[发明专利]固定源烟气颗粒物稀释法自动等速采集系统

说明书

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，涉及一种固定源烟气颗粒物稀释法采样系统，尤其适用于自动等速采样。

背景技术

目前我国大气环境问题突出，区域性灰霾频发，引起广泛关注。灰霾形成主要是由大气中的细颗粒物(PM2.5)增多引起的，以燃煤为主的固定燃烧源排放的PM2.5是大气中PM2.5的主要来源。如何合理采集固定燃烧源排放颗粒物，了解其粒径分布及物理化学特征，对于大气污染源解析，制定污染防控措施，改善区域环境空气质量具有十分重要的意义。

对于固定源烟气中细颗粒物的采集，主要采用稀释烟道方法进行，该方法的基本原理是将高温烟气在稀释通道内利用洁净空气进行稀释，并冷却至大气环境温度，停留一段时间后细颗粒物被采样器按一定粒度分离并捕集。其优点是消除了烟气温度高、湿度大、细颗粒物浓度高和其他气体的影响，使得燃烧源采样方法得以简化，同时扩大了滤膜的使用范围，也简化和扩大了化学物种的测量范围，同时也使更先进的气溶胶测量设备在燃烧源中的应用成为可能。

同时，测定烟气浓度必须采用等速采样法，即烟气进入采样嘴的速度应与采样点烟气流速相等。采样气流速大于或小于采样点烟气流速都将造成测定误差。当采样速度大于采样点的烟气流速时，由于气体分子的惯性小，容易改变方向，而颗粒物惯性大，不容易改变方向，导致采样嘴边缘以外的部分气流被抽入采样嘴，而其中的颗粒物按原方向前进，不进入采样嘴，从而导致测量结果偏低；当采样速度小于采样点烟气流速时，情况正好相反，使测定结果偏高。

目前，国内只有少数几家单位研制开发了稀释采样系统，且大多并未考虑自动等速追踪采样。中国发明专利(公开号CN1614385A)涉及了一种等速追踪固定源稀释采样系统，包括采样头、加热管、一级稀释腔、二级稀释腔、停留室、采样器、数据采集器等，由于其采用倒U型设计，且停留室设计体积较大，使得整套设备比较复杂和庞大，而许多固定源采样现场空间狭小，限制了其大范围使用。

综上所述，有必要开发采样系统小型化、适合于现场应用的具有自动等速采样的颗粒物稀释采样系统。

发明内容

针对现有的固定燃烧源颗粒物采样系统的缺陷和不足，本发明提供了一种固定源烟气颗粒物稀释法自动等速采样系统，该系统能够很好的解决固定源烟气颗粒物自动等速稀释采样的难题，且系统采用直线型设计，结构紧凑、操作简便。本发明的技术方案如下：

一种固定源烟气颗粒物稀释法自动等速采样系统，包括烟气流速测量部分、颗粒物采集部分、稀释气配气部分和自动等速控制部分，其中，

所述烟气流速测量部分包括皮托管(1-1)和气体压差变送器(1-2)，气体压差变送器(1-2)用于测量通过皮托管引导的采样点的烟气流速，其测量值传输至自动等速控制部分的数据处理器(4-1)；

所述颗粒物采集部分包括依次连接并呈直线型排列的采样枪(2-1)、一级稀释装置(2-4)、二级稀释装置(2-7)、烟气老化室(2-9)和烟气出气装置(2-10)，在烟气出气装置(2-10)的出气口处设置有颗粒物采集装置(2-11)；烟道内排放的烟气通过采样枪采样，经过一级稀释、二级稀释、停留老化后由颗粒物采集装置采集其中的颗粒物；在采样枪内设置有气体流速仪(2-3)，将采样气流速实时传输至数据处理器(4-1)；所述的一级稀释装置(2-4)采用多孔稀释，所述的二级稀释装置(2-7)采用射流稀释；

所述稀释气配气部分，包括空气压缩装置(3-1)、储气罐(3-2)和气体分流器(3-3)；

在包括采样枪、一级稀释装置、二级稀释装置和烟气老化室在内的各个部件上固定有气体温湿度计和气体压力传感器实时监测各处的烟气状态，各个监测数据被送入数据处理器(4-1)；

所述的自动等速控制部分，包括数据处理器(4-1)、一级稀释气质量流量控制器(4-2)、二级稀释气质量流量控制器(4-3)和稀释气加热器(4-4)；从储气罐(3-2)释放出的压缩空气经气体分流器(3-3)分为两路，一路为一级稀释气，另一路为二级稀释气，其流量和流速分别由一级稀释气质量流量控制器(4-2)和二级稀释气质量流量控制器(4-3)控制；