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ppm和mg/Nm3怎么换算?

日期:2024-05-23 信息来源:本站

水泥行业大气污染物,如NOx、SO2、NH3,排放限值的单位都是mg/Nm3,且基准O2含量10%。

很多仪器测量的大气污染物单位都是ppm,如下图。当然,一般仪器都可以将该单位设置为mg/Nm3。

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如果你拿到一个以ppm为单位的数据,该怎么换算为mg/Nm3吗?

(1)ppm和mg/Nm3的换算

ppm是parts per million的简称,million的意思是百万,所以ppm的意思是百万分之一。
ppm并没有单位,就是百万分之一,可以是体积浓度,也可以是质量浓度。对于大气污染物来说,一般是体积浓度。
mg/Nm3的意思是1 Nm3的气体有多重(多少mg)。
需要知道1 Nm3气体有多少摩尔(mol);1 mol的气体重量就是它的相对分子质量(摩尔质量,g/mol);然后用摩尔数×相对分子质量,就能知道它的质量了(g)
其中,1 mol任意气体的体积在标况下都是22.4 L【注意是标况下】1 Nm3的气体体积=1000 L,相当于1000/22.4 = 44.64 mol。这对于所有气体都是适用的,也就是1 Nm3的NO是44.64 mol,1 Nm3的SO2也是44.64 mol。
气体的相对分子质量就是各个原子的相对原子质量的总和。比如NO的 相对分子质量就是,N的相对原子质量14+O的相对原子质量16=30。意思是1 mol NO的重量是30 g
这样一来,我们就能求出来1 Nm3的NO的重量:1000/22.4×30 = 1339 g/Nm3。
那么1 ppm的NO,意思是1 Nm3的烟气中NO只占了一百万分之一,也就是1/100万 Nm3。1/100万Nm3的NO的重量:1/100万×1000/22.4×30 ×1000 = 1.339 mg/Nm3。
公式里面第1个1000的意思是1 Nm3= 1000 L;第二个1000 的意思是1 g=1000 mg。两个1000相乘就是100万。
也就是除了100万,又乘了100万,等于1。
所以简单来说,1 ppm NO = NO的相对分子质量/22.4 = 30/22.4= 1.339 mg/Nm3。
同理,1 ppm NO2= NO2的相对分子质量/22.4=46/22.4=2.05 mg/Nm3
1 ppm SO2 = SO2的相对分子质量/22.4 = 64/22.4 = 2.857 mg/Nm3;
1 ppm NH3 = NH3的相对分子质量/22.4 = 17/22.4 = 0.759 mg/Nm3。
如果测出来的烟气中NO含量为100 ppm,那么换算为mg/Nm3就是133.9 mg/Nm3。
(2)NOx的特殊性
对于SO2、NH3,按照以上计算都没有问题,但是NOx却不行。
原因在于,在大气污染物排放标准里面NOx是以NO2计的,意思是烟气中的NO、NO2都要看作NO2。
比如,1 ppm NO是1.339 mg/Nm3,这是以NO计的;如果以NO2计,就是NO2的相对分子质量/22.4 = 46/22.4 = 2.05。
跟1 ppm NO2是2.05 mg/Nm3一致。
所以,如果烟气中有50 ppm的NO,10 ppm的NO2,折算为NOx是多少呢?
=(50+10)×46/22.4 = 123.2 mg/Nm3(以NO2计)
也就是只需要把NO和NO2的ppm数量相加,然后×2.05即可
(3)O2的基准
水泥行业大气污染物排放限值中O2基准是10%(有的行业是6%,有的是16%等等)。
基准O2含量10%的意思是,如果烟气O2含量<10%,那么折算到基准O2时就相当于给稀释了下;反之,如果烟气O2含量>10%,那么折算到基准O2时就相当于给浓缩了下。
这样一来,大家都在同一起跑线,防止有的企业为了降低污染物浓度,故意漏入空气进去。
从这个层面来说,假如NOx的源头浓度是一定的,无论你后面漏风有多大,最终烟囱排放的NOx数值都是不变的(折氧后)。
这也回答了很多企业的疑问,”SCR系统后,无论你怎么漏风,其实折算到基准O2含量下的NOx浓度是不变的“。
这个说法成立的前提有两个,1)O2含量不能太高烟气分析仪检测的数据要准确,有的烟气分析仪可能存在O2含量非常高的时候,检测的偏差增大,尤其是O2含量接近空气O2含量的时候2)漏风起到的作用只是稀释,不会影响NOx的生成和削减,假如是分解炉或者预热器漏风,可能会影响到NOx源头的数量。
比如,如果烟气中有50 ppm的NO,10 ppm的NO2,烟气O2含量为6%,那么折算到基准O2含量下的NOx排放浓度是多少呢?
=(50+10)×46/22.4×(21%-10%)/(21%-6%) = 90.4 mg/Nm3@10%O2.
有些标准里面还规定了干烟气或者湿烟气,如果是干烟气,就需要考虑水分含量了。这里就不多说了。

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