[发明专利]可凝结颗粒物CPM采样设备

说明书

技术领域

本发明涉及化工环保领域，特别涉及一种可凝结颗粒物CPM采样设备。

背景技术

美国环境保护署(U.S.EPA)对可凝结颗粒物(Condensable Particulate Matter,CPM)的定义为：在烟道条件下为气态，但是从烟囱排放后降温并稀释到大气中时发生凝结和/或反应而立即变为固态或液态颗粒物的物质。此类物质通常以冷凝核的形式存在，空气动力学直径小于1μm，属于微细颗粒物(Fine Particulate Matter，FPM，EPA定义空气动力学直径小于2.5μm的颗粒物为微细颗粒物)。

可凝结颗粒物对环境的影响主要缘由其物理形态及化学组成。从物理形态上看，可凝结颗粒物主要由气态物质凝聚而成，粒径一般小于1μm，以气溶胶的形式存在于环境空气中；从化学组成上看，这些颗粒上通常富集各种重金属(如As、Se、Pb、Cr等)和PAHs(多环芳烃)等污染物，多为致癌物质和基因毒性诱变物质，危害极大。对于环境，可凝结颗粒物能显著影响能见度，鉴于其对温度的敏感性，可能为霾的成因之一，由于其较大的比表面积且富集各种重金属，也为众多大气化学反应提供场所，并起到一定的催化作用。可凝结颗粒物对人体健康的危害有两个方面：一是可凝结颗粒物复杂的化学成分造成的危害，作为其他污染物的载体，能吸附多种化学组分随呼吸进入人体，并能使毒性物质有更高的反应和溶解速度，而且随着粒径的减小，可凝结颗粒物在大气中的存留时间和在呼吸系统的吸收率也随之增加；二是微细颗粒物可直接进入肺泡并在肺内沉积，被细胞吸收，侵入组织细胞，形成尘肺。

现有研究表明：第一，我国目前对于固定源颗粒物的测试结果(即可过滤颗粒物)不能代表固定源的真实排放情况；第二，可凝结颗粒物属于微细颗粒物且在PM10排放总量中所占份额较大，随着颗粒物粒径的减小其富集程度也逐渐增加。

因而，发明人认为，如果不对CPM的排放问题进行考量，势必会对环境造成负面影响，发明一种能对排放烟气中的CPM进行有效捕集的设备是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CPM采样设备，使得排放烟气中的CPM能够被分离、捕集下来，以供后续的分析检测。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种CPM采样设备，包含：一种可凝结颗粒物CPM采样设备，其特征在于，包含：

采样枪，用于采集被测烟气；

可过滤颗粒物FPM过滤装置，与所述采样枪连接，用于过滤掉所述采样枪采集的烟气中的可过滤颗粒物；

冷凝装置，与所述FPM过滤装置连接，用于对过滤掉所述FPM的被测烟气中的CPM进行冷凝；

吸收器，与所述冷凝装置连接，用于吸收被所述冷凝装置冷凝的CPM。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过采样枪采集被测烟气，并利用FPM过滤装置过滤掉被测烟气中的可过滤颗粒物，因为往往烟气温度会比较高，需要通过冷凝装置将过滤掉FPM的被测烟气的CPM进行冷凝，使得CPM变为固态或液态的颗粒状物质，最后利用吸收器吸收掉这些固态或液态的颗粒状物质，可以根据烟气采样体积和吸收器中增加的颗粒物重量，得到烟气中CPM的含量。因而，利用该设备可以将烟气中的CPM分离、捕集下来，以供后续的分析检测。

另外，所述采样枪包含伴热元件，伴热元件能防止烟气中的CPM遇冷变为固态或液态的颗粒状物质，以至于被FPM过滤装置过滤掉或粘附在冷凝管前的采样管路内壁上，影响测量的准确性。

另外，所述冷凝装置包含：

冷凝管，与所述FPM过滤装置连接；

水槽，与所述冷凝管连接并对所述冷凝管进行热交换；

循环泵，与所述水槽连接，用于对所述冷凝管与所述水槽内的水进行循环。

水槽内的水作为冷凝管的冷源，不断地与烟气进行换热，使烟气中的CPM被完全冷凝。

另外，所述冷凝装置还包含：压缩机，与水槽连接，用于对所述水槽内的水进行制冷。当水槽内的水温度过高，使得换热效果不理想时，可以利用压缩机对水槽内的水进行强制制冷，使水槽内的水温降低，提升换热效率。

另外，所述冷凝管包含：

内芯管，与所述FPM过滤装置连接，用于输送过滤掉所述FPM的被测烟气，且所述内芯管为螺旋形；

外管，容纳所述内芯管，分别与所述循环泵和所述水槽连接，与所述循环泵与所述水槽形成循环通路。

冷凝管的内芯管为螺旋形，即为蛇形冷凝管，烟气流经蛇形冷凝管时为螺旋形气流，冷凝的效果更佳。