一種基于二氧化碳濃度控制的pm2.5源解析采樣裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測設備領域，一種針對固定燃燒源排放顆粒物采樣系統(tǒng)，特別是用于采集PM2.5的專用設備。
【背景技術】
[0002]PM2.5是一種可吸入肺中的細顆粒物，它的直徑小于2.5微米，它約占可吸入顆粒物PMlO的80%。而化石燃料燃燒過程中會產生大量顆粒物，直接排放到空氣中，會危害人體健康，造成大氣污染和破壞生態(tài)環(huán)境，特別是煙氣中PM2.5微細顆粒物，會在大氣中長期停留，對人體健康和大氣環(huán)境影響更大，現(xiàn)有技術主要集中在對PM2.5細顆粒物進行處理的除塵，實際應用效果到底如何并無明確的測試數據，這就涉及到對固定污染源PM2.5采樣分析的技術。
[0003]PM2.5采樣裝置一般包括煙氣進氣部分、稀釋空氣部分、稀釋混合部分與采樣部分，其中稀釋空氣部分和稀釋混合部分是實現(xiàn)煙氣和大氣混合的裝置，其目的是模擬煙氣從排放口出來后與大氣的混合過程，捕集的顆粒物可近似認為是污染源排放顆粒物在大氣中的真實狀態(tài)，其關鍵是控制煙氣和環(huán)境空氣的稀釋比。
[0004]目前常用的辦法是通過將稀釋空氣進氣管道連接流量計實現(xiàn)，例如專利號200510086292.6的發(fā)明專利涉及固定燃燒源排放顆粒物稀釋采樣系統(tǒng)，包括煙氣進氣部分、一級稀釋系統(tǒng)、二級稀釋系統(tǒng)、停留室和采樣部分等，該發(fā)明通過多孔湍流稀釋與噴射稀釋相結合的兩級稀釋系統(tǒng)，加強煙氣和空氣的混合。由于煙道的煙氣流量存在波動，特別當流量波動比較大的時候，不對空氣流量和進行及時調節(jié)，直接影響測量的精度；同時，高溫的煙氣和常溫的空氣混合，混合后的體積和也會存在一定的變化，造成測量結果出現(xiàn)偏差，因而這種結構的采樣裝置無法實現(xiàn)對稀釋比的精確控制。在采樣系統(tǒng)中，兩路采樣分別與停留室采樣孔相連，均由切割器、采樣膜、調節(jié)閥、轉子流量計、采樣泵組成，這種結構雖然可以采樣不同直徑的顆粒物，但是采樣通道較少，不利于分析顆粒物中的各種成分，同時，各種裝置的重復對設備內部的布局、設備的利用率、設備的外觀都有不利的影響。

【發(fā)明內容】

[0005]要解決的技術問題
針對現(xiàn)有技術中存在的煙氣采樣方式單一，無法精確控制稀釋比，進而模擬污染源排放顆粒物在大氣中的真實狀態(tài)的問題，本發(fā)明提供了一種基于二氧化碳濃度控制的PM2.5源解析采樣裝置，它可以實現(xiàn)精確采樣和顆粒物老化的仿真。
[0006]技術方案
本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)。
[0007]一種基于二氧化碳濃度控制的PM2.5源解析采樣裝置，包括煙氣采集組件、混合停留室、PM切割器、采樣分析單元，煙氣采集組件連接至混合停留室，混合停留室通過PM切割器連接至采樣分析單元，還包括第二流量計、空氣輸送單元，第二流量計設置連接在煙氣采集組件和混合停留室之間，空氣輸送單元包括氣泵、空氣過濾器、緩沖罐、第一比例閥、第一流量計，氣泵通過空氣過濾器連接至緩沖罐，緩沖罐通過第一比例閥連接至第一流量計，第一流量計連接至混合停留室，還包括三個二氧化碳檢測單元及檢測氣泵，煙氣采集組件、空氣輸送單元、混合停留室分別連接至二氧化碳檢測單元后再連接至檢測氣泵。
[0008]上述的基于二氧化碳濃度控制的PM2.5源解析采樣裝置，二氧化碳檢測單元由酸性干燥劑、高效微粒過濾器、標定裝置、CO2分析儀、球閥、質量流量計組成，CO2分析儀設置有兩個入口，酸性干燥劑通過高效微粒過濾器連接至CO2分析儀的入口位置，標定裝置連接至CO2分析儀的另一入口位置，CO2分析儀出口通過球閥連接至質量流量計，質量流量計連接至檢測氣泵。
[0009]上述的基于二氧化碳濃度控制的PM2.5源解析采樣裝置，還設置有第三流量計、排空管路和第四流量計，第三流量計設置連接在混合停留室和PM切割器之間，排空管路設置在混合停留室上，由混合停留室引出依次包括第二比例閥、第四流量計和微粒物過濾器。
[0010]上述的基于二氧化碳濃度控制的PM2.5源解析采樣裝置，采樣分析單元具體包括分流腔、PM分析儀、PM采集器、球閥、流量計、采樣泵，分流腔分別連接至PM分析儀和PM采集器，PM采集器依次通過球閥、流量計與采樣泵連接。
[0011]上述的基于二氧化碳濃度控制的PM2.5源解析采樣裝置，所述的煙氣采集組件由采樣探頭、加熱采樣探桿、煙氣傳感器單元、皮托管、壓差變送器組成，皮托管、壓差變送器能夠測量煙氣流速。
[0012]上述的基于二氧化碳濃度控制的PM2.5源解析采樣裝置，混合停留室中煙氣的停留時間不少于8秒，混合停留室內設置有監(jiān)測傳感器。
[0013]有益效果
相比于現(xiàn)有技術，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、本專利采用的是傳統(tǒng)的固定污染源采樣方式，可在現(xiàn)有產品上改進加工，制作難度降低，成本較低，易于推廣。
[0014]2、本專利中，稀釋氣體進入通過氣泵，經空氣過濾器進入，去除稀釋氣體中的影響因子，保證采用精確性，同時，加裝第一流量計，對稀釋氣體流量進行控制，實現(xiàn)稀釋比的精確控制。本專利中，在空氣過濾器之后、第一比例閥之前設置緩沖罐，起到穩(wěn)定流經第一流量計氣流的作用，解決了氣泵經空氣過濾器導致的氣流不穩(wěn)定的問題。本專利可以根據各流量計及檢測單元的參數，通過調節(jié)比例閥的開度調節(jié)稀釋空氣進氣量，適用于煙氣等速采樣環(huán)境，到達精確控制稀釋比的目的。
[0015]3、本專利利用煙氣稀釋前后0)2不發(fā)生化學反應的特點，在煙氣采集組件、空氣輸送單元、混合停留室位置分別設置對應的二氧化碳檢測單元，可以檢測、計算混合前后CO2濃度比得到煙氣與空氣的稀釋比，從而使得系統(tǒng)更加準確可控，從而保證稀釋比恒定。
[0016]4、因為固定源煙氣排放至大氣中有成核、凝聚、老化等過程，所以稀釋樣氣進入停留室到穩(wěn)定需要一定的時間。在停留室的出口增加流量調節(jié)單元，主要有比例閥、文丘里流量計、高效微粒過濾器組成。控制器根據測量停留室內氣體的流量，實時自動控制流量調節(jié)單元的比例閥，控制流量調節(jié)單元的流量，不僅使得稀釋樣氣從流入停留室到流出停留時間可控，而且進入PM切割器的流量穩(wěn)定，保證樣本的可靠。
[0017]5、本發(fā)明在停留室末端增設第三、第四流量計，通過停留室傳感器對其中的參數進行實時監(jiān)測，并調整停留室流出氣體的量，選擇恰當的采樣流量和排空流量，既保證了停留時間，同時不會在停留室內過多停留氣體，保持體系的壓力穩(wěn)定，提高采樣精度。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖。
[0019]圖中:1、煙氣管道，2、采樣探頭，3、皮托管，4、壓差變送器，5、加熱采樣探管，6、第二流量計，7、稀釋槽，8、停留室，9、煙氣溫度傳感器，10、第一流量計，11、二氧化碳檢測單元，12、第一比例閥，13、高效微粒物過濾器，14、活性炭過濾器，15、氣泵，16、緩沖罐，17、停留室傳感器，18、第三流量計，19、PM切割器，20、第二比例閥，21、第四流量計，22、微粒物過濾器，23、分流腔，24、PM分析儀，25、PM采集器，26、球閥，27、流量計，28、采樣泵，29、酸性干燥劑，30、高效微粒過濾器，31、標定裝置，32、0)2分析儀，33、球閥，34、質量流量計，35、檢測氣泵，36、控制單元。
【具體實施方式】
[0020]下面結合說明書附圖和具體的實施例，對本發(fā)明作詳細描述。
[0021]實施例1
如圖1所示，本實施例的基于二氧化碳濃度控制的PM2.5源解析采樣裝置，包括煙氣采集組件、混合停留室、PM切割器19、采樣分析單元。
[0022]煙氣采集組件是采集煙氣的單元，直接設置在污染源的管道內，采集管道內的煙氣；混合停留室是煙氣和稀釋氣體相互混合并停留的區(qū)域，具體包括稀釋槽7和停留室8，稀釋槽7和停留室8之間相互連通，煙氣采集組件連接至稀釋槽7，停留室8再通過PM切割器19連接至采樣分析單元。
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