[发明专利]同时测试固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的装置及方法

权利要求书

1.一种同时测试固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的装置，其特征是：所述装置包括烟尘采样部件、PM2.5收集部件以及可凝结颗粒物收集部件，所述烟尘采样部件包括采样头（1）、采样枪（2）、采样泵（14），所述PM2.5收集部件包括加热室（4）、多级撞击器（5），所述可凝结颗粒物收集部件包括冷凝管（7）、与所述冷凝管匹配设置的循环水泵（8）、第一冷却池（15）、第二冷却池（16）、第一缓冲瓶（9）、第二缓冲瓶（10）、过滤器（11）、第三缓冲瓶（12）、第四缓冲瓶（15）；依次串连所述采样头（1）、采样枪（2）、所述多级撞击器（5）、冷凝管（7）、第一缓冲瓶（9）、第二缓冲瓶（10）、过滤器（11）、第三缓冲瓶（12）、第四缓冲瓶（13）以及所述采样泵（14）形成检测管路，所述多级撞击器（5）设置在所述加热室（4）内，所述循环水泵（8）、第一缓冲瓶（9）、第二缓冲瓶（10）放置于第一冷却池（15）内，所述第三缓冲瓶（12）、第四缓冲瓶（13）放置于第二冷却池（16）内。

2.根据权利要求1所述的同时测试固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的装置，其特征是：所述采样枪（2）为夹套式结构，包括内筒（17）、外筒（18）、加热部，所述内筒（17）为石英玻璃材质，外筒（18）为不锈钢材质，所述内筒和外筒间设置沿所述内筒轴向平行布置的温湿度测定器（19）和毕托管（20）。

3.根据权利要求1所述的同时测试固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的装置，其特征是：所述多级撞击器（5）为三级结构，沿检测管路内烟气流向布置并捕集颗粒，三级捕集颗粒的空气动力学直径范围依次为：大于等于10μm的颗粒、小于10μm且大于等于2.5μm的颗粒、小于2.5μm且大于等于1.0μm的颗粒，通过多级撞击器（5）后的烟气流入所述冷凝管（7）中。

4.根据权利要求1所述的同时测试固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的装置，其特征是：所述内筒（17）和多级撞击器（5）之间设置有连接管（3），连接管（3）的材质为聚偏氟乙烯。

5.根据权利要求1所述的同时测试固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的装置，其特征是：所述采样枪（2）的加热温度范围为120℃-140℃；所述加热室（4）的加热温度范围为120℃-140℃；所述加热室（4）和冷凝管（7）之间的石英玻璃管外套置有加热套（6），所述加热套的加热温度范围为120℃-140℃。

6.根据权利要求1所述的同时测试固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的装置，其特征是：所述第一冷却池（15）包括一恒温组件，使得第一冷却池（15）内的介质温度维持在29℃-31℃，所述第二冷却池（16）包括一恒温组件，使得第二冷却池（15）内的介质温度维持在0℃-1℃。

7.根据权利要求1所述的同时测试固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的装置，其特征是：所述第一缓冲瓶（9）和第二缓冲瓶（10）均为空瓶，且第一缓冲瓶（9）的进气管底端位于瓶体顶部，第二缓冲瓶（10）的进气管底端位于瓶体底部。

8.根据权利要求1所述的同时测试固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的装置，其特征是：所述第三缓冲瓶（12）为空瓶，其进气管底端位于瓶体底部，第四缓冲瓶（13）装有变色硅胶，第四缓冲瓶（10）的进气管底端插置在所述变色硅胶中。

9.根据权利要求1所述的同时测试固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的装置，其特征是：所述过滤器（11）内设玻璃纤维滤膜或石英滤膜，且滤膜对0.3μm标准粒子的截留效率不低于99%。

10.一种同时测试固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：准备阶段，采样前依次使用去离子水、丙酮、正己烷润洗采样头（1）、内筒（17）、连接管（3）、多级撞击器（5）、冷凝管（7）、第一缓冲瓶（9）、第二缓冲瓶（10）、过滤器（11）、第三缓冲瓶（12），并晾干；多级撞击器（5）内放入恒重过的采集膜片；过滤器内（11）内放入恒重过的滤膜；向第一冷却池（15）倒入冷水，并设置恒温29℃-31℃；向第二冷却池（16）放入冰水混合物，并设置恒温0℃-1℃；

步骤2：采样头选取，取下采样头（1），并封闭内筒（17），将采样枪（2）放置于烟道内部，毕托管（20）通过其正对烟气来流方向的正压测试口来测试烟气流速；通过温湿度测定器（19）测试气体温湿度；结合烟气流速、温度、湿度，选择口径合适的采样头（1）；

步骤3：采样阶段，连接整个采样装置，将采样枪（2）置于烟道内，并使采样头（1）正对来流方向，并启动采样泵（14），通过设定采样时间来采集测试用原烟气；达到设定的采样时间后，关闭采样泵（14），并记录采样体积，使用高纯氮吹扫冷凝管（7）及其后的采样管路，持续30-45分钟；测试用原烟气温度为50℃-200℃；

步骤4：采样后处理，小心取下多级撞击器（5）的各级膜片，恒重后记录各级膜片增重，其中第三极膜片增重即为采集到的PM2.5颗粒物质量；使用溶剂清洗冷凝管（7）、第一缓冲瓶（9）、第二缓冲瓶（10），收集清洗液，干燥后残存物为可凝结颗粒物的第一部分；收集过滤器（11）中的滤膜，干燥后增重为可凝结颗粒物的第二部分；结合第一部分和第二部分重量来获得可凝结颗粒物质量；

步骤5：结果计算，结合采样体积、PM2.5颗粒物质量、可凝结颗粒物质量，获得烟气中PM2.5及可凝结颗粒物的质量浓度。