[发明专利]一种固定源烟气排放可溶性盐的测试装置及方法

说明书

本发明涉及一种固定源烟气排放可溶性盐的测试装置及方法，包括高温采样系统、烟气冷凝过滤系统和采样控制系统，所述的烟气冷凝过滤系统包括高温滤膜夹(201)和冷凝过滤器(200)，所述的冷凝过滤器(200)包括冷凝盘管(202)、玻璃砂芯(203)、超纯石英砂(204)、锥形瓶(208)，所述的冷凝盘管(202)一端连接所述高温滤膜夹(201)，另一端连通锥形瓶(208)，所述的锥形瓶(208)上设有穿过冷凝过滤器(200)过滤管，所述的玻璃砂芯(203)和超纯石英砂(204)由下向上填充在过滤管内，过滤管顶部连接采样控制系统。与现有技术相比，本发明具有能够同时采集可凝结颗粒物和可溶性盐，并测定其中的主要成分等优点。

技术领域

本发明涉及一种烟气污染物的采样和检测，尤其是涉及一种固定源烟气排放可溶性盐的测试装置及方法。

背景技术

目前，国内对固定源颗粒类污染物排放的监测一般仅限于颗粒物(可过滤颗粒物)，是环保考核的主要指标之一。此外也有可凝结颗粒物的检测方法，但尚未纳入环保监管范围。

烟气排放的主要成分按照形态可分为固态、液态(液滴)、气态。在颗粒物采样中，通过加热将液态物质蒸发，然后用滤膜过滤的方式，对固态成分以及液滴中固态或蒸发过程析出的可溶盐成分进行捕集，共同作为颗粒物进行检测。气态成分中主要以二氧化硫、氮氧化物等分子形态存在。其中有一部分气态污染物(三氧化硫、铵盐、重金属)以气态、气溶胶态存在，由于其在排入大气后，环境温度、压力等的变化迅速凝结成颗粒，被称为可凝结颗粒物，是一次污染物PM_2.5的重要来源，通过烟气冷凝、滤膜捕集的方式进行检测。

烟气中的可溶性盐，是指烟气中可溶于水的无机成分，也可称为水溶性离子，根据其存在形态将其分为固态、气态、液态。其中固态和液态部分在颗粒采样中，纳入可过滤颗粒物的范畴(可溶于水的部分)。气态的可溶性盐，不包括SO₂、NOx，在可凝结颗粒物采样中，大部分得以捕集，其中直径更小的颗粒未能得到有效捕集。凝结核是指在凝结过程中起凝结核心作用的固态、液态和气溶胶颗粒，烟气排放的颗粒物是凝结核的主要来源之一，凝结核越多意味着更容易形成雾霾。按照凝结核成分性质可分为可溶性核、不溶性、混合体；按照尺寸分类，可分为巨核，半径大于1微米，大核，半径0.1～1微米，爱根核，半径0.005～0.1微米。

HJ 836-2017《固定污染源废气低浓度颗粒物的测定重量法》要求滤膜对0.3微米颗粒的捕集效率＞99.5％，0.6微米颗粒的捕集效率＞99.9％。因此尽管在可凝结颗粒物采样中，有高温滤膜和常温滤膜两层过滤，但是对于部分大核、爱根核范畴内的颗粒物(超细颗粒物)的捕集效果没有明确的效果。此外，由于烟气通过滤膜行程短，接触时间短，也会导致对超细颗粒物的捕捉不够充分。

综上所述，固定源排放中二氧化硫、氮氧化物、颗粒物三项常规污染物已经存在有效的监测手段。可凝结颗粒物等非常规污染物排放也有较为成熟的检测方式。更小尺度的超细颗粒物因其粒数更大，将越来越受到重视。

中国专利申请2017114052344公开了一种固定污染源排放三氧化硫与可凝结颗粒物测试装置及方法，采用后置过滤、选择性冷凝、恒温冷凝、末级过滤等技术。本装置与自动等速采样仪组成采样系统，可测量烟气中可过滤颗粒物、三氧化硫/硫酸雾、可凝结颗粒物排放浓度，单位是：mg·m^-3。同时可以定量分析可凝结颗粒物中无机组分与有机组分占比情况，定量分析无机组分中主要成分硫酸盐占比及其他各种离子浓度和比例，进而推断可凝结颗粒物的主要来源，为可凝结颗粒物控制排放技术研究提供技术支持。但是该装置无法对可溶性盐进行检测，因为可溶性盐中的一部分以超细颗粒物的形式存在，而从滤膜对不同粒径颗粒物的捕集效果看，这部分可溶性盐无法通过单纯滤膜过滤进行捕集。