[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

说明书

技术领域

本发明涉及固定源烟气测试领域，特别的涉及一种同时测定固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的装置及方法。

背景技术

随着经济发展及公众环保意识提高，颗粒物排放引起的环境污染受到了高度重视。新的环境空气质量标准《GB3095-2012》已于2012年颁布并于2016年全面实施，其中明确了对颗粒物进行监测和控制。固定源是环境空气中颗粒物的重要源头。较之无组织排放源，对固定源排放的颗粒物进行捕集和控制更为有效。

固定源排放的一次颗粒物可分为可过滤颗粒物（Filterableparticulatematter，FPM）和可凝结颗粒物（Condensableparticulatematter，CPM）。在烟道温度状况下，可过滤颗粒物（FPM）是以固态或者液态形式存在，可通过撞击器或者滤膜进行捕集。其中，PM2.5是空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物。有研究表明，PM2.5是人类活动所释放污染物的主要载体，携带有大量的重金属和有机污染物，对人类健康危害极大，对其的控制不容忽视。

可凝结颗粒物（CPM）在烟道内以气态或者蒸汽态形式存在，离开烟道后在环境温度下会在数秒内降温凝结成液态或者固态。采样测量过程中，CPM可穿过传统颗粒物采样方法所使用的过滤介质，无法被捕集并测量。而据国外相关研究，以燃煤电厂为例，其排放的CPM与FPM质量浓度处于相同或相近数量级。CPM属细颗粒物，其对环境空气中可吸入颗粒物的贡献相当可观。

准确的测量是进行控制的前提。我国现有的固定源颗粒物测试国家标准（GB/T16157-1996）针对的对象是烟气中总烟尘，尚无针对PM2.5的测定方法；同时，尚无可凝结颗粒物测试的国家标准。国外有单独的PM2.5或可凝结颗粒物测试方法或标准。根据FPM及CPM的特性，本发明提出了一种同时测定固定源排放PM2.5和可凝结颗粒物的装置及相应的测试方法。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种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，为采集固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物进行有效测定，为烟气研究提供相关参数。

一种同时测试固定源排放的PM2.5和可凝结颗粒物的装置，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、采样枪、采样泵，所述PM2.5收集部件包括加热室、多级撞击器，所述可凝结颗粒物收集部件包括冷凝管、与所述冷凝管匹配设置的循环水泵、第一冷却池、第二冷却池、第一缓冲瓶、第二缓冲瓶、过滤器、第三缓冲瓶、第四缓冲瓶；依次串连所述采样头、采样枪、所述多级撞击器、冷凝管、第一缓冲瓶、第二缓冲瓶、过滤器、第三缓冲瓶、第四缓冲瓶以及所述采样泵形成检测管路，所述多级撞击器设置在所述加热室内，所述循环水泵、第一缓冲瓶、第二缓冲瓶放置于第一冷却池内，所述第三缓冲瓶、第四缓冲瓶放置于第二冷却池内。通过烟尘采样部件深入烟气管道内采集测试用原烟气，将采集的测试用原烟气依次通过PM2.5收集部件以及可凝结颗粒物收集部件，实现PM2.5和可凝结颗粒物的数据采集，通过对烟气成分分析来判断固定源污染排放的状态，进而为固定源的排放控制提供依据，确保固定源的排放维持在较低水平，利于环境保护。采样枪通过采样头伸入烟气管道来收集测试用原烟气，并在采样枪和加热室作用下使得测试用原烟气维持在预设温度范围内实施PM2.5采集，冷凝管、第一缓冲瓶、第二缓冲瓶、第三缓冲瓶依次对流出多级撞击器的烟气实施降温，使得烟气内的气体凝结成颗粒物质，并被第四缓冲瓶收集，通过测量各缓冲瓶内固体物质的成分及质量来获得烟气内可凝结颗粒的数据。

作为优选，所述采样枪为夹套式结构，包括内筒、外筒、加热部，所述内筒为石英玻璃材质，外筒为不锈钢材质，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和毕托管。石英玻璃具有极低的热膨胀系数，高的耐温性，极好的化学稳定性，优良的电绝缘性，低而稳定的超声延迟性能，最佳的透紫外光谱性能以及透可见光及近红外光谱性能，并有着高于普通玻璃的机械性能，能有效适应采样枪内测试用原烟气高温、易反应的特性，外筒起到保护内筒、温湿度测定器以及毕托管的作用，防止采样枪因外力而损坏。温湿度测定器用于获得测试用原烟气的温度参数和湿度参数，毕托管用于测试烟气的流速，毕托管与内筒轴线平行设置，进而获得准确的烟气流量信息。