[发明专利]一种高湿烟气颗粒采样和测量装置及其使用方法

说明书

本发明公开的一种高湿烟气颗粒采样和测量装置及其使用方法，属于烟气颗粒物采样测量技术领域。包括高湿烟气除湿装置、烟气稀释装置、颗粒分离装置、采样测量装置和真空泵；采用离子交换膜材质的烟气管，利用其对水的选择透过性进行一次除湿，在干燥空气对流管外壁设置加热装置，提高烟气温度，对烟气进行二次除湿；外部干燥空气通入装置，通入干燥空气促进逸出水分流出，加大烟气管两边水分浓度差，提升除湿能力。同时，通过设置烟气稀释装置和颗粒分离装置，对除湿后浓度增高的烟气进行稀释，同时将非测试目标的大颗粒去除，满足后续采样和测量要求。该装置结构设计合理、操作方便、测量数值准确。

技术领域

本发明属于烟气颗粒物采样测量技术领域，具体涉及一种高湿烟气颗粒采样和测量装置及其使用方法。

背景技术

空气中的PM2.5不仅加重了雾霾天气，而且由于其较小的粒径和在空气中较长的停留时间，使其极易结合空气中毒性物质，当其随呼吸进入人的血液循环，将给人体健康带来巨大的危害，提高致病风险。近年来，随着雾霾天气的不断加重，大气颗粒物污染也成为了社会的热点话题，目前，我国已全面开展对大气颗粒物的测量，以有效控制烟气颗粒物与其他大气颗粒物的排放。

据相关研究发现，火电厂烟气排放是空气中PM2.5的主要来源之一，因此，对电厂烟气中颗粒物的控制是减少PM2.5的有效途径。然而，烟气经湿式电除尘器或脱硫处理后，出口烟温较低，湿度饱和，并夹杂着液态水，针对此等高湿烟气的颗粒物测量，现有传统颗粒采样器在采样时，高水分会对采样及测量结果造成偏差，原因有二：1，采样时，烟气中水蒸气会在滤膜上吸附，增加滤膜重量造成测量偏差；2，烟气中水珠表面会凝结细小颗粒物，使得颗粒物发生凝并现象，对颗粒的粒径分布产生影响。因此，开发一种适用于高湿烟气的颗粒采样及粒径分布测量装置是必要的。

中国发明专利(公布号CN104359717A)涉及一种污染源湿度饱和烟气中低浓度颗粒物采样测试装置及方法，该装置包括依次连接的颗粒物采样探管、烟气干燥除湿单元、大流量自动采样仪。依靠烟气干燥除湿单元的缓冲罐与干燥罐以达到烟气除湿的目的，但是在该过程中，烟气中的颗粒容易粘附干燥剂而造成沉积，导致样品颗粒物测量误差较大。

中国发明专利(公布号CN104677700A)涉及一种用于固定源含液滴烟气中细颗粒物采集的采样系统，包括烟气预处理部分、烟气采样枪、稀释老化部分、出气装置和颗粒物采集部分。该发明通过置于采样枪前端的气液旋风分离器与采样枪管所采用的nafion管束对高湿烟气进行除湿，但该发明所采用气液旋风分离器在工作过程中容易造成颗粒误分离，样品采集误差较大，不适用于对颗粒物粒径特性的测定及分析，且该发明烟气经nafion管束后，以气体稀释减少水分含量占比，除湿能力有限。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种高湿烟气颗粒采样和测量装置及其使用方法，结构合理、操作方便、对高湿气体进行有效除湿，再通过对除湿后浓度增高的烟气进行稀释和大颗粒去除，满足采样和测量要求，完成高湿烟气颗粒的采样和测量。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种高湿烟气颗粒采样和测量装置，包括高湿烟气除湿装置、烟气稀释装置、颗粒分离装置、采样测量装置和真空泵；

高湿烟气除湿装置为多层组合套管结构，包括从内到外布置的烟气管和干燥空气对流管，烟气管采用对水具有选择透过能力的离子交换膜制成，离子交换膜可以是nafion膜、渗透蒸发膜等，烟气管和干燥空气对流管存在空腔，干燥空气对流管上设有与外部连通的气体流出孔；干燥空气对流管的外壁设置有加热装置，加热装置可以是加热丝或加热套等，干燥空气对流管与干燥空气通入装置连接；烟气管的一端连接有烟气取样枪头，另一端与烟气稀释装置连接；