一种基于二氧化碳浓度控制的pm2.5源解析采样装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境监测设备领域，一种针对固定燃烧源排放颗粒物采样系统，特别是用于采集PM2.5的专用设备。
【背景技术】
[0002]PM2.5是一种可吸入肺中的细颗粒物，它的直径小于2.5微米，它约占可吸入颗粒物PMlO的80%。而化石燃料燃烧过程中会产生大量颗粒物，直接排放到空气中，会危害人体健康，造成大气污染和破坏生态环境，特别是烟气中PM2.5微细颗粒物，会在大气中长期停留，对人体健康和大气环境影响更大，现有技术主要集中在对PM2.5细颗粒物进行处理的除尘，实际应用效果到底如何并无明确的测试数据，这就涉及到对固定污染源PM2.5采样分析的技术。
[0003]PM2.5采样装置一般包括烟气进气部分、稀释空气部分、稀释混合部分与采样部分，其中稀释空气部分和稀释混合部分是实现烟气和大气混合的装置，其目的是模拟烟气从排放口出来后与大气的混合过程，捕集的颗粒物可近似认为是污染源排放颗粒物在大气中的真实状态，其关键是控制烟气和环境空气的稀释比。
[0004]目前常用的办法是通过将稀释空气进气管道连接流量计实现，例如专利号200510086292.6的发明专利涉及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，该发明通过多孔湍流稀释与喷射稀释相结合的两级稀释系统，加强烟气和空气的混合。由于烟道的烟气流量存在波动，特别当流量波动比较大的时候，不对空气流量和进行及时调节，直接影响测量的精度；同时，高温的烟气和常温的空气混合，混合后的体积和也会存在一定的变化，造成测量结果出现偏差，因而这种结构的采样装置无法实现对稀释比的精确控制。在采样系统中，两路采样分别与停留室采样孔相连，均由切割器、采样膜、调节阀、转子流量计、采样泵组成，这种结构虽然可以采样不同直径的颗粒物，但是采样通道较少，不利于分析颗粒物中的各种成分，同时，各种装置的重复对设备内部的布局、设备的利用率、设备的外观都有不利的影响。
【发明内容】
[0005]要解决的技术问题
[0006]针对现有技术中存在的烟气采样方式单一，无法精确控制稀释比，进而模拟污染源排放颗粒物在大气中的真实状态的问题，本发明提供了一种基于二氧化碳浓度控制的PM2.5源解析采样装置，它可以实现精确采样和颗粒物老化的仿真。
[0007]技术方案
[0008]本发明的目的通过以下技术方案实现。
[0009]一种基于二氧化碳浓度控制的PM2.5源解析采样装置，包括烟气采集组件、混合停留室、PM切割器、采样分析单元，烟气采集组件连接至混合停留室，混合停留室通过PM切割器连接至采样分析单元，还包括第二流量计、空气输送单元，第二流量计设置连接在烟气采集组件和混合停留室之间，空气输送单元包括气泵、空气过滤器、缓冲罐、第一比例阀、第一流量计，气泵通过空气过滤器连接至缓冲罐，缓冲罐通过第一比例阀连接至第一流量计，第一流量计连接至混合停留室，还包括三个二氧化碳检测单元及检测气泵，烟气采集组件、空气输送单元、混合停留室分别连接至二氧化碳检测单元后再连接至检测气泵。
[0010]上述的基于二氧化碳浓度控制的PM2.5源解析采样装置，二氧化碳检测单元由酸性干燥剂、高效微粒过滤器、标定装置、CO2分析仪、球阀、质量流量计组成，CO2分析仪设置有两个入口，酸性干燥剂通过高效微粒过滤器连接至CO2分析仪的入口位置，标定装置连接至CO2分析仪的另一入口位置，CO2分析仪出口通过球阀连接至质量流量计，质量流量计连接至检测气泵。
[0011]上述的基于二氧化碳浓度控制的PM2.5源解析采样装置，还设置有第三流量计、排空管路和第四流量计，第三流量计设置连接在混合停留室和PM切割器之间，排空管路设置在混合停留室上，由混合停留室引出依次包括第二比例阀、第四流量计和微粒物过滤器。
[0012]上述的基于二氧化碳浓度控制的PM2.5源解析采样装置，采样分析单元具体包括分流腔、PM分析仪、PM采集器、球阀、流量计、采样泵，分流腔分别连接至PM分析仪和PM采集器，PM采集器依次通过球阀、流量计与采样泵连接。
[0013]上述的基于二氧化碳浓度控制的PM2.5源解析采样装置，所述的烟气采集组件由采样探头、加热采样探杆、烟气传感器单元、皮托管、压差变送器组成，皮托管、压差变送器能够测量烟气流速。
[0014]上述的基于二氧化碳浓度控制的PM2.5源解析采样装置，混合停留室中烟气的停留时间不少于8秒，混合停留室内设置有监测传感器。
[0015]有益效果
[0016]相比于现有技术，本发明的优点在于:
[0017]1、本专利采用的是传统的固定污染源采样方式，可在现有产品上改进加工，制作难度降低，成本较低，易于推广。
[0018]2、本专利中，稀释气体进入通过气泵，经空气过滤器进入，去除稀释气体中的影响因子，保证采用精确性，同时，加装第一流量计，对稀释气体流量进行控制，实现稀释比的精确控制。本专利中，在空气过滤器之后、第一比例阀之前设置缓冲罐，起到稳定流经第一流量计气流的作用，解决了气泵经空气过滤器导致的气流不稳定的问题。本专利可以根据各流量计及检测单元的参数，通过调节比例阀的开度调节稀释空气进气量，适用于烟气等速采样环境，到达精确控制稀释比的目的。
[0019]3、本专利利用烟气稀释前后0)2不发生化学反应的特点，在烟气采集组件、空气输送单元、混合停留室位置分别设置对应的二氧化碳检测单元，可以检测、计算混合前后CO2浓度比得到烟气与空气的稀释比，从而使得系统更加准确可控，从而保证稀释比恒定。
[0020]4、因为固定源烟气排放至大气中有成核、凝聚、老化等过程，所以稀释样气进入停留室到稳定需要一定的时间。在停留室的出口增加流量调节单元，主要有比例阀、文丘里流量计、高效微粒过滤器组成。控制器根据测量停留室内气体的流量，实时自动控制流量调节单元的比例阀，控制流量调节单元的流量，不仅使得稀释样气从流入停留室到流出停留时间可控，而且进入PM切割器的流量稳定，保证样本的可靠。
[0021]5、本发明在停留室末端增设第三、第四流量计，通过停留室传感器对其中的参数进行实时监测，并调整停留室流出气体的量，选择恰当的采样流量和排空流量，既保证了停留时间，同时不会在停留室内过多停留气体，保持体系的压力稳定，提高采样精度。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的整体结构示意图。
[0023]图中:1、烟气管道，2、采样探头，3、皮托管，4、压差变送器，5、加热采样探管，6、第二流量计，7、稀释槽，8、停留室，9、烟气温度传感器，10、第一流量计，11、二氧化碳检测单元，12、第一比例阀，13、高效微粒物过滤器，14、活性炭过滤器，15、气泵，16、缓冲罐，17、停留室传感器，18、第三流量计，19、PM切割器，20、第二比例阀，21、第四流量计，22、微粒物过滤器，23、分流腔，24、PM分析仪，25、PM采集器，26、球阀，27、流量计，28、采样泵，29、酸性干燥剂，30、高效微粒过滤器，31、标定装置，32、0)2分析仪，33、球阀，34、质量流量计，35、检测气泵，36、控制单元。
【具体实施方式】
[0024]下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
[0025]实施例1
[0026]如图1所示，本实施例的基于二氧化碳浓度控制的PM2.5源解析采样装置，包括烟气采集组件、混合停留室、PM切割器19、采样分析单元。
[0027]烟气采集组件是采集烟气的单元，直接设置在污染源的管道内，采集管道内的烟气；混合停留室是烟气和稀释气体相互混合并停留的区域，具体包括稀释槽7和停留室8，稀释槽7和停留室8之间相互连通，烟气采集组件连接至稀释槽7，停留室8再通过PM切割器19连接至采样分析单元。