[发明专利]一种烟气总颗粒物的测定装置及测定方法

权利要求书

1.一种烟气总颗粒物的测定装置，其特征在于：包括颗粒物采样头(1)、伴热采样枪(2)、蛇形冷凝器(3)、CPM滤膜腔(4)、抽气主机(7)、硅胶干燥瓶(8)、超纯水吸收瓶(9)、后置冲击瓶(11)、冷凝液收集瓶(12)、水浴槽(14)、FPM滤膜(15)，从左到右依次顺序连接颗粒物采样头(1)、伴热采样枪(2)、蛇形冷凝器(3)、冷凝液收集瓶(12)、后置冲击瓶(11)、CPM滤膜腔(4)、超纯水吸收瓶(9)、硅胶干燥瓶(8)、抽气主机(7)，所述的水浴槽(14)沿着左右方向分为水浴槽左槽(142)、水浴槽右槽(141)，所述的后置冲击瓶(11)、冷凝液收集瓶(12)、循环泵(13)置于水浴槽左槽(142)内，所述的超纯水吸收瓶(9)、硅胶干燥瓶(8)置于水浴槽右槽(141)内；

所述的水浴槽(14)底部设置有制冷压缩机(10)，制冷压缩机(10)用以实现颗粒物测定过程中，水浴槽左槽(142)内的水温20～30℃，水浴槽右槽(141)内的水温为0℃；

所述的颗粒物采样头(1)内的设置有FPM滤膜夹，FPM滤膜夹固定有FPM滤膜(15)，颗粒物采样头(1)内固定有温度传感器二(16)，所述的CPM滤膜腔(4)内设置有CPM滤膜夹，CPM滤膜夹内固定有CPM滤膜。

2.根据权利要求1所述的烟气总颗粒物的测定装置，其特征在于：所述的抽气主机包括抽气泵、烟气压力监测装置、计量泵，所述的硅胶干燥瓶(8)与抽气主机的抽气泵连接，烟道通过皮托管与烟气压力监测装置连接，用于监测烟道内的烟气压力，计量泵用于测定抽气泵排放的烟气量。

3.根据权利要求2所述的烟气总颗粒物的测定装置，其特征在于：所述的伴热采样枪(2)的外侧臂上固定有温度传感器三(17)、电加热装置(18)，分别用于伴热采样枪(2)的温度检测、伴热采样枪(2)的加热。

4.根据权利要求3所述的烟气总颗粒物的测定装置，其特征在于：所述的CPM滤膜腔(4)与超纯水吸收瓶(9)的管路上，且靠近CPM滤膜(4)的位置设置有温度电偶(5)，用于监测CPM滤膜处的烟气温度，用于监测烟气温度在20～30℃。

5.根据权利要求4所述的烟气总颗粒物的测定装置，其特征在于：所述的硅胶干燥瓶(8)与抽气主机(7)的连接管路上设置有温度传感器一(6)，用于监测烟气温度。

6.根据权利要求5所述的烟气总颗粒物的测定装置，其特征在于：所述的抽气主机还包括控制系统，所述的温度电偶(5)、温度传感器(6)一、循环泵(13)、温度传感器二(16)、温度传感器三(17)、电加热装置(18)通过线路与控制系统连接，控制系统用于采集并显示，温度电偶(5)、温度传感器(6)一、温度传感器二(16)、温度传感器三(17)的读数，控制系统控制循环泵(13)、电加热装置(18)的开关。

7.根据权利要求1-6任一项所述的烟气总颗粒物的测定装置，其特征在于：所述的循环泵(13)的进水端位于水浴槽左槽(142)内，循环泵(13)的出水端与蛇形冷凝器(3)的冷凝水进水端连接，蛇形冷凝器(3)的冷凝水出水端连接水浴槽左槽(142)内。

8.根据权利要求6所述的烟气总颗粒物的测定装置的测定方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一；将FPM滤膜(15)烘干恒重，在颗粒物采样头(1)中安放FPM滤膜(15)，在CPM滤膜腔中装入CPM滤膜，将颗粒物采样头(1)及伴热采样枪(2)插入烟道内，用三角支撑架固定伴热采样枪(2)；

步骤二：启动制冷压缩机(10)，水浴槽左槽(142)内的水温20～30℃，水浴槽右槽(141)内的水温为0℃；

步骤三：启动抽气主机(7)，按照多点采样方式开始采样,在烟道内烟气由FPM滤膜(15)采集可过滤颗粒物后，经过105～120℃的伴热采样枪(2)后，进入蛇形冷凝器(3)，并将烟气冷凝到30℃以下，冷凝下来的液体收集在冷凝液收集瓶(12)中；冷凝液收集瓶(12)未完全冷凝收集的烟气进入后置冲击瓶(11)内进一步冷凝收集；

步骤四：通过抽气主机的抽气泵来控制烟气在后置冲击瓶的流速，用以模拟烟气在大气中的物理变化过程，烟气在后置冲击瓶(11)内停留4～6秒，然后烟气经CPM滤膜收集进一步冷凝长大的颗粒物，温度电偶(5)用来监测CPM滤膜处的烟气温度，该处烟气温度在20～30℃之间，用以模仿室温情况下的颗粒物收集，烟气经过放置在水浴槽右槽(141)中装有100ml超滤高纯水的超纯水吸收瓶(9)和200～300g硅胶的硅胶干燥瓶(8)干燥后经过抽气泵排放；

步骤五：收集设定的烟气量后，关闭循环泵(13)、关闭抽气泵、伴热采样枪(2)停止加热，拆卸颗粒物采样头(1)、伴热采样枪(2)、蛇形冷凝器(3)，将可拆卸的冲击式甁芯插入到冷凝液收集瓶(12)内并固定，可拆卸的冲击式甁芯的玻璃管下端插入到冷凝液收集瓶(12)的液体内，然后用氮气进行吹洗以除去冷凝液收集瓶(12)、后置冲击瓶(11)的液体中溶解的SO₂气体，吹洗过程中，持续保持CPM滤膜器出口温度＜30℃，防止温度变化引起CPM滤膜器上收集到的颗粒物发生变化而影响测定结果，吹洗流速不低于14L/min，时间不少于1小时；同时，用水冲洗采样枪滤膜夹位置至其右端、伴热采样枪(2)、蛇形冷凝器(3)内壁两次，收集入无机相专用玻璃；再用丙酮冲洗滤膜夹位置至其右端、伴热采样枪(2)、蛇形冷凝器(3)内壁两次，收集入有机相专用玻璃瓶；

步骤六：用正己烷萃取冷凝液收集瓶(12)和后置冲击瓶(11)中收集的液体，有机相纳入有机相专用玻璃瓶，剩余的无机相液体用无机相专用玻璃瓶盛装；

先后用纯水、丙酮超声提取CPM滤膜上捕集的颗粒物，分别纳入无机相专用玻璃瓶和有机相专用玻璃瓶，然后用重量法恒重、称量，将无机相专用玻璃、有机相专用玻璃瓶内的液体分别测定无机、有机物重量，并扣减现场空白作为CPM总量；恒重称量FPM滤膜，与采前值减差得到FPM量；CPM总量与FPM量加和，得到TPM总量，根据烟气总量计算出烟气的总颗粒物含量。