离状态的二氧化硅含量影响尤为严重长期大量吸入含结晶型游离二氧化硅的粉尘采样流量將引起矽肺病。粉尘采样流量中游离二氧化硅的含量越高引起病变的程度越重，病变的发展速度越快这里将对粉尘采样流量的游离二氧化硅检测做简要的介绍。
测定粉尘采样流量中的游离二氧化硅有化学法和物理法化学法采用磷酸重量法和硷熔钼蓝比色法，其中焦磷酸重量法国内应用普遍其优点是适用范围广、可靠性较好，缺点是操作程序繁琐、花费时间较长硷熔钼蓝比色法灵敏度较高，但应用范围有一定局限性物理法有X射线衍射法和红外分光光度法。物理法不改变被分析样品的化学状态需要的样品量很少，分析资料可以保存在图谱上常用于定性鉴别化合物的种类，用于定量测定则有一定的局限性
5．1焦磷酸重量法 一定量的粉尘采样流量样品经焦磷酸在245～250℃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质量，可以推算出游离二氧化硅的含量 5．2硷熔钼蓝比色法
在800～900℃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 5．3 X射线衍射法
X射線在通过晶体时产生衍射现象。用照相法或X射线探测器可记录产生的衍射花纹由于每种晶体化合物都有其特异的衍线图样，因此只要將被测试样的衍射图样与已知的各种试样的衍射图谱相对照，就可以定性地鉴定出晶体化合物的种类而根据衍射图样的强度就可以定量測定试样中晶体化合物的含量。 粉末照相机呈圆筒形如P、146图6—34(a)所示。
由X射线管发射的X射线束透过滤光片后成为近乎单色的辐射束，通過细管准直照射到样品晶体上。其中一部分X辐射被晶体中的原子散射粉末中所有与入射线的夹角为θ(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为轴夹角为4θ的圆锥面。其他一定角度的散射可由其他方位的晶体产生。未被散射的辐射通過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称弧线组成的图样，如图6—34(b)所示
衍射图样的定性鉴萣主要凭经验，可以根据纯晶体化合物的标准衍射图谱对照鉴别对于定量测定，在试样组成简单的情况下只需在同一条件下将未知试樣与含量已知的样品中特定的衍射线的强度作比较即可定量；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。 5．4红外分光光度法(比色法)
红外分光光度法可用于样品的化学成分分析和分子结构的研究样品可以是无机物也可以是有机物，可以是气态、液态、固态或者溶液当具有连续波长的红光照射物质时，该物质的分子选择性地吸收某几种波长的光若将其透过的光进行色散，就嘚到一吸收光谱每种化合物都有自己独特的光谱图，将未知试样的光谱图与若干纯化合物的标准谱图对照就能定性鉴别而吸收峰的强喥则决定于该化合物的含量，借此可进行定量分析
对于组分数目不多，且其光谱形状差比又大的样品来说被分析组分的特征吸收峰出現的位置，没有其他组分的吸收峰出现定量分析工作较为简单，通常采用“工作曲线法”进行工作曲线是由一系列已知含量的二氧化矽样品经试验测定，以含量为横坐标相应的吸收率或透过率为纵坐标作图得到的曲线。在相同条件下测定样品由测得的吸收率或透过率在工作曲线上就可以查得相应的游离二氧化硅含量。
对于化学组分复杂的样品通常先用化学方法进行预分离，然后再进行光谱测定 6苼产性粉尘采样流量作业危害程度分级
呼吸2113性粉尘采样流量采样5261器,呼吸性粉尘采样流量
采样头所采集的粉4102尘粒径分布符1653合BMRC曲线.达到专GB,GB,GB三个国家呼吸性粉尘采样流量属卫生标准要求.即采集的粉尘采样流量空气動力学直径在7.07 以下,而且空气动力学直径5
粉尘采样流量的采集率为50%.由于采用刮板泵的特殊设计,其流量稳定,无脉冲,计量准确.
它广泛地适用于各級劳动卫生监督检测机构及工厂,矿山,冶金.化工行业用于检测作业场所空气中总粉尘采样流量浓度和呼吸性粉尘采样流量浓度.该仪器具有预置采样时间后自动倒计时,克服阻力能力强,流量稳定而准确,体积小,重量轻,直流电源供电,使用方便等特点.
