[发明专利]一种PM2.5工业烟气的在线监测装置及其方法

权利要求书

1.一种PM2.5工业烟气的在线监测装置，其特征在于包括探测头、集成传感器、分层隔离室、PM2.5检测单元、中央处理器、导轨履带、GPRS通信模块、激光发射极、散射光收集器、PIV拍摄仪和外部显示操作屏，将烟气检测模块和在线监测模块进行一体化集成，由导轨履带进行支撑并在烟气管道和除尘箱体内部行走，GPRS通信模块能够通过定位测量在线监测装置运动的距离及其所处的坐标点，探测头以不同高度外露于烟气通道进行取样，由集成传感器检测探测头最初探测的烟气温度、湿度、流向、流速、气压和化学组分，分层隔离室通过PM2.5切割器分成第一分层隔离室和第二分层隔离室，由PM2.5检测单元检测进入第二分层隔离室的PM2.5的各项物理和化学表征，由中央处理器对集成传感器与PM2.5检测单元的检测数值进行记录、分析、处理、储存或绘制图像，再传输给外部显示操作屏，以进行连续性监测和全系统即时操作，通过散射光收集器捕获光强度转化的颗粒脉冲信号和PIV拍摄仪摄制的流场瞬息图像，获得相应坐标点的流场分布状况和烟气中含尘粒子的浓淡程度，与自控调节装置连接，由中央处理器将烟气管道和除尘箱体内部的流场分布状况指标处理后，向自控调节装置发出控制信号，通过自控调节装置的多通道实时同步控制系统能控制烟气管道和除尘箱体内部的导流板和风压泵的启闭、转向和转速。

2.根据权利要求1所述的一种PM2.5工业烟气的在线监测装置，其特征在于由激光发射极发出激光照到烟气中，烟气粒子散射的光强度由散射光收集器捕获后转换为颗粒脉冲信号，通过颗粒脉冲信号测量出烟气中含尘粒子的浓淡程度，散射光场景被PIV拍摄仪捕捉进行图像摄制后，记录烟气管道和除尘箱体内部流场的烟气变化状况。

3.根据权利要求1所述的一种PM2.5工业烟气的在线监测装置，其特征在于所述的PM2.5检测单元为β射线检测盒，通过PM2.5切割器的粉尘粒子进入第二分层隔离室，粉尘粒子进入β射线检测盒的一侧为发射端，另一侧为接收端，β射线穿过检测盒体内的检测空间被颗粒物散射而衰减，由此可计算得出PM2.5的重量。

4.根据权利要求1或2所述的一种PM2.5工业烟气的在线监测装置，其特征在于所述的导轨履带设置在线监测装置的底部，能够支撑整个在线监测装置，并可以在烟气管道和除尘箱体内的各部位运动；所述的GPRS通信模块能够通过定位测量在线监测装置运动的距离及其所处的坐标点。

5.一种PM2.5工业烟气的在线监测装置的运行方法，其特征在于进行连续性在线监测和智能化自动调节，步骤如下：

(1)在线监测装置可以分布式设置于烟气管道和除尘箱体内部各段或通过履带导轨在烟气管道和除尘箱体内部行走，在线监测装置探测烟气时，外部烟气中≤20μm的粉尘粒子通过探测头的表层滤膜进入烟气检测装置的第一分层隔离室，经PM2.5切割器过滤，≤2.5μm的粉尘粒子进入第二分层隔离室，PM2.5检测单元将PM2.5的各项物理和化学表征检测出来；

(2)通过GPRS通信模块定位测量其所处的坐标点，通过探测头的取样，经集成传感器检测，获得最初探测烟气的温度、湿度、流向、流速、气压和化学组分；通过散射光收集器捕获光强度转化的颗粒脉冲信号和PIV拍摄仪摄制的流场瞬息图像，获得相应坐标点的流场分布状况和烟气中含尘粒子的浓淡程度；

(3)集成传感器与PM2.5检测单元的检测数值、散射光收集器捕获光强度转化的颗粒脉冲信号、PIV拍摄仪摄制的流场瞬息图像传输给中央处理器，由中央处理器记录、分析、处理、储存或绘制图像；

(4)由中央处理器分析处理的结果和生成的图像再传输给外部显示操作屏，以进行连续性监测和全系统即时操作。

6.根据权利要求5所述的一种PM2.5工业烟气的在线监测装置的运行方法，其特征在于所述的PM2.5检测单元为β射线检测盒，通过PM2.5切割器的粉尘粒子进入烟气检测装置的第二分层隔离室，粉尘粒子进入β射线检测盒的一侧为发射端，另一侧为接收端，β射线穿过检测盒体内的检测空间被颗粒物散射而衰减，由此测算出PM2.5的重量。

7.一种PM2.5工业烟气的在线监测装置的运行方法，其特征在于进行连续性在线监测和智能化自动调节，步骤如下：

(1)在线监测装置可以分布式设置于烟气管道和除尘箱体内部各段或通过履带导轨在烟气管道和除尘箱体内部行走，在线监测装置探测烟气时，外部烟气中≤20μm的粉尘粒子通过探测头的表层滤膜进入烟气检测装置的第一分层隔离室，经PM2.5切割器过滤，≤2.5μm的粉尘粒子进入第二分层隔离室，PM2.5检测单元根据β射线穿过检测空间被颗粒物散射而衰减的情况，将PM2.5的各项物理和化学表征检测出来；

(2)通过GPRS通信模块定位测量其所处的坐标点，通过探测头的取样，经集成传感器检测，获得最初探测烟气的温度、湿度、流向、流速、气压和化学组分；通过散射光收集器捕获光强度转化的颗粒脉冲信号和PIV拍摄仪摄制的流场瞬息图像，获得相应坐标点的流场分布状况和烟气中含尘粒子的浓淡程度；

(3)集成传感器与PM2.5检测单元的检测数值、散射光收集器捕获光强度转化的颗粒脉冲信号、PIV拍摄仪摄制的流场瞬息图像传输给中央处理器，由中央处理器记录、分析、处理、储存或绘制图像；

(4)中央处理器直接连接自控调节装置，由中央处理器将烟气管道和除尘箱体内部的流场分布状况指标处理后，向自控调节装置发出控制信号，从而通过自控调节装置的多通道实时同步控制系统控制烟气管道和除尘箱体内部的导流板和风压泵的启闭、转向和转速。