排放管道中粒狀污染物採樣及其濃度之測定方法

一方法概要

欲採取排放管道（包括管道、煙囪、排氣管路）排氣中之粒狀污染物（以下簡稱粒狀物）測定其濃度或其內組成分含量時，須先選擇測定位置，設置測定孔以及決定測定點。將粒狀物捕集器及吸氣嘴（或僅吸氣嘴）由測定孔插入排放管道內部，吸氣嘴之前端置於預定的測定點，以等速吸引(Isokinetic suction)法採樣，將粒狀物捕集器所捕得之粒狀物質量及流量吸引裝置所吸得之氣體量，用本測定方法求出粒狀物之濃度。

二適用範圍

本方法除適用於採取及測定排放管道中，因燃料或其他物質燃燒、合成、分解及機械性或物理性處理時所產生之粒狀物的濃度外，亦適用於測定粉塵濃度﹔亦適用固定污染源空氣污染物排放標準所列之粒狀污染物。粒狀物濃度是以標準狀態（0℃, 760 mmHg）下 1 Nm³乾基排氣中之粒狀物質量表示（mg/Nm³）（註 1）。

三干擾

（略）

四設備及材料

（一）排氣組成之測定裝置可參考排放管道中氣體組成檢測方法－奧賽德方法（NIEA A003），或其他具適當功能者。

（二）水分含量測定裝置吸溼管法之水分採取裝置如圖一所示，是由水分採取部、氣體吸引部及吸引流量測定部等所組成的。其採樣裝置全部套接處均不可有氣體洩漏。

1.水分採取部包括下列所述之採樣管、吸溼管及冷卻水槽等。

（1）採樣管用玻璃製品或金屬製品。於採樣管之前端填充玻璃纖維以防止粒狀物混入，將採樣管從測定孔插入管道內使排氣導入吸溼管。

（2）吸溼管用Ｕ型吸溼管如圖二（a）或 Shefield 型吸收瓶如圖二（b）。裝無水氯化鈣等吸溼劑，並於出口處填裝玻璃纖維以防止吸溼劑飛散。原則上，需同時使用 2 個串連吸溼管。

（3）冷卻水槽：用於冷卻吸溼管。

2.氣體吸引部氣體吸引部包括下列所述之二氧化硫吸收瓶、除霧滴瓶、吸引裝置及吸引流量調節閥等。

（1）二氧化硫吸收瓶吸收瓶內裝 3%之過氧化氫，以避免吸引裝置遭受硫氧化物腐蝕。

（2）除霧滴瓶將玻璃纖維、脫脂棉花或矽膠充填於瓶中，用於防止吸收液被帶入吸引裝置。

（3）吸引裝置在吸引排氣的裝置中，必須能夠克服排放管道內之負壓及採樣裝置各部分所產生之阻力，依所要求的流量選用適當吸引泵吸引排氣。在吸引裝置的排出部分，必要時應裝設除油霧器，以保護後接之流量計。

（4）吸引流量調節閥為增減排氣之吸引流量，可在吸引裝置或氣體吸引部之適當地方裝設手動式或自動式調節閥調節之。

3.吸引流量測定部一般為積算流量計，可採用濕式或乾式氣體流量計。但若使用乾式時，通過之氣體須先經乾燥。

（三）排氣溫度之測定裝置依排放管道溫度使用適合之密封惰性氣體式水銀溫度計或熱電偶式溫度計。

（四）排氣流速及流量測定裝置

1.皮托管可採用符合規定之Ｌ型皮托管或已知皮托管係數之皮托管。（註 2）

2.壓力計採用之壓力計，包括如傾斜式壓差計等之微壓計（註 3）、Ｕ 型壓差計或可把壓力轉換為電子訊號者。

（五）粒狀物採樣裝置粒狀物採樣裝置，可依其原理、構造及功能區分為普通型及平衡型兩類，採樣組裝由粒狀物捕集部、氣體吸引部及吸引流量測定部所組成，其全部套接處不可有氣體漏出。本裝置有手動與自動吸引兩種。另也可依粒狀物捕集部擺放位置，區分為 1 型及 2型。1 型：粒狀物捕集器放在排放管道之內部（見圖三 a），2 型：粒狀物捕集器放在排放管道之外部（見圖三 b），使用 2 型時，粒狀物捕集部應加熱至 120 ± 14℃。

1.普通型採樣裝置係在測定點先測排氣溫度、壓力、含水量、密度（組成）、流速等，求得等速吸引流量後，接著進行排氣吸引及粒狀物試樣過濾捕集工作者。

（1）普通型手動採樣裝置

A.粒狀物捕集部粒狀物捕集部之組成如下述：係由吸氣嘴、粒狀物捕集器、固定器、液體捕集器（Drain trap）、連結管等所構成，如圖四所示（1 型之圖例）。2 型之圖例其捕集部（如圖三 b）在採樣管之後。

（A）吸氣嘴

a.為避免吸氣嘴內外之氣體產生亂流，吸氣嘴之內徑須大於 4 mm 以上。

b.吸氣嘴之內徑需正確予以測定，需讀到 0.1 mm的刻度。

c.吸氣嘴之前端，如圖五需加工成 30 度以下之銳角或平滑之半球狀。

d.吸氣嘴之內外面皆需平滑。

e.吸氣嘴至粒狀物捕集器之採樣管，需內面平滑，其截面不可急劇變化或彎曲。

f.吸氣嘴之材料為：硬質玻璃、石英玻璃、不鏽鋼或具相同等級性能者。吸氣嘴之構造例，如圖六所示。

（B）粒狀物捕集器

a.粒狀物捕集是利用濾紙過濾方式採集樣品，0.3μm粒徑之濾紙捕集率需在 99%以上，使用過程不可有化學變化產生。

b.由濾紙及濾紙固定器所組成。

c.濾紙的形狀有圓形濾紙和圓筒濾紙，依各個形狀使用不同的濾紙固定器，但是圓形濾紙應使用有效直徑 30 mm 以上者。圓形濾紙粒狀物捕集器之例，如圖七所示。圓筒濾紙粒狀物捕集器之例，如圖八所示。

d.濾紙材質之選擇見表一。

e.使用濾紙固定器宜採用依濾紙形狀並容易裝卸濾紙者，且濾紙固定器材料需選用如四、（五）1.

（1）A.（A）f.所述者。

f.裝濾紙處不能有漏氣現象。

g.有液滴共存時，可使用下列方法：

（a）依圖九在粒狀物捕集器上附加衝擊器，以先行除去液滴。排氣含高水分時選擇圖十

（a）在粒狀物捕集器上附加貯留槽之衝擊器或圖十（b）多階式衝擊器。

（b）使用高強度濾紙，裝設耐腐蝕性金屬網與彈簧，以防濾紙破損，如圖十一 a。另外可在後段再加如圖十一 b 之除液滴器。

h.粒狀物捕集器之選定粒狀物捕集器使用時依表一選擇適當之濾材。濾材因加熱減少重量或對排氣中之共存物質（如硫氧化物）有吸著性及反應性等，會造成測定誤差，故必須針對其特性而加以選用。

（C）固定器、液體捕集器及連結管

a.固定器用於架穩粒狀物捕集器。

b.液體捕集器為內部填裝玻璃纖維或石英纖維，可吸收排氣中之水分或霧狀物以防止逆流至粒狀物捕集器之裝置。

c.連結管從粒狀物捕集器或液體捕集器到吸引用橡皮管（真空用）（註 4）間之連絡部分。

B.氣體吸引部採用四、（二）2.之規定。

C.吸引流量測定部採用四、（二）3.之規定。

（2）普通型自動採樣裝置

A.採樣組裝：除與普通型手動採樣組裝相同外，增加了計算與控制部如圖三 c。

B.粒狀物捕集部粒狀物捕集部之組成：係由吸氣嘴、粒狀物捕集器、皮托管、溫度檢測器、壓力導管等構成。

（A）吸氣嘴與粒狀物捕集器：如普通型手動採樣裝置。

（B）皮托管：如四、（四）1.，裝設在與吸氣嘴切齊處。

（C）溫度檢測器：如四、（三），裝設在與吸氣嘴切齊處。

（D）壓力導管：傳送皮托管（或文氏管）壓差用。插入排放管道內之材料，需為不鏽鋼或耐熱橡膠等製品。

C.計算及控制部：由壓力轉換器、溫度轉換器、電算器及控制器組成。

（A）壓力轉換器：將測定點排氣之動壓、靜壓（或全壓）及大氣壓力轉換為電子訊號傳至電算器。

（B）溫度轉換器：將測定點排氣溫度與氣體流量計溫度轉換為電子訊號傳至電算器。如果使用濕式流量計則相當於吸引氣體溫度之飽和蒸氣壓自動輸至電算器。

（C）電算器：依據壓力轉換器、溫度轉換器輸入排氣之動壓、靜壓（或全壓）、排氣溫度及大氣壓力，以及輸入之皮托管係數、排氣密度等訊號計算排氣流速。另外電算器也依輸入之吸氣嘴口徑、排氣含水量以及流量計溫度等同時計算等速採樣流量，並將訊號傳至排氣吸引裝置進行等速吸引。

（D）控制器：控制吸引流量調節閥進行等速吸引。

D.氣體吸引部：如普通型手動採樣裝置，但是吸引調節閥是自動調節。

E.吸氣流量測定部：如普通型手動採樣裝置，但有流量脈衝器與吸引氣體之溫度檢測器。

F 普通型自動採樣裝置功能測試參閱附錄，應於初次使用前測試。

2.平衡型採樣裝置係不需另外求取等速吸引流量，直接調整吸引氣體量使測定文氏管壓差（或吸氣嘴內部之靜壓）相等於皮托管測定之動壓（或靜壓）即具等速吸引，並可進行粒狀物試樣過濾捕集之功能者。本裝置組成包括粒狀物捕集部、氣體吸引部及吸引流量測定部。圖十二為平衡型採樣裝置之組成圖例。

（1）粒狀物捕集部粒狀物捕集部包括下述之吸氣嘴、粒狀物捕集器、等速吸引系統及壓力導管等。

A.吸氣嘴及粒狀物捕集器採用四、（五）1.（1）（A）A.及 B.之規定。

B.等速吸引系統等速吸引系統，如將測定點排氣之動壓或靜壓與吸引氣體動壓（壓差）或靜壓等信號，作為吸引氣體之流量調節時，應符合六、（七）2.（2）規定作等速抽引，所應用的壓力，有下述動壓式及靜壓式二種，其操作方法則可區分為手動及自動。圖十三乃其構造及構成範例。

（A）動壓式係以接近吸氣嘴之皮托管來測定排氣動壓及連接在粒狀物捕集器後之文氏管測定之吸引氣體壓差，使用導管將兩端壓力連接之構造者。

（B）靜壓式係以接近吸氣嘴之皮托管（靜壓管）來測定排氣靜壓及以吸氣嘴內之靜壓孔測定之吸引氣體靜壓，使用導管將兩端壓力連接之構造者。

C.壓力導管用於將由等速吸引系統所得到的壓力，傳送到排放管道外之壓力計的導管。插入排放管道內之材料，須為不鏽鋼及耐熱橡膠等製品。（註 5）

（2）氣體吸引部氣體吸引部包括下述之二氧化硫吸收瓶、除霧滴瓶、吸引裝置、壓力計、吸引流量調節閥及流量控制器等。

A.二氧化硫吸收瓶、除霧滴瓶採用四、（二）2.（1）及（2）之規定。

B.吸引裝置採用四、（二）2.（3）之規定。

C.壓力計採用四、（四）2.之規定。

D.吸引流量調節閥採用能控制吸引之流量並使排氣及吸氣兩壓力平衡之閥；或藉由流量控制器之控制信號來驅動附屬之電動機，使其調節閥開閉，而具有能使吸引流量增減之構造者。其設置的位置，可置於流量控制器內或吸引部其他適當之處。（註 6）

E.流量控制器係具備將壓差計所測定之排氣與吸氣之壓力先予以比較，如有差值需使其相等，且可用吸引流量調節閥控制，以增減吸引氣體流量之流量控制系統者。需附備的計測器有：具動壓（壓差）或靜壓之壓差計，並可顯示兩壓力平衡狀態之壓力平衡指示計，及測排氣溫度之溫度計。

（3）吸引流量測定部吸引流量測定部，採用四、（二）3.之規定。

（4）平衡型採樣裝置功能測試參閱附錄，應於初次使用前測試。

（六）天平稱粒狀物質量者，使用可稱至 0.1 mg。稱吸濕管者使用可稱至 10 mg。

（七）保溫或加熱裝置：光熱計或電熱帶。

（八）烘箱：可加熱至 250℃以上。

（九）乾燥器或乾燥箱。

五試劑

（一）無水氯化鈣：粒徑 6 至 16 mesh，作為水分吸濕劑。

（二）3%過氧化氫：作為硫氧化物或其他酸性氣體之吸收液。

六採樣及保存

有關粒狀物採樣流程如圖十四（a）及（b）所示，其詳細內容規定如下：

（一）粒狀物採樣方法之種類

1.移動採樣法使用一具粒狀物捕集器並移動至各測定點，而各點皆以同樣的吸氣時間採樣。

2.代表點採樣法依六、（二）3.所選定的代表點，使用粒狀物捕集器採樣。

（二）粒狀物採樣之測定位置、測定孔及測定點，可依下述規定選定。

1.測定位置原則上應避免選在排放管道彎曲部分或截面形狀急遽變化的部分，而應選在排氣氣流經整流後較為一致的地方，並應選在測定作業安全且易測定的場所。故正常測定位置應選在離彎曲、收縮或放大管道口之下游 8 倍管道直徑以上且在其離彎曲、收縮或放大管道口之上游 2 倍管道直徑以上之處；當無法在上述條件設置適當測定孔時，則至少應選在離彎曲、收縮或放大排放管道口之下游 1.5 至 8 倍管道直徑且在其離彎曲、收縮或放大管道口之上游 0.5 至 2 倍管道直徑之處。

2.測定孔

（1）於排放管道壁面設測定孔，其內徑約為 100 至 150 mm，如圖十六所示，未測定時以適當的盲板密封。截面為圓形之排放管道時，其測定孔位置應於二個垂直相交的直徑線上，如圖十七所示。截面為長方形和正方形之排放管道時，其測定孔設於如圖十八及圖十九截面可涵括各測點的位置。至於其他截面形狀的排放管道採樣孔，可沿用上述之原則設定。插入之裝置與測定孔間之空隙，應用耐熱材料等予以密封。排放管道應設置測定孔、安全平台、扶梯及電力設施。採樣設施需能符合「檢查鑑定公私場所空氣污染物排放狀況之採樣設施規範」之規定。

（2）若污染源排放口無法提供適當之採樣設施（如百葉窗式排放口）可依下列規定設置排放管道，以供採樣。

A.採樣時應確認現場之溫度、一氧化碳濃度等測定值，確定無安全顧慮時再進行（攜帶一氧化碳測定器，一氧化碳濃度在 50 ppm以上時應避免進入）。

B.由污染源排放處（如百葉窗壁面）伸入截面 1/3 至 1/2位置之管道，以正向排氣方向引出部分排氣至設置之排放管道，且引出排氣不得造成排氣稀釋之現象（如維持排氣為正壓並封閉非必要之排放口）。

C.將排氣自污染源排放處引出之管線以及設置之排放管道必須以隔熱材料包覆，以維持排氣溫度或加熱以維持排氣溫度在 120±14℃。

D.設置直徑大於 30 公分之排放管道（與伸入管道相同直徑），以抽風機將排氣抽出（排氣流速≧ 7 m/sec）經由排放管道排出至大氣中。

3.測定點應視排放管道截面之形狀和大小，依下列方法將排放管道截面分成小等分面積，然後在每一小等分面積設測定點。測定點周邊如有粒狀物堆積時，須扣除該部分之測定截面。（註 7）（註8）（註 9）

（1）圓形截面在如圖十七之測定截面，垂直相交之直徑線上，依表二選定測定點數。如排放管道直徑超過 4.5 m 時，測定點均為 20 點。

（2）長方形及正方形截面如圖十八及圖十九所示，將截面積分為 4 個以上之等截面，其每個截面之邊長（ι）在 1 m 以下，然後以各截面之中心作為測定點。測定點之取法及適用尺寸如表三所示。當截面積大於 20 m² 時，原則上以 20 個截面點處理，邊長則不受 1 m 以下之限制。

（3）其他形狀之截面依據六、（二）3.之原則訂立測定點。

（三）排氣組成之測定可依排放管道中氣體組成檢測方法－奧賽德方法（NIEA A003）或其他適當方法之規定，例如排放管道中二氧化碳自動檢測法－NDIR 法（NIEA A415）檢測二氧化碳、排放管道中氧自動檢測方法－儀器分析法（NIEA A432）檢測氧及排放管道中一氧化碳自動檢驗法－非分散性紅外線法（NIEA A704）檢測一氧化碳等。

（四）排氣中含水量測定

1.吸溼管法

（1）測定點依六、（二）所規定，選擇靠近排放管道截面中心之點。

（2）測定方法

A.測定準備

（A）吸溼管之處理將已充填吸溼劑之吸溼管外壁充分拭淨，密閉吸濕管活栓後，稱量之，其質量為 Ma1。

（B）採樣管及管線之保溫採樣管及管線必須保溫或加熱，以防止管內水分凝結。

（C）吸溼管之冷卻排氣溫度在大氣溫度以上時，必須使用如圖一所示內加冰水之冷卻水槽。

B.測定步驟

（A）吸引流量之決定排氣之吸引流量是使吸溼管內每 1 g 吸溼劑在

0.1 L/min 以下，可由吸引流量調節閥來調節。其吸引流量可用積算流量計來確認。

（B）水分樣品之採取採樣管由測定孔插入，確認有保溫或加熱後，採用圖一所示的旁通管栓，先用排放管道排氣將採樣管的空氣充分置換後，關掉旁通活栓，打開吸溼管出入口之活栓開始吸氣。吸引量選擇以吸濕水分至少 100 mg 以上且後一瓶吸濕管之吸溼水分量不超過前後瓶吸濕水分總量之 5%為原則。吸引中同時量測氣體流量計所吸引氣體之溫度、壓力及流量，達到所要量測之排氣量後，關閉吸溼管活栓並從其前後之管線卸下。如用積算流量計計算吸引氣體量時，需選可讀取至 0.1 L者。

（C）稱量吸溼管表面之水分及附著物經充分拭淨後稱量之，其質量為 Ma2。

C.含水量之計算：排氣中水分含量之計算方法如下使用溼式氣體流量計時：