本实用新型涉及大气污染控制技术领域，特别涉及一种高湿气体液固相物采样装置。
背景技术：
近年来，我国雾霾天气频发，引起全国广泛重视。一种研究表明，硫酸盐是重污染天气形成的主要驱动因素，大气细颗粒物PM2.5中，硫酸盐质量占比达20%以上。随着PM2.5污染程度增大，硫酸盐是PM2.5中相对比重上升最快的成分，硫酸盐来源研究是雾霾研究的关键问题之一。重污染期间，硫酸盐主要是由SO2和NO2溶于空气中的“颗粒物结合水”，颗粒物结合水指PM2.5在相对湿度较高的环境下潮解所吸附的水分。另一种基于其他地区的经典大气化学理论认为，硫酸盐形成于云水环境，由于云中的液体水含量远高于颗粒物结合水，通常高出千倍以上，颗粒物结合水中的反应相比于云水中的硫酸盐生成反应相比，可以忽略。
上述两种研究结果相差较大，但具有相同的共同点，即大气中硫酸盐形成需要水环境。燃煤电厂进行超低排放改造，石灰石-石膏湿法脱硫工艺作为经典烟气脱硫技术被广泛应用，在SO2减排上成效显著。但热烟气经过湿法脱硫装置后转变为饱和湿烟气，外排至大气中，一定区域内、一定程度上增加了大气湿度，是否对大气中硫酸盐的形成产生影响尚无定论。因此，研究燃煤电厂超低排放后对大气环境的影响，需对其外排烟气进行采样研究。
目前，针对燃煤电厂大气污染物成分的采样监测设备种类繁多，如SO2、NOX、烟尘、雾滴等采样监测设备，都是针对具体某种污染物进行采样，如申请号为201610587584.6的中国专利，对燃煤电厂外排液固相污染物全采样方法未见报道，对其成分的分析仅限于限排指标，其他有害而非限排指标少有人关注。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的高湿气体液固相物采样装置。
本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种高湿气体液固相物采样装置，其特征在于，包括采样头、伴热采样管、样品收集系统和采样器，所述采样头与伴热采样管连接，所述伴热采样管分别与样品收集系统和采样器连接，所述样品收集系统与采样器连接；所述采样头包括皮托管、采样嘴和滤筒，所述皮托管与伴热采样管连接，所述采样嘴与滤筒连接，所述滤筒与伴热采样管连接；所述样品收集系统包括一级收集瓶、二级收集瓶、三级收集瓶和干燥装置，所述一级收集瓶、二级收集瓶、三级收集瓶和干燥装置依次连接，所述伴热采样管与一级收集瓶连接，所述干燥装置与采样器连接。结构设计合理，可对高湿烟气等液固相污染物进行采样分析，实用性强。
进一步而言，所述干燥装置包括进气口、出气口、隔板、气流通道、干燥剂和水蒸气检验装置；所述进气口和出气口均设置在干燥装置的底部，所述进气口位于干燥装置的一侧，所述出气口位于干燥装置的另一侧，所述进气口与三级收集瓶连接，所述出气口与采样器连接；所述隔板设置在干燥装置的内部，所述气流通道设置在隔板的上部；所述干燥剂和水蒸气检验装置均位于干燥装置内，所述干燥剂位于气流通道的下方，所述水蒸气检验装置位于出气口的端部。干燥装置用于充分干燥取样气体，干燥过程中，气体从三级收集瓶排出后由进气口进入干燥装置中，气体通过干燥剂进行一次干燥，之后经过气流通道并通过干燥剂进行二次干燥；最终，气体经过水蒸气检验装置并通过出气口进入采样器中。水蒸气检验装置用于验证烟气中的水蒸气是否被干燥剂完全吸收。若水蒸气检验装置不显示颜色，则烟气中的水蒸气被完全吸收；若显示颜色，则需更换干燥装置，并增加干燥装置中干燥剂的量，确保烟气中的水蒸气被完全吸收。
进一步而言，所述三级收集瓶内设置有多孔玻板。用于收集高湿气体中的液相物、气溶胶和有机物等。
进一步而言，所述样品收集系统中设置有温控装置，所述温控装置用于控制样品收集系统的温度，所述温控装置具有分区控温的功能，其控温范围为-20℃~100℃。温控装置可以分别调整三个收集瓶对应的区域温度，增加冷凝水的收集量。
一种如上所述的高湿气体液固相物采样装置的采样方法，其特征在于，所述采样方法的步骤如下：
a、将各个仪器设备连接好，采样时，启动电源，伴热采样管、温控装置以及采样器开始工作，打开样品收集系统，根据需要调节样品收集系统的温度，设定好采样器的运行参数；
b、高湿气体经采样嘴进入采样头，颗粒物被滤筒拦截，高湿气体透过滤筒进入伴热采样管；
c、伴热采样管保持高湿气体不冷凝，之后，高湿气体进入样品收集系统；
d、温控装置已将温度调整至适合高湿气体冷凝的温度，由于温差大，蒸气态的高湿气体在一级收集瓶中冷凝，收集液相物，气体通过一级收集瓶后在二级收集瓶中继续冷凝，收集液相物，然后进入三级收集瓶，冷凝收集液相物、气溶胶和有机物，气体中水蒸气呈不饱和态，进入干燥装置；
e、干燥装置中填充的干燥剂进一步吸收气体中的水蒸气，根据尾部设置的水蒸气检验装置判断气体中水蒸气是否被干燥剂吸收完全；
f、干燥后的气体进入采样器，计量采样气体干态体积；
g、采样量达到要求后，采样结束，记录数据；
h、采样步骤重复a~g。
进一步而言，采样过程中，采用皮托管测量气体动压、静压，根据相关烟气参数计算气体流速。高湿气体通过皮托管进入采样器，测量气体的相关参数。
操作简单，可对燃煤电厂外排液固相污染物实行全采样、全分析，对高湿烟气成分的分析不仅限于限排指标，对其他有害而非限排指标也可进行分析，科技价值高。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：1、作为一种高湿气体液固相物全成分采样技术，填补国内技术空白；2、装置构造简单、技术成熟、成本低、操作方便、成套组装；3、科技价值高，实用性强，具有广泛的推广应用价值。
附图说明
图1是本实用新型实施例的整体结构示意图。
图2是本实用新型实施例中一级收集瓶和二级收集瓶的结构示意图。
图3是本实用新型实施例中三级收集瓶的结构示意图。
图4是本实用新型实施例中干燥装置的结构示意图。
图中：采样头1、皮托管1-1、采样嘴1-2、滤筒1-3、伴热采样管2、样品收集系统3、一级收集瓶3-1、二级收集瓶3-2、三级收集瓶3-3、干燥装置3-4、进气口3-4-1、出气口3-4-2、隔板3-4-3、气流通道3-4-4、干燥剂3-4-5、水蒸气检验装置3-4-6、采样器4。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1至图4，一种高湿气体液固相物采样装置，包括采样头1、伴热采样管2、样品收集系统3和采样器4，采样头1与伴热采样管2连接，伴热采样管2分别与样品收集系统3和采样器4连接，样品收集系统3与采样器4连接。
采样头1包括皮托管1-1、采样嘴1-2和滤筒1-3，皮托管1-1与伴热采样管2连接，采样嘴1-2与滤筒1-3连接，滤筒1-3与伴热采样管2连接；样品收集系统3包括一级收集瓶3-1、二级收集瓶3-2、三级收集瓶3-3和干燥装置3-4，一级收集瓶3-1、二级收集瓶3-2、三级收集瓶3-3和干燥装置3-4依次连接，伴热采样管2与一级收集瓶3-1连接，干燥装置3-4与采样器4连接。
干燥装置3-4包括进气口3-4-1、出气口3-4-2、隔板3-4-3、气流通道3-4-4、干燥剂3-4-5和水蒸气检验装置3-4-6；进气口3-4-1和出气口3-4-2均设置在干燥装置3-4的底部，进气口3-4-1位于干燥装置3-4的一侧，出气口3-4-2位于干燥装置3-4的另一侧，进气口3-4-1与三级收集瓶3-3连接，出气口3-4-2与采样器4连接；隔板3-4-3设置在干燥装置3-4的内部，隔板3-4-3将干燥装置3-4的内部分成两个部分，其中，进气口3-4-1与一个部分连通，出气口3-4-2与另一个部分连通；气流通道3-4-4设置在隔板3-4-3的上部，用于气体从一个部分进入另一个部分；干燥剂3-4-5和水蒸气检验装置3-4-6均位于干燥装置3-4内，干燥剂3-4-5位于气流通道3-4-4的下方，用于充分干燥气体；水蒸气检验装置3-4-6位于出气口3-4-2的端部，用于检验气体是否已充分干燥。
一级收集瓶3-1和二级收集瓶3-2用于收集高湿气体中的冷凝水，三级收集瓶3-3用于收集高湿气体中的液相物、气溶胶和有机物等，三级收集瓶3-3内设置有多孔玻板。
样品收集系统3中设置有温控装置，温控装置用于控制样品收集系统3的温度，温控装置具有分区控温的功能，其控温范围为-20℃~100℃。
一种如上所述的高湿气体液固相物采样装置的采样方法，采样方法的步骤如下：
a、将各个仪器设备连接好，采样时，启动电源，伴热采样管2、温控装置以及采样器4开始工作，打开样品收集系统3，根据需要调节样品收集系统3的温度，设定好采样器4的运行参数；
b、高湿气体经采样嘴1-2进入采样头1，颗粒物被滤筒1-3拦截，高湿气体透过滤筒1-3进入伴热采样管2；
c、伴热采样管2保持高湿气体不冷凝，之后，高湿气体进入样品收集系统3；
d、温控装置已将温度调整至适合高湿气体冷凝的温度，由于温差大，蒸气态的高湿气体在一级收集瓶3-1中冷凝，收集液相物，气体通过一级收集瓶3-1后在二级收集瓶3-2中继续冷凝，收集液相物，然后进入三级收集瓶3-3，冷凝收集液相物、气溶胶和有机物，气体中水蒸气呈不饱和态，进入干燥装置3-4；
e、干燥装置3-4中填充的干燥剂3-4-5进一步吸收气体中的水蒸气，根据尾部设置的水蒸气检验装置3-4-6判断气体中水蒸气是否被干燥剂3-4-5吸收完全；
f、干燥后的气体进入采样器4，计量采样气体干态体积；
g、采样量达到要求后，采样结束，记录数据；
h、采样步骤重复a~g。
采样过程中，采用皮托管1-1测量气体动压、静压，根据相关烟气参数计算气体流速。
伴热采样管2在加热过程中保证高湿烟气不冷凝，并且加热滤筒1-3，使之在整个采样过程中保持干燥。
水蒸气检验装置3-4-6用于验证烟气中的水蒸气是否被干燥剂3-4-5完全吸收。若水蒸气检验装置3-4-6不显示颜色，则烟气中的水蒸气被完全吸收；若显示颜色，则需更换干燥装置3-4，并增加干燥装置3-4中干燥剂3-4-5的量，确保烟气中的水蒸气被完全吸收。
虽然本实用新型以实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本实用新型的保护范围。