專(zhuān)利名稱(chēng)：固定源顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物稀釋采樣系統(tǒng)及采樣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固定源顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物稀釋采樣系統(tǒng)，特別涉及一種能夠?qū)潭ㄔ磁欧诺母邷責(zé)煔膺M(jìn)行降溫，采用大氣環(huán)境顆粒物采樣方法進(jìn)行顆粒物采樣，采用大氣環(huán)境揮發(fā)性有機(jī)物采樣方法進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)物采樣，并可改變稀釋比例及停留時(shí)間的稀釋采樣系統(tǒng)，屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
固定源排放的顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物是造成大氣污染的重要來(lái)源，如何合理采集固定源排放的顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物，分析固定源排放顆粒物的粒徑分布、顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物的化學(xué)成份，是研究大氣污染控制機(jī)理、分析大氣污染來(lái)源、制定污染控制措施及排放標(biāo)準(zhǔn)的重要手段。目前我國(guó)對(duì)固定源排放顆粒物的采集主要采用《固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法》(GB/T16157-1996)規(guī)定的顆粒物煙道直接采樣法，該方法采集的是煙氣溫度下的總煙塵樣品，即不能實(shí)現(xiàn)顆粒物的粒徑分級(jí)，也不能模擬煙氣排放至大氣中的物理化學(xué)變化。另外，該方法規(guī)定使用玻璃纖維濾筒來(lái)采集煙塵，由于玻璃纖維濾筒含有較多雜質(zhì)，導(dǎo)致后續(xù)化學(xué)成分分析的偏差較大。為了克服上述煙塵采樣技術(shù)的缺點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)發(fā)了稀釋通道采樣法，該方法通過(guò)高溫?zé)煔馀c潔凈空氣混合，使煙氣溫度降低到接近大氣環(huán)境溫度后再進(jìn)行采樣。該方法可很好的模擬煙氣排放到大氣中的成核、冷凝、凝聚等過(guò)程，并可采用大氣環(huán)境顆粒物的粒徑分級(jí)采樣方法對(duì)顆粒物進(jìn)行采樣，因而對(duì)顆粒物進(jìn)行物理化學(xué)分析的結(jié)果更接近實(shí)際。稀釋通道采樣系統(tǒng)一般包括煙氣采樣裝置、清潔空氣發(fā)生系統(tǒng)、煙氣稀釋系統(tǒng)、煙氣停留室、稀釋煙氣采集系統(tǒng)。但這些系統(tǒng)往往比較復(fù)雜和龐大，操作較為繁瑣，在一定程度上限制了該方法在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào)CN1614385)涉及一種等速追蹤固定源稀釋采樣系統(tǒng)，包括采樣頭、加熱管、一級(jí)稀釋腔、二級(jí)稀釋腔、停留室、采樣器、數(shù)據(jù)采集器和皮托管等，該發(fā)明通過(guò)皮托管監(jiān)測(cè)煙道內(nèi)的壓力參數(shù)和計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)流量控制器，實(shí)現(xiàn)采樣的全過(guò)程等速，但在采樣過(guò)程中，由于煙道內(nèi)煙氣速度的波動(dòng)，系統(tǒng)的流量控制器和分流采樣泵都處于變化狀態(tài)，導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定，測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(公開(kāi)號(hào)CN1731127A)涉及一種固定燃燒源排放顆粒物稀釋采樣系統(tǒng)，包括煙氣進(jìn)氣部分、一級(jí)稀釋系統(tǒng)、二級(jí)稀釋系統(tǒng)、停留室和采樣部分等，該發(fā)明通過(guò)噴射稀釋與多孔湍流稀釋相結(jié)合的兩級(jí)稀釋系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣的稀釋。一方面該系統(tǒng)未對(duì)稀釋氣流進(jìn)行加熱，煙氣與潔凈空氣的混合部位由于局部過(guò)冷效應(yīng)導(dǎo)致顆粒物過(guò)早凝結(jié)而使部分顆粒物損失，造成測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差。另一方面由于進(jìn)入停留室的氣量不變，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法對(duì)停留時(shí)間進(jìn)行控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有固定源煙氣采樣設(shè)備存在的不足和缺陷，提供一種固定源顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物稀釋采樣系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠模擬固定源煙氣排放至大氣中的成核、冷凝、凝聚等過(guò)程，可采用大氣環(huán)境顆粒物的粒徑分級(jí)采樣方法對(duì)顆粒物進(jìn)行采樣，可采用大氣環(huán)境揮發(fā)性有機(jī)物采樣方法對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行采樣，并可實(shí)現(xiàn)稀釋比及動(dòng)態(tài)停留時(shí)間的動(dòng)態(tài)控制，而且系統(tǒng)各部分高度集成、穩(wěn)定性高、自動(dòng)控制并易于操作。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用一種固定源顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物稀釋采樣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括煙氣引入系統(tǒng)、稀釋系統(tǒng)、停留室、樣品采集系統(tǒng)、控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。所述的煙氣引入系統(tǒng)由等速采樣煙槍、加熱保溫管I (4)、引流室(5)、引流室流量控制器(6)、氣泵(7)串聯(lián)而成；所述的等速采樣煙槍包括采樣噴嘴(I)、加熱采樣管(2)、皮托管(3);所述采樣噴嘴與所述加熱采樣管、所述加熱保溫管1、所述引流室相串聯(lián)，所述引流室的出口端與所述稀釋系統(tǒng)的進(jìn)口端相連，該引流室的另一端與所述引流室流量控制器及所述氣泵相串連；所述的稀釋系統(tǒng)由一級(jí)稀釋器(8)、文丘里流量計(jì)I (9)、二級(jí)稀釋器(16)、文丘里流量計(jì)II (17)串聯(lián)而成，所述一級(jí)稀釋器與所述二級(jí)稀釋器的入口端分別連接壓縮空氣系統(tǒng)；所述壓縮空氣系統(tǒng)由空壓機(jī)(10)、空氣凈化器(11)、質(zhì)量流量計(jì)(12)、壓力表(13)、加熱保溫管II (14)串聯(lián)而成；所述引流室的出口端依次與一級(jí)稀釋器、文丘里流量計(jì)1、二級(jí)稀釋器、文丘里流量計(jì)II相串聯(lián)，在所述文丘里流量計(jì)I出口端還設(shè)有一個(gè)帶有氣體流量控制器(15)的多余氣體出口，所述文丘里流量計(jì)II (17)的出口端與停留室的上部相連接，所述停留室為一體積大小可變的筒狀容器，在所述停留室的底部設(shè)置一個(gè)壓力平衡Π ；所述樣品采集系統(tǒng)包括顆粒物分級(jí)采樣裝置及氣體采樣裝置，樣品采集系統(tǒng)安裝在停留室的下面并通過(guò)采樣孔(21)與停留室內(nèi)部相連通；顆粒物分級(jí)采樣裝置為用于采集PM1(1、PM2.5的顆粒物分級(jí)采樣裝置，氣體采樣裝置為用于采集揮發(fā)性有機(jī)物的氣體采樣裝置，顆粒物分級(jí)采樣裝置其由切割頭(23)、膜托(24)、質(zhì)量流量控制器I (25)、所述氣泵
(7)串聯(lián)而成，其中切割頭通過(guò)采樣孔與停留室的內(nèi)部相連接；氣體采樣裝置由質(zhì)量流量控制器II (26)、不銹鋼采樣罐(27)串聯(lián)而成，該質(zhì)量流量控制器II通過(guò)采樣孔與所述停留室的內(nèi)部相連接。所述控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(28)分別與所述加熱采樣管(2)、所述加熱保溫管I
(4)、所述加熱保溫管II (14)、一級(jí)稀釋器上設(shè)有的溫度傳感器、二級(jí)稀釋器上設(shè)有的溫度傳感器、停留室上設(shè)置的溫度傳感器(19)與濕度傳感器(20)相連接，同時(shí)還分別與所述皮托管(3)上的壓差傳感器、引流室流量控制器(6)、文丘里流量計(jì)I (9)上的壓差傳感器、文丘里流量計(jì)II (17)上的壓差傳感器、氣體流量控制器(15)、質(zhì)量流量控制器I (25)、質(zhì)量流量控制器II (26)相連接。上述控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與所述的設(shè)備的連接為本領(lǐng)域常規(guī)的連接控制關(guān)系。所述的控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(28)為一個(gè)集成機(jī)箱，機(jī)箱內(nèi)分別設(shè)置有流量顯示器、流速顯示器、溫度顯示器、濕度顯示器及流量控制器，其下部裝有四個(gè)腳輪。所述的顆粒物樣品分級(jí)采樣裝置優(yōu)選為四個(gè)，且均勻分布設(shè)置在所述停留室(18)底部，并設(shè)置有定時(shí)采樣裝置。優(yōu)選停留室可拆分為三部分，分別為筒蓋、筒身上部、筒身下部，并在每部分均設(shè)置多個(gè)采樣孔，進(jìn)行顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物的采樣，并在停留室底部設(shè)有四個(gè)腳輪。優(yōu)選地一級(jí)稀釋器(8)、二級(jí)稀釋器(16)的稀釋壓縮空氣分別通過(guò)環(huán)形噴射孔進(jìn)入稀釋器內(nèi)腔，環(huán)形噴射孔與稀釋器中采樣氣入口的噴嘴相連接。采樣系統(tǒng)的具體工作過(guò)程為:采樣前，先用等速采樣槍測(cè)量煙道內(nèi)煙氣流速、煙氣溫度，根據(jù)煙氣流速選取合適的采樣噴嘴(I)安裝在等速采樣槍上；將等速采樣槍通過(guò)采樣口伸入煙道內(nèi)，使采樣噴嘴
(I)置于測(cè)點(diǎn)上，正對(duì)氣流方向，開(kāi)啟氣泵(7)，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)引流室流量控制器(6)至流量穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)等速引流采樣；給加熱采樣管(2)、加熱保溫管I (4)加熱，加熱至溫度略高于煙氣溫度(一般加熱至溫度為120-130°C );給加熱保溫管11( 14)加熱，一級(jí)稀釋氣加熱至溫度較高(采用加熱的稀釋氣對(duì)煙氣進(jìn)行稀釋?zhuān)乐垢邷責(zé)煔馀c稀釋氣的混合部位由于局部過(guò)冷效應(yīng)導(dǎo)致顆粒物過(guò)早凝結(jié)造成顆粒物損失)，二級(jí)稀釋氣加熱至常溫；開(kāi)啟空壓機(jī)(10)，并調(diào)節(jié)壓力，通過(guò)文丘里流量計(jì)1(9)、一級(jí)稀釋氣質(zhì)量流量計(jì)反推計(jì)算一級(jí)采樣流量，確定一級(jí)稀釋比，通過(guò)文丘里流量計(jì)II (17)、二級(jí)稀釋氣質(zhì)量流量計(jì)反推計(jì)算二級(jí)采樣流量，確定二級(jí)稀釋比，并由一級(jí)、二級(jí)稀釋比確定系統(tǒng)的總稀釋比；待系統(tǒng)穩(wěn)定后，打開(kāi)質(zhì)量流量控制器I (25)調(diào)節(jié)氣量至切割頭額定工作流量，打開(kāi)不銹鋼采樣罐(27)，調(diào)節(jié)質(zhì)量流量控制器II (26)氣量至需要流量，開(kāi)始采樣，并通過(guò)定時(shí)裝置設(shè)置采樣時(shí)間。采樣一段時(shí)間后，定時(shí)裝置自動(dòng)關(guān)閉氣泵(7)，采樣結(jié)束。煙氣通過(guò)引流室等速引流流量為Ql，Ql根據(jù)煙氣流速及等速采樣噴嘴的直徑進(jìn)行設(shè)置，一級(jí)稀釋氣的流量為Q2，經(jīng)一級(jí)稀釋器稀釋后的總流量為Q3，一級(jí)稀釋比NI=(Q3-Q2)/Q3, 二級(jí)稀釋氣的流量為Q4,經(jīng)二級(jí)稀釋器稀釋后的總流量為Q5, 二級(jí)稀釋比N2=(Q5-Q4) /Q5，系統(tǒng)總的稀釋比為N=Nl XN2。由以上技術(shù)方案可以看出，系統(tǒng)采用兩級(jí)噴射型稀釋器，可加強(qiáng)煙氣與稀釋氣體的混合均勻度，降低稀釋混合段長(zhǎng)度，一級(jí)、二級(jí)稀釋器均采用調(diào)節(jié)稀釋氣流流量及壓力來(lái)控制稀釋比，并通過(guò)調(diào)節(jié)二級(jí)稀釋氣流量及壓力控制進(jìn)入停留室氣量，實(shí)現(xiàn)停留時(shí)間的動(dòng)態(tài)控制。稀釋后的氣體以壓入進(jìn)氣方式進(jìn)入停留室，停留室內(nèi)的氣體呈微正壓，未被采集的多余氣體通過(guò)壓力平衡口自動(dòng)排出，保持停留室壓力平衡和整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。一級(jí)稀釋器采用加熱稀釋氣對(duì)煙氣進(jìn)行稀釋?zhuān)乐垢邷責(zé)煔馀c稀釋氣的混合部位由于局部過(guò)冷效應(yīng)導(dǎo)致顆粒物過(guò)早凝結(jié)造成顆粒物損失，經(jīng)一級(jí)稀釋器稀釋后，進(jìn)入二級(jí)稀釋器的顆粒物濃度降低，在二級(jí)稀釋器用常溫稀釋氣進(jìn)行二次稀釋。


圖1為本發(fā)明提供的具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1_等速采樣噴嘴；2_加熱采樣管；3_皮托管；4_加熱保溫管I ;5_引流室；6-引流室流量控制器I ;7_氣泵；8- —級(jí)稀釋器；9_文丘里流量計(jì)I ; 10-空壓機(jī)；11-空氣凈化器；12-質(zhì)量流量計(jì)；13-壓力表；14-加熱保溫管II ; 15-流量控制器II ; 16-二級(jí)稀釋器；17_文丘里流量計(jì)II ;18_停留室；19_溫度傳感器；20_濕度傳感器；21_采樣孔；22_壓力平衡口 ；23_切割頭；24_膜托；25_質(zhì)量流量控制器I ;26_質(zhì)量流量控制器II ;27_不銹鋼采樣罐；28_控制及數(shù)據(jù)采集器。圖2氣流流動(dòng)過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所提供的固定源顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物稀釋采樣系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。本發(fā)明主要由煙氣引入系統(tǒng)、稀釋系統(tǒng)、停留室、樣品采集系統(tǒng)、控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等五部分組成。煙氣引入系統(tǒng)由等速采樣煙槍、加熱保溫管14、引流室5、引流室流量控制器6、氣泵7串聯(lián)構(gòu)成。在等速采樣槍上設(shè)置有采樣噴嘴1、加熱采樣管2及皮托管3。引流室5的采樣端出口與稀釋系統(tǒng)的進(jìn)口相連，引流室5的另一端與引流室流量控制器6及所述氣泵7相串連。根據(jù)皮托管計(jì)算的煙氣流速，選取合適的采樣噴嘴1，調(diào)節(jié)引流室流量控制器6的流量至定值，以實(shí)現(xiàn)等速采樣。加熱采樣管2及加熱保溫管4的溫度略高于煙道內(nèi)煙氣溫度，防止顆粒物的熱泳沉積及冷凝發(fā)生，減少顆粒物損失。稀釋系統(tǒng)由一級(jí)稀釋器8、文丘里流量計(jì)19、二級(jí)稀釋器16、文丘里流量計(jì)1117串聯(lián)構(gòu)成，一級(jí)稀釋器8、二級(jí)稀釋器16的入口端分別連接壓縮空氣系統(tǒng)。壓縮空氣系統(tǒng)由空壓機(jī)10、空氣凈化器11、質(zhì)量流量計(jì)112、壓力表13、加熱保溫管1114串聯(lián)構(gòu)成。空氣凈化器11包括硅膠罐、活性炭罐和過(guò)濾膜，可去除壓縮空氣中的顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物。引流室5的采樣端出口與一級(jí)稀釋器8、文丘里流量計(jì)19相串聯(lián)，在文丘里流量計(jì)19出口端分別設(shè)有采樣氣出口及一個(gè)帶有氣體流量控制器15的多余氣體出口，文丘里流量計(jì)19采樣氣出口與二級(jí)稀釋器16、文丘里流量計(jì)1117相串連。一級(jí)稀釋器8、二級(jí)稀釋器16均為噴射型稀釋器，稀釋壓縮空氣通過(guò)環(huán)形噴射孔進(jìn)入稀釋器內(nèi)腔，環(huán)形噴射孔與煙氣進(jìn)口的噴嘴相連接，稀釋壓縮空氣高速通過(guò)環(huán)形噴射孔時(shí)在噴嘴處產(chǎn)生負(fù)壓，誘導(dǎo)煙氣從進(jìn)氣部分通過(guò)噴嘴進(jìn)入稀釋器內(nèi)腔，煙氣與稀釋氣在環(huán)形噴射孔處混合，進(jìn)一步在稀釋器內(nèi)腔充分混合。文丘里流量計(jì)19出口端帶有氣體流量控制器15的多余氣體出口，可以把經(jīng)過(guò)一級(jí)稀釋器8稀釋后未被采樣進(jìn)入二級(jí)稀釋器16的多余氣體排入空氣，從而實(shí)現(xiàn)稀釋系統(tǒng)的壓力平衡。一級(jí)稀釋器8采用加熱的稀釋氣對(duì)煙氣進(jìn)行稀釋?zhuān)乐垢邷責(zé)煔馀c稀釋氣的混合部位由于局部過(guò)冷效應(yīng)導(dǎo)致顆粒物過(guò)早凝結(jié)造成顆粒物損失，在二級(jí)稀釋器16用常溫稀釋氣對(duì)煙氣進(jìn)行再次稀釋。可以通過(guò)改變稀釋壓縮空氣的流量及壓力，來(lái)控制一級(jí)稀釋器8、二級(jí)稀釋器16的稀釋比，一級(jí)稀釋器8、二級(jí)稀釋器16的稀釋比均可在4-8倍之間調(diào)節(jié)，這樣稀釋系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)16-64倍的總稀釋比。文丘里流量計(jì)II17的出口端與停留室18的上部相連接，停留室18為一體積大小可變的筒狀容器，在停留室的底部設(shè)置一個(gè)壓力平衡口 22。停留室18的作用是為稀釋后的煙氣提供停留時(shí)間，模擬煙氣排放至大氣中的成核、冷凝、凝聚等過(guò)程。停留室18可保證停留時(shí)間大于90s，在停留室18底部均勻設(shè)置有多個(gè)采樣口，可滿足同時(shí)進(jìn)行粒徑分布測(cè)量、顆粒物采樣、揮發(fā)性有機(jī)物采樣的需求。在停留室18側(cè)部裝有壓力表13、溫度傳感器19、濕度傳感器20，用于測(cè)量停留室內(nèi)的壓力、溫度及濕度。稀釋后的氣體以壓入進(jìn)氣方式進(jìn)入停留室，停留室內(nèi)的氣體呈微正壓，未被采集的多余氣體通過(guò)壓力平衡口自動(dòng)排出，保持停留室壓力平衡和整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定。在停留室18的底部設(shè)置有4個(gè)腳輪，方便運(yùn)輸。樣品采集系統(tǒng)安裝在停留室18的下部并與其內(nèi)部相連通；樣品采集系統(tǒng)為用于采集PM1(1、PM2.5的顆粒物分級(jí)采樣裝置及采集VOCs的氣體采樣裝置，顆粒物分級(jí)采樣裝置其由切割頭23、膜托24、質(zhì)量流量控制器125、氣泵7串聯(lián)構(gòu)成，其中切割頭23與停留室18的內(nèi)部相連接；氣體采樣裝置由質(zhì)量流量控制器1126、不銹鋼采樣罐27串聯(lián)構(gòu)成，其中質(zhì)量流量控制器26與停留室18的內(nèi)部相連接。按照大氣環(huán)境顆粒物的采樣方法進(jìn)行粒徑分級(jí)采集顆粒物樣品，按照大氣環(huán)境VOCs采集方法采集VOCs樣品，可根據(jù)要求選配不同粒徑的切割頭(PM1C1、PM2.5等)、采樣膜(特富龍膜、石英膜等)，進(jìn)行稱(chēng)重、元素、離子、0C/EC和多環(huán)芳烴(PAHs )的分析，還可與適用于大氣環(huán)境條件的在線顆粒物測(cè)量?jī)x器(SMPS、ELP1、TOEM等)聯(lián)用。所述控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)28的信號(hào)輸入端分別與加熱采樣管2、加熱保溫管14、加熱保溫管1114、一級(jí)稀釋器8、二級(jí)稀釋器16、停留室18上設(shè)置的溫度傳感器與濕度傳感器相連接，同時(shí)還與皮托管3上的壓差傳感器、引流室流量控制器6、文丘里流量計(jì)19上的壓差傳感器、文丘里流量計(jì)1117上的壓差傳感器、氣體流量控制器15、質(zhì)量流量控制器125、質(zhì)量流量控制器1126的信號(hào)輸出端相連接；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)28的信號(hào)輸出端分別與引流室流量控制器6、氣體流量控制器15、質(zhì)量流量控制器25、質(zhì)量流量控制器1126的信號(hào)輸入端相連接。在數(shù)據(jù)顯示及控制方面，可采用比較直觀的儀表顯示及開(kāi)關(guān)控制，也可采用電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及信號(hào)控制，記錄系統(tǒng)采樣過(guò)程中的溫度、濕度、壓力、流量、流速等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。在控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)28的底部設(shè)置有4個(gè)腳輪，方便運(yùn)輸。上述具體實(shí)施方式
的氣流流動(dòng)過(guò)程如圖2所示。圖中煙氣通過(guò)引流室等速引流流量為Ql，Ql根據(jù)煙氣流速及等速采樣噴嘴的直徑進(jìn)行設(shè)置，一級(jí)稀釋氣的流量為Q2，經(jīng)一級(jí)稀釋器稀釋后的總流量為Q3,—級(jí)稀釋比N1=(Q3-Q2)/Q3, 二級(jí)稀釋氣的流量為Q4,經(jīng)二級(jí)稀釋器稀釋后的總流量為Q5，二級(jí)稀釋比N2=(Q5-Q4)/Q5，系統(tǒng)總的稀釋比為N=Nl XN2。采樣系統(tǒng)的具體工作過(guò)程為:采樣前，先用等速采樣槍測(cè)量煙道內(nèi)煙氣流速、煙氣溫度，根據(jù)煙氣流速選取合適的采樣噴嘴I安裝在等速采樣槍上。將等速采樣槍通過(guò)采樣口伸入煙道內(nèi)，使采樣噴嘴I置于測(cè)點(diǎn)上，正對(duì)氣流方向，開(kāi)啟氣泵7，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)引流室流量控制器6至流量穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)等速引流采樣。給加熱采樣管2、加熱保溫管14加熱，加熱至溫度略高于煙氣溫度。給加熱保溫管1114加熱，一級(jí)稀釋氣加熱至溫度較高，二級(jí)稀釋氣加熱至常溫。開(kāi)啟空壓機(jī)10，并調(diào)節(jié)壓力，通過(guò)文丘里流量計(jì)19、一級(jí)稀釋氣質(zhì)量流量計(jì)反推計(jì)算一級(jí)采樣流量，確定一級(jí)稀釋比，通過(guò)文丘里流量計(jì)1117、二級(jí)稀釋氣質(zhì)量流量計(jì)反推計(jì)算二級(jí)采樣流量，確定二級(jí)稀釋比，并由一級(jí)、二級(jí)稀釋比確定系統(tǒng)的總稀釋比。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，打開(kāi)質(zhì)量流量控制器125調(diào)節(jié)氣量至切割頭額定工作流量，打開(kāi)不銹鋼采樣罐27，調(diào)節(jié)質(zhì)量流量控制器1126氣量至需要流量，開(kāi)始采樣，并通過(guò)定時(shí)裝置設(shè)置采樣時(shí)間。采樣一段時(shí)間后，定時(shí)裝置自動(dòng)關(guān)閉氣泵7，采樣結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種固定源顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物稀釋采樣系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括煙氣引入系統(tǒng)、稀釋系統(tǒng)、停留室、樣品采集系統(tǒng)、控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)； 所述的煙氣引入系統(tǒng)由等速采樣煙槍、加熱保溫管I (4)、引流室(5)、引流室流量控制器(6)、氣泵(7)串聯(lián)而成；所述的等速采樣煙槍包括采樣噴嘴(I)、加熱采樣管(2)、皮托管(3);所述采樣噴嘴與所述加熱采樣管、所述加熱保溫管1、所述引流室相串聯(lián)，所述引流室的出口端與所述稀釋系統(tǒng)的進(jìn)口端相連，該引流室的另一端與所述引流室流量控制器及所述氣泵相串連； 所述的稀釋系統(tǒng)由一級(jí)稀釋器(8)、文丘里流量計(jì)I (9)、二級(jí)稀釋器(16)、文丘里流量計(jì)II (17)串聯(lián)而成，所述一級(jí)稀釋器與所述二級(jí)稀釋器的入口端分別連接壓縮空氣系統(tǒng)；所述壓縮空氣系統(tǒng)由空壓機(jī)(10)、空氣凈化器(11)、質(zhì)量流量計(jì)(12)、壓力表(13)、加熱保溫管II (14)串聯(lián)而成；所述引流室的出口端依次與一級(jí)稀釋器、文丘里流量計(jì)1、二級(jí)稀釋器、文丘里流量計(jì)II相串聯(lián)，在所述文丘里流量計(jì)I出口端還設(shè)有一個(gè)帶有氣體流量控制器(15)的多余氣體出口，所述文丘里流量計(jì)II (17)的出口端與停留室的上部相連接，所述停留室為一體積大小可變的筒狀容器，在所述停留室的底部設(shè)置一個(gè)壓力平衡口 ； 所述樣品采集系統(tǒng)包括顆粒物分級(jí)采樣裝置及氣體采樣裝置，樣品采集系統(tǒng)安裝在停留室的下面并通過(guò)采樣孔(21)與停留室內(nèi)部相連通；顆粒物分級(jí)采樣裝置為用于采集PM10, PM2.5的顆粒物分級(jí)采樣裝置，氣體采樣裝置為用于采集揮發(fā)性有機(jī)物的氣體采樣裝置，顆粒物分級(jí)采樣裝置其由切割頭(23)、膜托(24)、質(zhì)量流量控制器1(25)、所述氣泵(7)串聯(lián)而成，其中切割頭通過(guò)采樣孔與停留室的內(nèi)部相連接；氣體采樣裝置由質(zhì)量流量控制器II (26)、不銹鋼采樣罐(27)串聯(lián)而成，該質(zhì)量流量控制器II通過(guò)采樣孔與所述停留室的內(nèi)部相連接； 所述控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(28)分別與所述加熱采樣管(2)、所述加熱保溫管I (4)、所述加熱保溫管11( 14)、一級(jí)稀釋器上設(shè)有的溫度傳感器、二級(jí)稀釋器上設(shè)有的溫度傳感器、停留室上設(shè)置的溫度傳感器(19 )與濕度傳感器(20 )相連接，同時(shí)還分別與所述皮托管(3 )上的壓差傳感器、引流室流量控制器(6)、文丘里流量計(jì)I (9)上的壓差傳感器、文丘里流量計(jì)II (17)上的壓差傳感器、氣體流量控制器(15)、質(zhì)量流量控制器I (25)、質(zhì)量流量控制器II (26)相連接。
2.按照權(quán)利要求1的采樣系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(28)為一個(gè)集成機(jī)箱，機(jī)箱內(nèi)分別 設(shè)置有流量顯示器、流速顯示器、溫度顯示器、濕度顯示器及流量控制器，其下部裝有四個(gè)腳輪。
3.按照權(quán)利要求1的采樣系統(tǒng)，其特征在于，顆粒物樣品分級(jí)采樣裝置優(yōu)選為四個(gè)，且均勻分布設(shè)置在所述停留室(18)底部，并設(shè)置有定時(shí)采樣裝置。
4.按照權(quán)利要求1的采樣系統(tǒng)，其特征在于，停留室可拆分為三部分，分別為筒蓋、筒身上部、筒身下部，并在每部分均設(shè)置多個(gè)采樣孔，進(jìn)行顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物的采樣，并在停留室底部設(shè)有四個(gè)腳輪。
5.按照權(quán)利要求1的采樣系統(tǒng)，其特征在于，一級(jí)稀釋器(8)、二級(jí)稀釋器(16)的稀釋壓縮空氣分別通過(guò)環(huán)形噴射孔進(jìn)入稀釋器內(nèi)腔，環(huán)形噴射孔與稀釋器中采樣氣入口的噴嘴相連接。
6.用權(quán)利要求1的采樣系統(tǒng)進(jìn)行采用的方法，其特征在于，包括以下步驟:采樣前，先用等速采樣槍測(cè)量煙道內(nèi)煙氣流速、煙氣溫度，根據(jù)煙氣流速選取合適的采樣噴嘴(I)安裝在等速采樣槍上；將等速采樣槍通過(guò)采樣口伸入煙道內(nèi)，使采樣噴嘴(I)置于測(cè)點(diǎn)上，正對(duì)氣流方向，開(kāi)啟氣泵(7)，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)引流室流量控制器(6)至流量穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)等速引流采樣；給加熱采樣管(2)、加熱保溫管I (4)加熱，加熱至溫度略高于煙氣溫度；給加熱保溫管II (14)加熱，一級(jí)稀釋氣加熱至溫度較高，二級(jí)稀釋氣加熱至常溫；開(kāi)啟空壓機(jī)(10)，并調(diào)節(jié)壓力，通過(guò)文丘里流量計(jì)1(9)、一級(jí)稀釋氣質(zhì)量流量計(jì)反推計(jì)算一級(jí)采樣流量，確定一級(jí)稀釋比，通過(guò)文丘里流量計(jì)II (17)、二級(jí)稀釋氣質(zhì)量流量計(jì)反推計(jì)算二級(jí)采樣流量，確定二級(jí)稀釋比，并由一級(jí)、二級(jí)稀釋比確定系統(tǒng)的總稀釋比；待系統(tǒng)穩(wěn)定后，打開(kāi)質(zhì)量流量控制器I (25)調(diào)節(jié)氣量至切割頭額定工作流量，打開(kāi)不銹鋼采樣罐(27)，調(diào)節(jié)質(zhì)量流量控制器II (26)氣量至需要流量，開(kāi)始采樣，并通過(guò)定時(shí)裝置設(shè)置采樣時(shí)間。采樣一段時(shí)間后，定時(shí)裝置自動(dòng)關(guān)閉氣 泵(7)，采樣結(jié)束。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其特征在于，給加熱采樣管(2)、加熱保溫管I (4)加熱，力口熱至溫度略高于煙氣溫度，加熱的溫度為120-130°C。
全文摘要
固定源顆粒物及揮發(fā)性有機(jī)物稀釋采樣系統(tǒng)及采樣方法，屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。包括煙氣引入系統(tǒng)、稀釋系統(tǒng)、停留室、樣品采集系統(tǒng)、控制及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠模擬固定源煙氣排放至大氣中的成核、冷凝、凝聚等過(guò)程，可采用大氣環(huán)境顆粒物的粒徑分級(jí)采樣方法對(duì)顆粒物進(jìn)行采樣，可采用大氣環(huán)境揮發(fā)性有機(jī)物采樣方法對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行采樣，并可實(shí)現(xiàn)稀釋比及動(dòng)態(tài)停留時(shí)間的動(dòng)態(tài)控制，而且系統(tǒng)各部分高度集成、穩(wěn)定性高、自動(dòng)控制并易于操作。
文檔編號(hào)G01N1/24GK103091134SQ201310008119
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月9日
發(fā)明者程水源, 李國(guó)昊, 郎建壘 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)