[发明专利]可用于VOCs采样的多用途稀释通道固体颗粒采样系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种固定源烟气细颗粒物(PM_2.5)、可吸入颗粒物(PM₁₀)及挥发性有机 物(VOCs)稀释采样系统，特别涉及一种能够对固定源源排放的高温烟气进行稀释降温，采 用大气环境颗粒物采样方法进行颗粒物采样，并可平滑改变稀释比例、对采样设备进行远 程控制的稀释采样系统。属于环境监测领域。

技术背景

固定燃烧源排放是我国一次PM_2.5的主要来源之一，合理采集各类固定源排放的 PM_2.5，弄清其排放颗粒物的粒径分布及理化特征，对于分析大气污染物来源，制定科学有效 的PM2.5达标控制方案具有重要意义。

目前针对固定源烟气颗粒物的采样方法主要为直接采样法与稀释采样法两种。我 国则采用以直接采样法为基础的烟尘采样器(《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染 物采样方法GB/T16157-1996》)。该仪器是针对我国大气污染物排放标准中颗粒物的采样而 开发，直接采取高温烟道气中的颗粒物样品，忽略了烟道气排放至大气时与控制混合稀释 冷凝过程中形成的微粒及二次反应转化形成的颗粒物，同时该仪器也不能实现颗粒物的分 粒径采集。由于采集过程中用玻璃纤维滤筒捕集烟尘，这种材质含有较多的有机、无机杂质 会对颗粒物的后续化学分析产生不利影响，难以分析烟气颗粒物的化学组分。同时该方法 也不能采集挥发性有机物。

烟气稀释通道采样法的开发始于上世纪美国，国外学者率先将其应用于固定源排 放的研究。该方法是将高温烟气与洁净空气混合，冷却至大气环境温度，再按不同粒径采集 颗粒物。该方法能够模拟烟气排放至大气过程中的稀释、成核、冷凝、凝聚等过程，更准确地 反应了烟气中颗粒物的排放特征。稀释通道采样系统一般由烟气采样管、稀释混合系统，停 留室及采样系统等组成。早期的稀释采样系统稀释混合过程段长，进入停留室气量多，停留 室体积大，整个系统体积庞大，操作繁琐，在一定程度上限制了其在现场的应用。中国发明 专利(公开号CN1614385)涉及一种等速追踪固定源稀释采样系统，包括采样头、加热管、一 级稀释腔、二级稀释腔、停留室、采样器、数据采集器和皮托管等，该发明通过皮托管监测烟 道内的压力参数和计算机调节流量控制器，实现采样的全过程等速，但在采样过程中，由于 烟道内烟气速度的波动，系统的流量控制器和分流采样泵都处于变化状态，导致系统的不 稳定，测量结果出现偏差。中国发明专利(公开号CN1731127A)涉及一种固定燃烧源排放颗 粒物稀释采样系统，包括烟气进气部分、一级稀释系统、二级稀释系统、停留室和采样部分 等，该发明通过喷射稀释与多孔湍流稀释相结合的两级稀释系统，实现对烟气的稀释。一方 面该系统未对稀释气流进行加热，烟气与洁净空气的混合部位由于局部过冷效应导致颗粒 物过早凝结而使部分颗粒物损失，造成测量结果出现偏差。另一方面由于进入停留室的气 量不变，导致系统无法对停留时间进行控制。除此之外以上的稀释采样系统均采用喷射型 稀释方法，无法平滑过渡稀释比，且稀释气体和停留室罐体的温度无法控制使得不同季节 的采样结果存在较大的差异。

发明内容

本发明的发明目的在于针对上述现有固定源烟气采样设备存在的不足和缺陷，提 供一种固定源颗粒物及挥发性有机物稀释采样系统。该系统能够模拟固定源烟气排放至大 气过程中的稀释成核、冷凝、凝聚等过程。可采用大气环境颗粒物的粒径分级采样方法对颗 粒物进行采样。可实现稀释比及停留时间的动态控制，实现稀释比的平滑变化。停留室罐壁 有加热保温装置，可保证不同季节采样温度的一致性。可通过无线终端实现对设备的远程 控制及监控。系统设备集成度高、性能稳定、可自动控制并在无人值守的情况下进行采样。

为实现上述目的，本发明采用一种多用途稀释通道固体颗粒采样系统，该系统包 括数字等速采样烟枪、稀释停留系统、样品采集系统。

所述的数字等速采样烟枪由采样喷嘴(1)、加热采样管(2)、皮托管、液晶控制面板 (3)组成。加热采样管(2)的前端为采样喷嘴(1)，加热采样管(2)后设有液晶控制面板(3)， 皮托管是和加热采样管平行放置，一起被一个套管套着。所述液晶面板可显示烟气流速、温 度、压力等工况参数，并可提供数据接口与主机箱数据采集系统相连。