一种低浓度颗粒物采样检测装置和该装置的颗粒物采样头的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及大气\废气监测技术领域，尤其涉及一种低浓度颗粒物采样检测装置和该装置的颗粒物采样头。
【背景技术】
[0002]颗粒物或尘(Particulate Matter, Dust)，是指燃料和其他物质在燃烧、合成、分解以及各种物质在机械处理中所产生的悬浮于排放气体中的固体和液体颗粒状物质。城市中的细颗粒物绝大来自燃烧和工业生产等人为污染。尤其是可吸入颗粒物特别是粒径小于2.5ym(PM2.5)以下的部分，可直接达到人类肺部进入肺泡，并可能进入血液通往全身，细颗粒物富集大量的有毒重金属和有害有机物，并且粘附细菌和病毒，可吸入颗粒物1ym(PMlO)和细颗粒物(ΡΜ2.5)都会对人体健康产生严重不良影响。
[0003]煤炭燃烧、机动车尾气、建筑施工和道路扬尘和餐饮油烟排放是大气中颗粒物的主要来源。为加强污染源的排放管理，世界各国都制定了污染源的颗粒物的最大允许排放浓度限值和相关的分析测试技术规范。固定污染源颗粒物监测是我国节能减排重点控制的污染物指标，例如火电厂执行GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》、锅炉执行GB13271-2014《锅炉大气污染物排放标准》、工业炉窑执行GB9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》、水泥厂执行GB4915-1996《水泥厂大气污染物排放标准》、餐饮企业执行GB18483-2001《饮食业油烟排放标准》等污染源排放标准中都对颗粒物的最高允许排放浓度或排放速率作了明确的限值规定。
[0004]随着环境管理日趋严格及环境污染治理技术不断进步，各类污染源的颗粒物防治水平和能力大幅度改进，除尘设备的除尘效率逐渐提高，燃煤类污染源排气管道内颗粒物的排放质量浓度可低于30毫克/立方米(mg/m3)，大多数30万千瓦.小时(kW.h)机组以上的电厂采用了电袋复合除尘技术、脱销和脱硫除尘技术，颗粒物排放质量浓度已降低至约30mg/m3，有些甚至低于10mg/m3。目前国内并没有相关的低浓度颗粒物采样与测试技术，导致部分新标准制定低浓度排放限值难以得到有效执行，对我国大气颗粒物污染防治产生了不良影响。
[0005]例如，中国专利CN204255701U公开一种颗粒物采样滤筒夹装置，如图1所示，该装置包括滤筒安装管4，滤筒安装管4内安装有滤筒5，滤筒安装管4的一端通过连接座3与采样弯头2相连接，滤筒安装管4的另一端为能够与采样枪相连接的喇叭口 6。该专利在采样后直接对颗粒物采样滤筒夹装置整体进行称重，然后对比采样前后的重量即可精准地得到所采集的颗粒物重量，并进而计算出颗粒物的浓度；该装置整体采用钛合金材料制成。减少现场采样误差，提高颗粒物采样的精确率，且对于低浓度及超低超低浓度颗粒物采集效果更好。但是，该颗粒物采样滤筒夹装置存在如下缺点:
[0006]I)为保证测试准确性，整体采用钛合金材料制成，制造成本高，难度大；
[0007]2)采样嘴和采样弯管在每次测量均需清洗操作，清洗操作复杂，费时费力；
[0008]3)复杂烟气条件下，无法避免颗粒物或其他污染在外表面的吸附、腐蚀，测试过程中仍需要对外表面进行清洗；
[0009]4)现场测试需仔细清洗滤筒前采样弯管内表面并收集洗涤水，到实验室后转移入专用称量瓶，干燥后称量洗涤水中的颗粒物的质量，并将其计入颗粒物浓度。实验室操作复杂且耗费大量的人力、能源。
[0010]因此，有必要设计一种颗粒物采样检测装置，解决颗粒物质量浓度检测中采样操作复杂、准确性低、检出限较高的问题。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的多个方面在于提供一种低浓度颗粒物采样检测装置和该装置的颗粒物采样头，解决颗粒物质量浓度检测中采样操作复杂、准确性低、检出限较高的问题。
[0012]本实用新型的一方面提供一种颗粒物采样头，所述颗粒物采样头分为上下两部分，上半部分为双层采样头，下半部分包括不锈钢膜托和采样枪接头；所述双层采样头的内层为一体式内套采样滤芯，所述一体式内套采样滤芯主要包括采样管、锥型壳、滤膜和护网，所述双层采样头的外层为采样头护套和采样嘴；所述一体式内套采样滤芯置于所述采样头护套内，所述一体式内套采样滤芯通过采样管与最前端的采样嘴相连，所述一体式内套采样滤芯后端为一倒立的所述锥型壳，所述滤膜和护网位于所述锥型壳的开口位置，利用丝扣将一体式内套采样滤芯与所述采样头护套密封连接，所述颗粒物采样头的上、下半部分利用O型丝扣压盖将所述滤膜、护网一起压在所述不锈钢膜托上，实现密封连接，最后将整个所述颗粒物采样头与所述采样枪接头连接。
[0013]较佳地，所述颗粒物采样头的外径小于等于70毫米(mm)。
[0014]较佳地，所述滤膜直径范围为Φ60毫米(mm)至Φ25毫米(mm)。
[0015]较佳地，所述采样头护套由不锈钢材料或聚四氟乙烯制成。
[0016]较佳地，所述一体式内套采样滤芯的滤芯主体材质为轻质超薄材料制成，包括聚四氟乙烯等耐热塑料或铝合金。
[0017]较佳地，连接所述采样嘴的采样管在一体式内套采样滤芯的所述锥形壳内延长6mm以上。
[0018]本实用新型的另一方面还提供一种低浓度颗粒物采样检测装置，包括快接密封接头、采样枪、控制主机、温度传感器、皮托管流速仪、温度计和如权利要求1-6任意一项的所述颗粒物采样头，所述颗粒物采样头通过所述快接密封接头安装于所述采样枪的最前端的一侧，所述温度传感器和所述皮托管流速仪位于所述采样枪的最前端的另一侧，通过所述采样枪将所述颗粒物采样头、所述温度传感器和所述皮托管测压口组装位置较近且干扰较小并一起放置于所述烟囱或烟道内；所述温度传感器和所述皮托管流速仪分别用于实时监测所述烟囱或烟道内温度和废气流速。
[0019]较佳地，所述颗粒物采样头、所述温度传感器和所述皮托管流速仪放置于所述烟囱或烟道内时，所述颗粒物采样头正对气流，以便气流中的颗粒物吸附在所述颗粒物采样头的一体化内套采样滤芯的内表面或滤膜上。
[0020]本实用新型所提供的低浓度颗粒物采样检测装置，是一种双层嵌套滤膜采样装置，内层为一体式内套采样滤芯，具有轻量化、易使用的特点；外层为一个采样头护套，使采样装置适用于高温、高湿、高流速的恶劣环境条件，本实用新型简化了污染源颗粒物质量浓度现场检测的操作过程，无需使用高纯化学试剂清洗的采样装置内、外表面，减少了颗粒物采样测试误差来源，提高了的准确性和精密度，降低了检出限，解决了低浓度颗粒物浓度难以准确测试的问题。与现有技术相比，本实用新型具有适用范围广、免清洗、测试准确、操作简便等优点。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为现有技术中一种颗粒物采样滤筒夹装置的结构示意图；
[0023]图2为本实用新型一实施例的一种低浓度颗粒物采样检测装置的结构示意图；
[0024]图3为本实用新型另一实施例的一种颗粒物采样头的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0026]如图2所示，为本实用新型一实施例公开的一种颗粒物采样检测装置的结构示意图，本实施例的颗粒物采样检测装置是一种新的固定源排气中颗粒物测试用采样装置，该颗粒物采样检测装置包括双层嵌套采样头21、快接密封接头22、采样枪23、控制主机26、温度传感器27、皮托管流速仪28和温度计20。
[0027]其中，所述双层嵌套采样头21通过所述快接密封接头22安装于所述采样枪23的最前端的一侧，所述温度传感器27和所述皮托管流速仪28紧靠一起或分开且位于所述采样枪23的最前端的另一侧，通过所述采样枪23将所述双层嵌套采样头21、所述温度传感器27和所述皮托管流速仪28测压口组装位置较近且干扰较小并一起放置于所述烟囱或烟道29内。所述采样枪23中间为中空的采样孔24，所述采样孔24还连通采样管25，所述采样管25通过所述采样孔24连通烟囱或烟道29内部。所述温度传感器27与一温度计20相连，所述温度计20位于所述采样枪23露于所述烟囱或烟道29外面的部分。
[0028]本实施例中的所述温度传感器27和所述皮托管流速仪28分别实时监测所述烟囱或烟道29内温度和废气流速，所述控制主机26利用真空栗产生负压，在所述采样管25部位，利用流量计测量气体流量，利用电磁阀控制气体流量实现等速采样。
[0029]在本实用新型的另一实施例中，还公开一种颗粒物采样头，所述颗粒物采样头为一种双层嵌套采样头21，其内部结构具体如图3所示，所述双层嵌套采样头21包括:双层采样头、不锈钢膜托38和采样枪接头39。
[0030]所述双层嵌套采样头21分为上下两部分，上半部分为所述双层采样头，下半部分包括所述不锈钢膜托38和所述采样枪接头39，所述双层采样头的内层为一体式内套采样滤芯33，主要包括采样管25、锥型壳34、滤膜36和护网37。所述双层嵌套采样头21的外径小于等于7