顺序逐渐递减。其中东胜地区的排放因子是最高的，高达11. l〇4g/kg， 其次是银川地区，为6. 292g/kg。京西地区的排放因子是最低的，为2. 054g/kg ;颗粒物PM2.5 的排放因子按照东胜地区（l〇.724g/kg)、大同地区（3.638g/kg)、银川地区（3.299g/kg)、 织金地区（2. 602g/kg)、京西地区（I. 203g/kg)的顺序逐渐递减。对于型煤来说，颗粒物PMiq 的排放因子按照依然是东胜地区最高，为9. 609g/kg，其次是大同地区，为3. 754g/kg，银川 地区的最低，为0. 127g/kg ;颗粒物PM2. 5的排放因子东胜地区最高，为5. 516g/kg，其次是 大同地区，为2. 911g/kg，京西地区的最低，为0. 240g/kg。本研究的结果与其他研究的结果 比较相近，Bond等（2002)对挥发分为38. 8%的烟煤（产地：西雅图）进行测量，获得PM2. 5 排放因子为12g/kg。Chen等（2005)测量各种成熟度煤炭制成蜂窝煤燃烧的颗粒物排放因 子，烟煤平均为12. 911g/kg，次烟煤8. 001g/kg，无烟煤（挥发分为6. 68% )为I. 329g/kg。
[0075] 由于民用燃煤的燃烧温度较低，颗粒物的排放系数与煤中挥发分的含量有一定的 关系。一般来说，高挥发分含量的煤燃烧产生较多的颗粒物。研究还发现在同一种煤炉中 燃烧的烟煤比无烟煤的颗粒物排放系数高出20倍。煤燃烧是一个非常复杂的化学反应过 程，包括诸如煤中大分子的热裂解、键断裂、煤焦油的形成及其进一步的氧化等。在民用燃 烧这种温度较低和供氧不足的条件下，大部分煤焦油形成后没有燃烧分解而直接进入烟气 之中，构成了煤烟颗粒物的主要部分。这种情况在挥发分含量较高的烟煤燃烧时尤为明显。 本实验中无论是散煤还是型煤，东胜地区的颗粒物排放因子均是最高的，可能与其具有较 高的挥发份有关。
[0076] (2)离子元素排放特征
[0077] 对民用燃煤燃烧排放PM1。和PM 2.5样品不同离子进行分析，其结果如图4-7所 示。总体来看，散煤颗粒物离子含量高于型煤中颗粒物离子含量。散煤中含量较高的离子 为SO42，K+和Cl，其中银川地区这三种离子均是最高的，PM 1。中含量分别为3202. 17mg/ kg、2941. llmg/kg 和 1097.88mg/kg，PM2.5中含量分别为 1568.22mg/kg、1393. 19mg/kg 和 544. 15mg/kg，这可能是因为银川地区燃煤含量的硫含量较高所致；京西地区这三种离子的 排放因子是最低的，PM1。中含量分别为586. 02mg/kg、512. 93mg/kg和160. 77mg/kg，PM2.5中 含量分别为333. 12mg/kg、369. 18mg/kg和89. 07mg/kg。型煤中含量较高的离子为SO42， NH4+和Cl，其中织金地区型煤中SO42含量是最高的，PM i。和PM2.5中分别为1133. 44mg/kg 和807. 38mg/kg，其次是东胜地区，PM1。和PM 2.5中分别为572. 84mg/kg和260. 32mg/kg。从 离子排放量来看，煤烟颗粒物中酸性离子含量较高，表明煤烟颗粒物偏酸。
[0078] (3)元素排放特征
[0079] 对民用燃煤燃烧排放PM1。和PM2.5样品各元素进行分析，其结果如图8-11所示。民 用燃煤排放PM 1。和PM2.5中的各种元素分布表现出相同的规律。总体来看，散煤燃烧排放颗 粒物中元素总量高于型煤。散煤中含量较高的元素是K、S、Na、Zn等元素，Fe、Ca、Al、Pb、 B、T等元素的含量也较丰富。如东胜地区主要元素相对含量如图13,其中元素 K占全分析 元素量的69%，S占20%，Na占3%，Mn和Ni均占2%，其他元素共占4%。值得注意的是， 相比其他地区，东胜地区散煤燃烧排放PM 2.5中Co、Mn和Ni等的元素含量较高。其可能与 其地质形成有关。具体原因还有待进一步深入研究。型煤中含量较高的元素是S、K、Zn、Fe 等元素，Pb、Na、Ca、Al等元素的含量也较丰富。如东胜地区主要元素相对含量如图12,其 中元素 S占全分析元素量的69%，Fe占6%，Zn和Pb占5%，K占4%，其他元素共占5%。 其中织金地区型煤中S元素的排放因子是最高的，PM 1。和PM 2.5中分别为208. 928mg/kg和 162. 387mg/kg。东胜地区Mo元素的排放因子是最低的，PM1。和PM 2.5中分别为0. 003mg/kg 和0. 007mg/kg，表明Mo元素更易富集在PM2.5上。
[0080] 由以上测试结果可以看出，本发明的采样系统能够对民用炉燃煤烟气进行有效采 集，其分析结果准确可靠，从而能够为民用炉燃煤烟气污染物的形成机理以及预防提供一 定的参考依据。
[0081] 应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本 领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求 中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词"包含"不排除存 在未列在权利要求中的元件或步骤。单词第一、第二以及第三等的使用不表示任何顺序，可 将这些单词解释为名称。
【主权项】
1. 一种鼓风式民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统，包括： 烟道，烟气采集器，烟气稀释器以及颗粒物采集沉降室；所述烟道由第一烟道和第二烟 道组成，所述民用炉的排气口与所述第一烟道和第二烟道依次串联连接；所述烟气采集器 的第一端与所述烟气稀释器连接，第二端以面向烟气流动方向的方式设置在所述第二烟道 内；所述烟气稀释器与所述颗粒物采集沉降室相连；所述颗粒物采集沉降室中设置有颗粒 物采样器，其中， 所述民用炉的进气口设置有鼓风机；所述鼓风机与所述民用炉的进气口的连接处设置 有统计所述鼓风机送风量的流量计。2. 根据权利要求1所述的采样系统，其中，所述流量计与所述鼓风机之间还连接有变 频器。3. 根据权利要求2所述的采样系统，其中，所述鼓风机的进气口设置有滤尘网；所述鼓 风机的出气口设置有网格状气栅。4. 根据权利要求1所述的采样系统，其中，所述第一烟道和第二烟道之间的夹角α为 120-140。 。5. 根据权利要求1所述的采样系统，其中，所述烟气稀释器包括依次相连的进气口、稀 释部分和排气口，其中， 所述进气口与所述烟气采集器相连，所述排气口与所述颗粒物采集沉降室相连； 所述稀释部分包括稀释通道、空气压缩机和空气过滤器，环境空气经所述空气压缩机 压缩后进入空气过滤器过滤除去颗粒物，过滤后的洁净空气进入稀释通道对烟气进行稀 释。6. 根据权利要求1所述的采样系统，其中，颗粒物采样器包括依次连接的切割器、采样 栗以及排气管路，所述排气管路的末端伸出所述颗粒物沉降室。7. 根据权利要求6所述的采样系统，其中，所述切割器为ΡΜ2.5切割器和/或PMi。切割 器。8. -种应用权利要求1~7项中，任一项所述的采样系统进行燃煤烟气颗粒物采样的 方法，包括如下步骤： 将民用炉的进气口通过流量计与鼓风机连接； 将民用炉的排气口与烟道连接，并开启鼓风机，将烟气送入烟道； 将烟气采集器伸入烟道内，使其一端的采样喷嘴正对烟气气流方向，进行烟气采集； 将采集的烟气送入烟气稀释器中进行稀释； 将稀释后的烟气送入颗粒物采集沉降室中进行采样。9. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述烟气在烟气稀释器中被稀释20-200倍。10. 根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述稀释后的烟气温度为50°C以下。
【专利摘要】本发明公开了一种鼓风式民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统，通过在民用炉的进气口设置鼓风机，以及在鼓风机与民用炉的进气口的连接处设置统计鼓风机送风量的流量计，在获得稳定进风量的同时，还进一步达到了对烟气进行稀释的技术效果。进一步的，本发明通过采用上述技术手段为颗粒物采样系统提供了稳定的采样烟气样本，进而为获取高精度的采样数据提供了有力的技术支持。此外，本发明还公开了利用上述采样系统进行采样的方法。本发明所述采样系统结构简单，操作简便，能对民用炉燃烧产生的烟气进行采集，并获得高精度的采样数据，方便进一步的将数据进行分析及对比。
【IPC分类】G01N1/20, G01N1/24
【公开号】CN105258979
【申请号】CN201510753182
【发明人】杨小阳, 耿春梅, 任丽红, 张玮琦, 顾涛, 毕方
【申请人】中国环境科学研究院
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月6日