[实用新型]适合火电厂超净排放的TEOM微量振荡天平粉尘浓度仪

说明书

为解决现有技术的不足,本实用新型提供了适合火电厂超净排放的TEOM微量振荡天平粉尘浓度仪,包括：电源U1,LCD,温度A/D U2,固态继电器U3U5,线圈驱动器U4,主控芯片U6,DC‑DC升压器U7,4‑20mA驱动U8,湿度传感器U9,线性霍尔传感器U10,仪用放大器U11,485驱动器U12,温度探头PT100,除湿器DE,振荡线圈L,加热器HEATER。

技术领域

本实用新型主要涉及火电厂污染物排放监测领域，具体是适合火电厂超净排放的TEOM微量振荡天平粉尘浓度仪。

背景技术

大气中的粉尘浓度是环境在线监测的一个热点，粉尘导致能见度降低、引起雾霾现象，尤其是细度为PM2.5和 PM10的粉尘，它们粒径小、面积大、活性强、易附带有毒有害物质(重金属、持久性有机物等)、在大气中的停留时间长、输送距离远，这些粉尘会干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。因此，从各个环节实时监测粉尘浓度，对掌握大气粉尘的污染水平、变化趋势以及政府决策显得非常重要。火电厂的粉尘排放则是大气粉尘污染的一个重要污染源，火电厂排放出来的粉尘会依据环保法规《环境空气质量标准》(GB3095－2012)进行严密监控。

目前对气体中粉尘浓度的监测方法中，常用的方法有人工滤膜称重法、光散射法、压电晶体法、β射线法和振荡天平法。光散射法、压电晶体法、β射线法属于间接测量法，人工滤膜称重法和振荡天平法属于直接测量法。

人工滤膜称重法特点：日均浓度检出限较低，准确度较高，其滤膜可用于组分分析，但是，该仪器维护工作量较大，需要花费大量人工和交通工具来完成分析过程，且质量控制较烦琐，容易引起人为测量误差。因此，该方法只适合人工采样，不适合连续监测。

光散射法特点：当光束通过含粉尘空气时，发生衍射，一部分光线偏离原来的传播方向，在一定的立体角内，散射光强与粉尘浓度呈一定的比例关系，通过测量散射光强，可以得出粉尘浓度。优点是体积小、重量轻、价格便宜、适用面广，光散射法的缺点是光路易受被测粉尘污染，需要定期用洁净空气冲洗镜面，最低检出限低。光散射法的测量结果与灰尘的粒度、密度、形状、反射率、水分等因素有关，特别是粒度和颜色对测量结果影响明显。光散射法不适合低浓度的情况，因为当空气中的粉尘浓度较低时(浓度在30 mg/m³以下的情况)，在小区域体积内(当光束播距离较短)时，光的衰减对含尘空气粉尘浓度是不敏感的。在这种情况下的测量系统既要很灵敏，还要有很大的动态范围是非常困难的。

压电晶体法特点：将粉尘采集在石英谐振器的电极表面上，因电极上增加了粉尘质量，使其振荡频率发生变化，根据频率变化，可测出空气中粉尘的浓度。优点是成本低，缺点是精确度差，湿度对测量结果影响较大。

β射线法特点：当β射线通过介质时，粒子与介质中的电子相互碰撞损失能量而被吸收，它测量的是β射线通过物质时的衰减特性。后者与粉尘的成分、粒径、及其在滤膜上的分布状况是有一定关系的，通过与参比滤膜的对比，计算出一段时间内粉尘的浓度。β射线法是一种间接的测量方法，其原理简单，容易操作与维护。但最小仅可测量到小时均值，无法实现在线实时监测，且滤膜无法用于组分分析。同时，由于β射线无法分辨水滴与粉尘的区别，通常仪器工作的湿度条件只能小于95%，我国南方潮湿多雨的天气会严重影响测量结果。

振荡天平法特点：它的测量是基于质量的惯性特性，这是在无重力条件下测量质量的一种方法。TEOM基于锥形元件微量振荡天平原理，此锥形元件于其自然频率下振动，振荡频率由此振荡器件的物理特性、参加振荡的滤膜质量、沉积在滤膜上的粉尘质量决定，当充满粉尘的空气流人空锥形管时，微粒则聚集在滤膜上，通过测定整个系统频率的变化，可测得一段时间内滤膜质量的差异，通过计算可得出一段时间内的粉尘浓度。TEOM是一种直接测量空气中粉尘浓度的方法，其灵敏度、准确度、最低检出限，都较其他测量方式优良，缺点是价格较贵。