[发明专利]基于β射线法的气体中颗粒物浓度直读测算方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于β射线法的气体中颗粒物浓度直读测算方法及装置，其中基于β射线法的气体中颗粒物浓度直读测算方法，利用公式计算出气体中颗粒物浓度；其中基于β射线法的气体中颗粒物浓度直读测算装置，壳体上开设有进气口及出气口，进气口与出气口之间的壳体内连通形成通气通道，通气通道内固装有β射线发射极以及与β射线发射极对应设置的β射线接收极，通气通道内还固装有温度传感探头以及压力传感探头。本发明能够极大地缩短颗粒物浓度的测算时间、提高测算结果精准度。本发明适用于在工况条件下的烟道污染物颗粒物排放、粉尘污染工作环境、大气颗粒物监测、在线污染物实时监测等方面测算气体中颗粒物的浓度。

技术领域

本发明属于气体中颗粒物浓度测算技术领域，涉及β射线质量衰减理论,直接应用于工况条件下的颗粒物浓度检测，具体地说是基于β射线法的气体中颗粒物浓度直读测算方法及装置。

背景技术

目前，用于测量气体中颗粒物浓度的方法主要有以下三种：

一、重量法。重量法测算气体中颗粒物浓度时，利用采样管抽取一定体积的含颗粒物气体，用滤筒吸附颗粒物后，再将含颗粒物的滤筒拿到实验室中，经恒温恒湿处理后，用高精度天平进行手工称重，计算出颗粒物重量，由颗粒物重量除以抽气体积得出颗粒物浓度。我国于1996年颁布国家标准GB/T 16157《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》，将这种办法作为法定通行办法在全国施行。为解决颗粒物的超低排放问题，环境保护部于2017年颁布国家环境保护标准HJ 836《固定污染源废气低浓度颗粒物的测定重量法》，将滤筒改为滤膜，增大了抽气体积，用电子天平手工称重，依旧用重量法来计算气体中的颗粒物浓度。

在工况条件下利用重量法测颗粒物浓度时，存有以下不足：其一是测算用时长；由于现场采样后需要到实验室进行恒温恒湿处理，干燥、称重处理，通常需要3-5天才可获得测算结果，造成测算用时较长。其二是具有手工操作误差；由于该种测量方式中需要操作者手工操作，容易产生人为误差，影响测算结果。其三是测算数据精准度低；由于使用滤膜过滤颗粒物，滤膜材质不稳定时影响颗粒物重量的计算，从而影响测算数据的精准度。

二、β射线滤膜法。该种方法通过β射线滤膜法颗粒物测定仪器抽取一定体积的气体，在抽气过程中，用滤膜或者滤带吸附气体中的固态颗粒物，由测定仪器中的机械传送部件完成附尘前和附尘后的滤膜的机械转换，使β射线前后两次分别照射附尘前和附尘后的滤膜或者滤带，根据射线量的变化，计算出颗粒物的质量，除以所抽取气体的体积，得到颗粒物浓度。

该种方法相对重量法虽然在一定程度上解决了测算时间长、手工操作容易出现误差的问题，但仍存有以下不足：其一是测算时间较长；由于需要通过气泵抽取一定体积的气体，抽气过程耗费时间在30分钟以上，测算时间相对较长。其二是测算精准度低；由于该种方法是在测定仪器内对附尘前和附尘后的射线量进行测量，因而需要利用机械传送部件完成附尘前和附尘后滤膜的转换，使得该方法的测定仪器机械结构较为复杂，机械操作步骤较多，容易产生机械误差，影响测算结果的精准度。其三是该种方法同样使用滤膜过滤颗粒物，滤膜材质不稳定时影响颗粒物重量的计算，造成计算结果不准确。

三、β射线电离室法。2016年河北省发布地方标准DB13/T 2376《固定污染源废气低浓度颗粒物的测定β射线法》，该方法把采用电离室结构的β射线传感器放入烟道内，其原理可参考说明书附图1所示，用β射线源发出的起始射线量为I₀的β射线直接照射被测气体，β射线在通过物质时会与物质中的原子或原子核相互作用，产生能量衰减后射线量为I，通过式6计算物质的质量，再通过物质的质量和电离室的体积计算气体中颗粒物的浓度C，则C的计算公式为式7：