一種基于多路并行反饋控制的pm2.5源解析采樣裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，一種針對(duì)固定燃燒源排放顆粒物采樣系統(tǒng)，特別是用于采集PM2.5的專用設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]PM2.5是一種可吸入肺中的細(xì)顆粒物，它的直徑小于2.5微米，它約占可吸入顆粒物PMlO的80%。而化石燃料燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量顆粒物，直接排放到空氣中，會(huì)危害人體健康，造成大氣污染和破壞生態(tài)環(huán)境，特別是煙氣中PM2.5微細(xì)顆粒物，會(huì)在大氣中長(zhǎng)期停留，對(duì)人體健康和大氣環(huán)境影響更大，現(xiàn)有技術(shù)主要集中在對(duì)PM2.5細(xì)顆粒物進(jìn)行處理的除塵，實(shí)際應(yīng)用效果到底如何并無(wú)明確的測(cè)試數(shù)據(jù)，這就涉及到對(duì)固定污染源PM2.5采樣分析的技術(shù)。
[0003]PM2.5采樣裝置一般包括煙氣進(jìn)氣部分、稀釋空氣部分、稀釋混合部分與采樣部分，其中稀釋空氣部分和稀釋混合部分是實(shí)現(xiàn)煙氣和大氣混合的裝置，其目的是模擬煙氣從排放口出來(lái)后與大氣的混合過(guò)程，捕集的顆粒物可近似認(rèn)為是污染源排放顆粒物在大氣中的真實(shí)狀態(tài)，其關(guān)鍵是控制煙氣和環(huán)境空氣的稀釋比。
[0004]目前常用的辦法是通過(guò)將稀釋空氣進(jìn)氣管道連接流量計(jì)實(shí)現(xiàn)，例如專利號(hào)200510086292.6的發(fā)明專利涉及固定燃燒源排放顆粒物稀釋采樣系統(tǒng)，包括煙氣進(jìn)氣部分、一級(jí)稀釋系統(tǒng)、二級(jí)稀釋系統(tǒng)、停留室和采樣部分等，該發(fā)明通過(guò)多孔湍流稀釋與噴射稀釋相結(jié)合的兩級(jí)稀釋系統(tǒng)，加強(qiáng)煙氣和空氣的混合。由于煙道的煙氣流量存在波動(dòng)，特別當(dāng)流量波動(dòng)比較大的時(shí)候，不對(duì)空氣流量和進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，直接影響測(cè)量的精度；同時(shí)，高溫的煙氣和常溫的空氣混合，混合后的體積和也會(huì)存在一定的變化，造成測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)偏差，因而這種結(jié)構(gòu)的采樣裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)稀釋比的精確控制。在采樣系統(tǒng)中，兩路采樣分別與停留室采樣孔相連，均由切割器、采樣膜、調(diào)節(jié)閥、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、采樣泵組成，這種結(jié)構(gòu)雖然可以采樣不同直徑的顆粒物，但是采樣通道較少，不利于分析顆粒物中的各種成分，同時(shí)，各種裝置的重復(fù)對(duì)設(shè)備內(nèi)部的布局、設(shè)備的利用率、設(shè)備的外觀都有不利的影響。
[0005]專利號(hào)為201410340512.2的發(fā)明專利涉及一種固定污染源排放PM2.5稀釋采樣裝置，該裝置由煙氣進(jìn)氣部分、稀釋空氣部分、稀釋混合部分、旁路部分與采樣部分組成，采樣部分由PM2.5切割器、連接管、取樣罐、采樣組件組成，而采樣組件包括采樣管路、采樣膜、質(zhì)量流量計(jì)與采樣泵，同時(shí)各個(gè)采樣組件均由一個(gè)采樣泵實(shí)現(xiàn)。這種先切割后采樣的方式可以減少切割器的數(shù)量，但是必須保證切割器的輸入與輸出流量穩(wěn)定，才能保證采樣樣本的可靠，所以對(duì)各個(gè)采樣管路流量的控制成為關(guān)鍵，而本裝置僅對(duì)各個(gè)采樣組件的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，并未進(jìn)行精確控制，自動(dòng)化程度不高，會(huì)對(duì)最后的樣本分析產(chǎn)生影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的煙氣采樣方式單一，無(wú)法精確控制稀釋比，進(jìn)而模擬污染源排放顆粒物在大氣中的真實(shí)狀態(tài)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于多路并行反饋控制的PM2.5源解析采樣裝置，它可以實(shí)現(xiàn)精確采樣和顆粒物老化的仿真。
[0007]技術(shù)方案
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0008]一種基于多路并行反饋控制的PM2.5源解析采樣裝置，包括煙氣采集組件、混合停留室、PM切割器、采樣分析單元，煙氣采集組件連接至混合停留室，混合停留室通過(guò)PM切割器連接至采樣分析單元，還包括第二流量計(jì)、空氣輸送單元，第二流量計(jì)設(shè)置連接在煙氣采集組件和混合停留室之間，空氣輸送單元包括氣泵、空氣過(guò)濾器、緩沖罐、第一比例閥、空氣輸送傳感器單元、第一流量計(jì)，氣泵通過(guò)空氣過(guò)濾器連接至緩沖罐，緩沖罐通過(guò)第一比例閥經(jīng)空氣輸送傳感器單元連接至第一流量計(jì)，第一流量計(jì)連接至混合停留室，所述的采樣分析單元為多路并行采樣分析單元，能夠進(jìn)行多路同時(shí)采用并對(duì)采樣流量進(jìn)行控制。
[0009]上述的基于多路并行反饋控制的PM2.5源解析采樣裝置，還設(shè)置有第三流量計(jì)、排空管路和第四流量計(jì)，第三流量計(jì)設(shè)置連接在混合停留室和PM切割器之間，排空管路設(shè)置在混合停留室上，由混合停留室引出依次包括第二比例閥、第四流量計(jì)和微粒物過(guò)濾器。
[0010]上述的基于多路并行反饋控制的PM2.5源解析采樣裝置，所述的多路并行采樣分析單元具體包括分流腔、PM采集吸附腔、采樣比例閥、采樣流量計(jì)、采樣泵、排空管路比例閥、排空氣泵、排空微粒物過(guò)濾器、排空流量計(jì)，PM采集吸附腔與分流腔連通，PM采集器吸附腔依次通過(guò)采樣比例閥、采樣流量計(jì)與采樣泵連接，分流腔還通過(guò)排空管路依次連接排空管路比例閥、排空氣泵、排空微粒物過(guò)濾器、排空流量計(jì)。
[0011]上述的基于多路并行反饋控制的PM2.5源解析采樣裝置，所述的PM采集吸附腔設(shè)置不少于兩個(gè)，每個(gè)PM采集吸附腔分別對(duì)應(yīng)設(shè)置采樣比例閥和采樣流量計(jì)。
[0012]上述的基于多路并行反饋控制的PM2.5源解析采樣裝置，所述的煙氣采集組件由采樣探頭、加熱采樣探桿、煙氣傳感器單元、皮托管、壓差變送器組成，皮托管、壓差變送器能夠測(cè)量煙氣流速。
[0013]上述的基于多路并行反饋控制的PM2.5源解析采樣裝置，混合停留室中煙氣的停留時(shí)間不少于8秒，混合停留室內(nèi)設(shè)置有監(jiān)測(cè)傳感器。
[0014]有益效果
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
1、本專利采用的是傳統(tǒng)的固定污染源采樣方式，可在現(xiàn)有產(chǎn)品上改進(jìn)加工，制作難度降低，成本較低，易于推廣。
[0015]2、本專利中，稀釋氣體進(jìn)入通過(guò)氣泵，經(jīng)空氣過(guò)濾器進(jìn)入，去除稀釋氣體中的影響因子，保證采用精確性，同時(shí)，加裝第一流量計(jì)，對(duì)稀釋氣體流量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)稀釋比的精確控制。本專利中，在空氣過(guò)濾器之后、第一比例閥之前設(shè)置緩沖罐，起到穩(wěn)定流經(jīng)第一流量計(jì)氣流的作用，解決了氣泵經(jīng)空氣過(guò)濾器導(dǎo)致的氣流不穩(wěn)定的問(wèn)題。本專利可以根據(jù)各流量計(jì)及檢測(cè)單元的參數(shù)，通過(guò)調(diào)節(jié)比例閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)稀釋空氣進(jìn)氣量，適用于煙氣等速采樣環(huán)境，到達(dá)精確控制稀釋比的目的。
[0016]3、本專利采用了多路并行采樣分析單元，分流腔引出連接多個(gè)PM采集吸附腔，具體數(shù)量可根據(jù)需要選擇，一般設(shè)置3~5個(gè)，可進(jìn)行平行采樣，并且可根據(jù)具體采樣流量計(jì)算所需要的稀釋空氣流量，基于多路并行的流量對(duì)前端的進(jìn)氣流量控制，從而更加精確采樣及控制稀釋比。
[0017]4、因?yàn)楣潭ㄔ礋煔馀欧胖链髿庵杏谐珊?、凝聚、老化等過(guò)程，所以稀釋樣氣進(jìn)入停留室到穩(wěn)定需要一定的時(shí)間。在停留室的出口增加流量調(diào)節(jié)單元，主要有比例閥、文丘里流量計(jì)、高效微粒過(guò)濾器組成?？刂破鞲鶕?jù)測(cè)量停留室內(nèi)氣體的流量，實(shí)時(shí)自動(dòng)控制流量調(diào)節(jié)單元的比例閥，控制流量調(diào)節(jié)單元的流量，不僅使得稀釋樣氣從流入停留室到流出停留時(shí)間可控，而且進(jìn)入PM切割器的流量穩(wěn)定，保證樣本的可靠。
[0018]5、本發(fā)明在停留室末端增設(shè)第三、第四流量計(jì)，通過(guò)停留室傳感器對(duì)其中的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并調(diào)整停留室流出氣體的量，選擇恰當(dāng)?shù)牟蓸恿髁亢团趴樟髁?，既保證了停留時(shí)間，同時(shí)不會(huì)在停留室內(nèi)過(guò)多停留氣體，保持體系的壓力穩(wěn)定，提高采樣精度。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1、煙氣管道，2、采樣探頭，3、皮托管，4、壓差變送器，5、加熱采樣探管，6、第二流量計(jì)，7、稀釋槽，8、停留室，9、煙氣傳感器單元，10、第一流量計(jì)，11、空氣輸送傳感器單元，12、第一比例閥，13、高效微粒物過(guò)濾器，14、活性炭過(guò)濾器，15、氣泵，16、緩沖罐，17、停留室傳感器，18、第三流量計(jì)，19、PM切割器，20、第二比例閥，21、第四流量計(jì)，22、微粒物過(guò)濾器，23、分流腔，24、球閥，25、PM采集吸附腔，26、采樣比例閥，27、采樣流量計(jì)，28、采樣泵，29、排空管路比例閥，30、排空氣泵，31、排空微粒物過(guò)濾器，32、排空流量計(jì)，33、控制單元。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。