孫 鵬

(大連市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，遼寧 大連 11602)

固定污染源排放煙氣黑度的測(cè)定—林格曼煙氣黑度圖法(HJ/T 398-2007)有效性復(fù)審意見(jiàn)

孫 鵬

(大連市環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，遼寧 大連 11602)

本文概述林格曼煙氣黑度圖法(HJ/T 398-2007)的技術(shù)規(guī)范，針對(duì)林格曼黑度觀測(cè)的局限性和優(yōu)勢(shì)提出該方法現(xiàn)實(shí)意義，分析該方法計(jì)算公式如何取值，詳細(xì)探討了影響該測(cè)量方法觀測(cè)結(jié)果的相關(guān)因素，提出該方法標(biāo)準(zhǔn)結(jié)論。最后針對(duì)前文提到的方法標(biāo)準(zhǔn)影響因素和不足，提出解決對(duì)策及建議。

林格曼黑度；級(jí)數(shù)；因素

1 方法技術(shù)規(guī)范概述

19世紀(jì)末法國(guó)科學(xué)家林格曼將煙氣黑度劃分為六級(jí)，用于固定污染源排放的灰色或黑色煙氣在排放口處黑度的監(jiān)測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)的林格曼煙氣黑度圖由14cm×21cm不同黑度的圖片組成，除全白與全黑分別代表林格曼黑度0級(jí)和5級(jí)外，其余4個(gè)級(jí)別是根據(jù)黑色條格占整塊面積的百分?jǐn)?shù)來(lái)確定的，黑色條格的面積占20%為1級(jí)；占40%為2級(jí)；占60%為3級(jí)；占80%為4級(jí)。觀測(cè)時(shí)，可將煙氣與鏡片內(nèi)的黑度圖比較測(cè)定，簡(jiǎn)稱“林格曼圖”。將煙氣濃度分為六級(jí)。以全白、微灰、灰、深灰、灰黑、全黑六種顏色分別代表含煙塵量為0、0.25、0.7、1.2、2.3、4～5克/米。把林格曼煙氣黑度圖放在適當(dāng)?shù)奈恢蒙希瑢煔獾暮诙扰c圖上的黑度相比較，有具有資質(zhì)的觀察者用目視觀察來(lái)測(cè)定固定污染源排放煙氣的黑度。對(duì)照法即是用林格曼煙氣濃度圖與煙囪排出的煙氣按一定的要求，比較測(cè)定。測(cè)煙望遠(yuǎn)鏡具有體積小，易攜帶，觀測(cè)方便等特點(diǎn)。憑借監(jiān)測(cè)者的視覺(jué)評(píng)價(jià)煙氣的濃度。方法簡(jiǎn)便，但易產(chǎn)生誤差。煙氣林格曼黑度觀測(cè)以成本低廉、簡(jiǎn)單易行在國(guó)內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。在觀測(cè)過(guò)程中，觀測(cè)者的主觀判斷、天氣狀況、觀測(cè)儀器及鍋爐運(yùn)行狀況等都對(duì)觀測(cè)結(jié)果有一定的影響。

2 方法在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用和公式討論

煙氣林格曼黑度觀測(cè)就是按煙氣的視覺(jué)黑度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法。由于很難確定煙氣的視覺(jué)黑度與其中有害物質(zhì)含量之間的精確對(duì)應(yīng)關(guān)系，不能代替有害物質(zhì)排放濃度的實(shí)際測(cè)定。但這一方法以其成本低廉，簡(jiǎn)便易行，直觀快捷在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。我國(guó)的鍋(窯)爐的排放標(biāo)準(zhǔn)已采用它作為控制煙氣排放的指標(biāo)之一。實(shí)踐證明對(duì)燃煤煙氣類(lèi)，林格曼黑度是一種很適用的監(jiān)測(cè)手段。

爐窯煙氣的林格曼黑度監(jiān)測(cè)，從方格黑度比較到望遠(yuǎn)鏡式林格曼黑度儀、數(shù)字式光電煙色儀，監(jiān)測(cè)儀器已越來(lái)越先進(jìn)。但如何利用這些先進(jìn)的儀器，得出一個(gè)有代表性、可比性的林格曼黑度值，我國(guó)目前尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法，因而監(jiān)測(cè)取值五花八門(mén)。筆者認(rèn)為，林格曼黑度的監(jiān)測(cè)方法，應(yīng)把最高值和一定時(shí)間內(nèi)的平均值綜合起來(lái)考慮，因?yàn)槊昂跓煹亩酁榉菣C(jī)械進(jìn)料窯爐，它們冒煙總是間歇性的。煙氣的黑度也總是從濃到淡反復(fù)出現(xiàn)。如果只在起爐時(shí)冒了一下黑煙，而一、二秒鐘后，馬上變淡，甚至低于0.5級(jí)。這時(shí)如果取最高值，煙氣肯定超標(biāo)，這似乎有點(diǎn)過(guò)分，因?yàn)闊焿m的監(jiān)測(cè)也是在一定的時(shí)間內(nèi)取平均值的。但反過(guò)來(lái)，取平均值時(shí)并不超標(biāo)，而開(kāi)始冒煙太黑，這時(shí)如果認(rèn)定不超標(biāo)群眾會(huì)認(rèn)為寬容，有意見(jiàn)。所以瞬時(shí)最高值和一定時(shí)間內(nèi)的平均值要綜合考慮。經(jīng)筆者較長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)分析，認(rèn)為采用如下的計(jì)算公式取值較好：

林格曼黑度值A(chǔ)=(Amax+A均)×1/2

式中，Amax為煙氣林格曼黑度瞬時(shí)最高值；A均為煙氣任意10砂鐘內(nèi)的平均值。

從上述公式可以推論出：(1)如果A均超過(guò)1級(jí)，該煙氣的林格曼黑度值肯定超過(guò)1級(jí)。(2)如果Amax超過(guò)2級(jí)，該煙氣的林格曼黑度值也肯定超過(guò)1級(jí)。(1)如果Amax低于2級(jí)，A均低于1級(jí)，這時(shí)A值就要看綜合效果了。

3 影響觀測(cè)結(jié)果相關(guān)因素

3.1 方法因素

煙氣林格曼黑度已經(jīng)作為控制鍋(窯)爐煙氣污染物排放的指標(biāo)之一，納入了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而在小型爐、窯、灶的污染控制中，有著不可替代的作用，其測(cè)量方法應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化。應(yīng)用林格曼級(jí)數(shù)作為控制煙氣的標(biāo)準(zhǔn)，一般規(guī)定“在任何C分鐘(或小時(shí))的周期內(nèi)，黑度(或不透光度)為A級(jí)的煙氣的排放時(shí)間不得超過(guò)B分鐘(或小時(shí))”。目前，國(guó)家尚未對(duì)林格曼級(jí)數(shù)的確定方法，觀測(cè)周期、讀數(shù)方法及讀數(shù)頻次有較大的隨意性。因此，煙氣林格曼黑度觀測(cè)方法應(yīng)盡快標(biāo)準(zhǔn)化。

3.2 觀測(cè)人員和觀測(cè)儀器

用林格曼圖鑒定煙氣的黑度取決于觀察者的判斷力。由于觀察者在經(jīng)驗(yàn)和主觀判斷上存在著一定的差異，這對(duì)觀測(cè)精度有一定的影響。煙氣林格曼黑度觀測(cè)設(shè)備最初是標(biāo)準(zhǔn)的林格曼濃度圖，該圖在使用正確的情況下，讀數(shù)精度較高。但該圖的尺寸較大，使用時(shí)必須裝在支架上，一人不便操作，而且在觀察者與煙囪之間要有相當(dāng)長(zhǎng)的一段開(kāi)闊距離，使用中還要注意保持圖的清潔，如濃度圖受沾污和褪色應(yīng)及時(shí)換掉，否則將影響觀察的精度。測(cè)煙望遠(yuǎn)鏡攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，對(duì)觀察空間要求不高，但觀察精度與標(biāo)準(zhǔn)的林格曼濃度圖相比尚有一定的差距。光電測(cè)煙儀是一種能夠在儀器的內(nèi)部定標(biāo)，自動(dòng)測(cè)定煙氣黑度等級(jí)的儀器。該儀器的原理是用光學(xué)系統(tǒng)搜集煙的圖象，把煙透光率與儀器內(nèi)部的標(biāo)準(zhǔn)黑度板透光率比較，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)處理，把光信號(hào)變成電信號(hào)輸出，由顯示系統(tǒng)顯示出煙的黑度等級(jí)。該儀器的優(yōu)點(diǎn)是直接顯示數(shù)據(jù)，可以排除人的主觀判斷和外界因素的影響。缺點(diǎn)是該儀器要以晴朗的天空為背景，在陰霾和多云或云層薄厚不勻的天氣條件下，干擾較大，測(cè)量效果較差；在雨天、霧天、大風(fēng)天和夜間無(wú)法觀測(cè)。

3.3 氣象因素

憑視覺(jué)所鑒定的煙氣的黑度是反射光的作用。所觀察到的煙氣黑度的讀數(shù)，與天空的均勻性和亮度、風(fēng)速風(fēng)向及觀察時(shí)照射光線的角度都有一定的關(guān)系。觀測(cè)煙氣黑度應(yīng)在白天進(jìn)行觀察，并力求在比較均勻的天空照明下進(jìn)行。為更好地觀測(cè)煙氣的黑度，觀測(cè)時(shí)應(yīng)注意風(fēng)向，觀測(cè)者的視線與煙氣的流向要垂直。風(fēng)速過(guò)大時(shí)，煙氣擴(kuò)散速度太快，不宜進(jìn)行煙氣觀測(cè)。

3.4 其它因素

觀測(cè)時(shí)鍋爐的運(yùn)行工況對(duì)觀測(cè)結(jié)果有很大影響。在《鍋爐煙塵測(cè)試方法》中規(guī)定，煙塵測(cè)試應(yīng)在熱工況穩(wěn)定后進(jìn)行，鍋爐的運(yùn)行必須大于一定的負(fù)荷。煙氣林格曼黑度觀測(cè)最好在煙塵測(cè)試期間進(jìn)行或者參照煙塵測(cè)試的方法來(lái)調(diào)整鍋爐運(yùn)行工況和負(fù)荷。近年來(lái)國(guó)外根據(jù)光的散射理論和大量觀測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，建立了一些塵粒的性質(zhì)和濃度、煙囪幾何結(jié)構(gòu)、天空背景的光學(xué)性質(zhì)及煙氣的林格曼級(jí)數(shù)的關(guān)系式，以便更好地用該方法來(lái)控制煙氣中污染物的排放。

4 方法標(biāo)準(zhǔn)結(jié)論

基本適用：(1)有標(biāo)準(zhǔn)號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)頒布時(shí)間在2010年3月1日之前；(2)方法經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，不是暫行方法和環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)附錄中的方法；(3)方法測(cè)定范圍涵蓋環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值；(4)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有大的技術(shù)性問(wèn)題。

5 解決對(duì)策及建議

(1)需要列入近期編制計(jì)劃的方法，本方法暫時(shí)適用，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及美國(guó)EPA已經(jīng)制定，但我國(guó)沒(méi)有制定本方法。(2)要注意氣象條件，力求在比較均勻的天空照明下進(jìn)行。如在陰霾的情況下測(cè)試，由于天空背景較暗，在讀數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取消偏低的級(jí)數(shù)。(3)注意監(jiān)測(cè)煙的部位，應(yīng)測(cè)試剛離開(kāi)煙囪的那部分煙的黑度。(4)注意測(cè)試光線的角度，監(jiān)測(cè)取樣視線應(yīng)盡量與光線成直角。(5)保證足夠的監(jiān)測(cè)時(shí)間，一次監(jiān)測(cè)時(shí)間一般應(yīng)大于1800秒。如煙氣黑度波動(dòng)較大，應(yīng)延長(zhǎng)監(jiān)測(cè)時(shí)間。

Stationary Source Emissions and Determination of Flue Gas Blackness Ringelmann Blackness Chart(HJ/T 398-2007)： the Effectiveness of the Review Comments

SUN Peng

(Dalian Environmental Monitoring Centre，Dalian 116023，China)

This paper makes a brief overview on Ringelmann blackness(HJ/T 398-2007)，after observing the limitations and advantages of the proposed method，the practical significance，and the method of calculation formula，the factors related to the measurement method of observation results，then the method of standard conclusion，according to the standard methods above to influence factors and problems，puts forward countermeasures and suggestions.

Ringelmann blackness；series；factors

孫鵬，學(xué)士，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境保護(hù)與污染治理

X21

A

1673-288X(2017)02-0123-02

引用文獻(xiàn)格式：孫 鵬.固定污染源排放煙氣黑度的測(cè)定—林格曼煙氣黑度圖法(HJ/T 398-2007)有效性復(fù)審意見(jiàn)[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2017，42(2)：123-124.