固定源煙氣顆粒物稀釋法自動等速采集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種固定源煙氣顆粒物稀釋法采樣方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國大氣環(huán)境問題突出，區(qū)域性灰霾頻發(fā)，引起廣泛關(guān)注?；姻残纬芍饕怯纱髿庵械募?xì)顆粒物(PM2.5)增多引起的，以燃煤為主的固定燃燒源排放的PM2.5是大氣中PM2.5的主要來源。如何合理采集固定燃燒源排放顆粒物，了解其粒徑分布及物理化學(xué)特征，對于大氣污染源解析，制定污染防控措施，改善區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量具有十分重要的意義。
[0003]對于固定源煙氣中細(xì)顆粒物的采集，主要采用稀釋煙道方法進(jìn)行，該方法的基本原理是將高溫?zé)煔庠谙♂屚ǖ纼?nèi)利用潔凈空氣進(jìn)行稀釋，并冷卻至大氣環(huán)境溫度，停留一段時(shí)間后細(xì)顆粒物被采樣器按一定粒度分離并捕集。其優(yōu)點(diǎn)是消除了煙氣溫度高、濕度大、細(xì)顆粒物濃度高和其他氣體的影響，使得燃燒源采樣方法得以簡化，同時(shí)擴(kuò)大了濾膜的使用范圍，也簡化和擴(kuò)大了化學(xué)物種的測量范圍，同時(shí)也使更先進(jìn)的氣溶膠測量設(shè)備在燃燒源中的應(yīng)用成為可能。
[0004]同時(shí)，測定煙氣濃度必須采用等速采樣法，即煙氣進(jìn)入采樣嘴的速度應(yīng)與采樣點(diǎn)煙氣流速相等。采樣氣流速大于或小于采樣點(diǎn)煙氣流速都將造成測定誤差。當(dāng)采樣速度大于采樣點(diǎn)的煙氣流速時(shí)，由于氣體分子的慣性小，容易改變方向，而顆粒物慣性大，不容易改變方向，導(dǎo)致采樣嘴邊緣以外的部分氣流被抽入采樣嘴，而其中的顆粒物按原方向前進(jìn)，不進(jìn)入采樣嘴，從而導(dǎo)致測量結(jié)果偏低；當(dāng)采樣速度小于采樣點(diǎn)煙氣流速時(shí)，情況正好相反，使測定結(jié)果偏高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種固定源煙氣顆粒物稀釋法自動等速采集方法，該系統(tǒng)能夠很好的解決固定源煙氣顆粒物自動等速稀釋采樣的難題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種固定源煙氣顆粒物稀釋法自動等速采集方法，該方法包括:
[0007](I)利用氣體壓差變送器(1-2)測量通過皮托管引導(dǎo)的采樣點(diǎn)的煙氣流速，并其測量值傳輸數(shù)據(jù)處理器(4-1);
[0008](2)依次連接采樣槍(2-1)、一級稀釋裝置(2-4)、二級稀釋裝置(2_7)、煙氣老化室(2-9)和煙氣出氣裝置(2-10)，在煙氣出氣裝置(2-10)的出氣口處設(shè)置顆粒物采集裝置(2-11)，各個(gè)部件呈直線型排列；煙道內(nèi)排放的煙氣通過采樣槍采樣，經(jīng)過一級稀釋、二級稀釋、停留老化后由顆粒物采集裝置采集其中的顆粒物；在采樣槍內(nèi)設(shè)置有氣體流速儀(2-3)，將采樣氣流速實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)處理器(4-1);所述的一級稀釋裝置(2-4)采用多孔稀釋，所述的二級稀釋裝置(2-7)采用射流稀釋；所述的一級稀釋裝置(2-4)包括一級稀釋外腔(2-41)、一級稀釋內(nèi)腔(2-42)，在一級稀釋內(nèi)腔(2-42)上開設(shè)有稀釋孔(2_43);—級稀釋氣被加熱為熱稀釋氣后沿一級稀釋外腔(2-41)通過稀釋孔(2-43)進(jìn)入稀釋內(nèi)腔，一級稀釋氣稀釋孔設(shè)計(jì)為圓錐形小孔，靠近稀釋外腔的底面直徑大于靠近稀釋內(nèi)腔的底面直徑；
[0009](3)在包括采樣槍、一級稀釋裝置、二級稀釋裝置和煙氣老化室在內(nèi)的各個(gè)部件上固定有氣體溫濕度計(jì)和氣體壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測各處的煙氣狀態(tài)，各個(gè)監(jiān)測數(shù)據(jù)被送入數(shù)據(jù)處理器(4-1);
[0010](4)從儲氣罐(3-2)釋放出的壓縮空氣經(jīng)氣體分流器(3-3)分為兩路，一路為一級稀釋氣，另一路為二級稀釋氣，其流量和流速分別由一級稀釋氣質(zhì)量流量控制器(4-2)和二級稀釋氣質(zhì)量流量控制器(4-3)控制，通過改變一級稀釋氣的流量和溫度控制煙氣的稀釋效果，實(shí)現(xiàn)一級混合氣濕度和溫度可調(diào)；
[0011](5)利用數(shù)據(jù)處理器(4-1)接收從各處監(jiān)測到的煙氣狀態(tài)信息，并控制氣體分流器(3-3)、一級稀釋氣質(zhì)量流量控制器(4-2)和二級稀釋氣質(zhì)量流量控制器(4-3)，其主要實(shí)現(xiàn)功能為:
[0012]—是使氣體老化室內(nèi)的混合氣符合采集要求:根據(jù)煙氣老化室(2-9)中的煙氣監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷是否符合采集要求，即稀釋氣總量與抽取煙氣的總量之比是否符合要求；若混合氣不符合采集要求，稀釋氣總量不足，此時(shí)數(shù)據(jù)處理器(4-1)對氣體分流器(3-3)進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至混合氣符合采集要求；
[0013]二是實(shí)現(xiàn)等速采樣:在稀釋氣總量一定的情況下，數(shù)據(jù)處理器接收煙道內(nèi)煙氣流速Vl和抽取煙氣速度V2并進(jìn)行比較，并控制二級稀釋氣質(zhì)量流量控制器(4-3)的流量，使Vl = V2，實(shí)現(xiàn)等速采樣；同時(shí)，調(diào)節(jié)一級稀釋氣質(zhì)量流量控制器(4-2)將剩余的稀釋氣量作為一級稀釋氣的稀釋氣量。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
[0015]I)很好的解決了固定源煙氣顆粒物自動等速稀釋采樣的難題；
[0016]2)兩級稀釋獨(dú)立控制，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，測量精度好；
[0017]3)系統(tǒng)采用直線型設(shè)計(jì)，煙氣狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示，結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化、操作簡便；
[0018]4)通過改變一級稀釋氣的流量和溫度控制煙氣的稀釋效果，可以實(shí)現(xiàn)混合氣濕度和溫度可調(diào)。而且，一級稀釋氣體通過沿傳輸線上分布的小孔進(jìn)入傳輸線，使稀釋更加均勻。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明采用的固定源顆粒物稀釋法自動等速采集系統(tǒng)示意圖。
[0020]圖中:1_煙氣流速測量部分；2_顆粒物采集部分；3_稀釋氣配氣部分；4_自動等速控制部分。
[0021]1_1_皮托管；1_2_氣體壓差變送器；2_1_米樣槍；2_2_氣體溫濕度計(jì)；2_3_氣體流速儀；2-4_ —級稀釋裝置；2-5_氣體壓力傳感器；2-6_ —級稀釋氣進(jìn)口 ；2-7_ 二級稀釋裝置；2-8_ 二級稀釋氣進(jìn)口 ；2-9_煙氣老化室；2-10_煙氣出氣裝置；2-11_顆粒物采集裝置；3-1_空氣壓縮裝置；3-2_儲氣罐；3-3_氣體分流器；4-1_數(shù)據(jù)處理器；4_2_ —級稀釋氣質(zhì)量流量控制器；4-3_ 二級稀釋氣質(zhì)量流量控制器；4-4_稀釋氣加熱器。
[0022]圖2為采用多孔稀釋方式的一級稀釋裝置的示意圖。
[0023]圖中:2-2-氣體溫濕度計(jì)；2-41 —級稀釋外腔、2_42 —級稀釋內(nèi)腔；2_43稀釋孔； 2-5-氣體壓力傳感器；2-6_ —級稀釋氣進(jìn)口 ；箭頭表示氣流方向。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0025]參見圖1，本發(fā)明采用的顆粒物采集系統(tǒng)包括煙氣流速測量部分、顆粒物采集部分和自動等速控制部分。
[0026]煙氣流速測量部分包括皮托管(1-1)和氣體壓差變送器(1-2)，氣體壓差變送器(1-2)用于測量通過皮托管引導(dǎo)的采樣點(diǎn)的煙氣流速，其測量值傳輸至自動等速控制部分的數(shù)據(jù)處理器(4-1);
[0027]顆粒物采集部分包括依次連接的采樣槍(2-1)、一級稀釋裝置(2-4)、二級稀釋裝置(2-7)、煙氣老化室(2-9)和煙氣出氣裝置(2-10)，在煙氣出氣裝置(2-10)的出氣口處設(shè)置有顆粒物采集裝置(2-11);煙道內(nèi)排放的煙氣通過采樣槍采樣，經(jīng)過一級稀釋、二級稀釋、停留老化后由顆粒物采集裝置采集其中的顆粒物；在采樣槍內(nèi)設(shè)置有氣體流速儀(2-3)，將采樣氣流速實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)處理器(4-1);一級稀釋裝置(2-4)采用多孔稀釋，二級稀釋裝置(2-7)采用射流稀釋；
[0028]稀釋氣配氣部分，包括空氣壓縮裝置(3-1)、儲氣罐(3-2)和氣體分流器(3-3);
[0029]在包括采樣槍、一級稀釋裝置、二級稀釋裝置和煙氣老化室在內(nèi)的各個(gè)部件上固定有氣體溫濕度計(jì)和氣體壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測各處的煙氣狀態(tài)，各個(gè)監(jiān)測數(shù)據(jù)被送入數(shù)據(jù)處理器(4-1);
[0030]自動等速控制部分，包括數(shù)據(jù)處理器(4-1)、一級稀釋氣質(zhì)量流量控制器(4-2)、二級稀釋氣質(zhì)量流量控制器(4-3)和稀釋氣加熱器(4-4);從儲氣罐(3-2)釋放出的壓縮空氣經(jīng)氣體分流器(3-3)分為兩路，一路為一級稀釋氣，另一路為二級稀釋氣，其流量和流速分別由一級稀釋氣質(zhì)量流量控制器(4-2)