负压封闭式民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统及采样方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境监测领域，涉及一种民用炉中燃煤燃烧所产生烟气的负压封闭式民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统以及利用该系统的采样方法。
【背景技术】
[0002]随着经济的快速发展，我国的大气环境质量正面临着严峻的挑战。据中央气象台统计，自2011年10月以来，辽宁、河北、河南、山东、甘肃等多省市，都出现过能见度极差的雾霾天气，90%的省会城市细颗粒物严重超标。不仅影响了航班、高铁、高速公路等公共交通的运行，交通事故频发，还导致呼吸系统、心脑血管系统疾病频发。气象专家和医学专家认为，细颗粒物造成的雾霾天气对人体健康的危害甚至要比沙尘暴更大。
[0003]细颗粒物污染对人体健康的影响是多方面的，主要影响呼吸系统和心血管系统。细颗粒物可以穿透人体呼吸道的防御毛发状结构进入人体内部，引发疾病。细颗粒物对心血管系统也可以产生毒性作用。它主要通过两条途径危害人体的心血管:一是通过引起炎症反应及继发的高凝状态，二是改变自主神经功能。人体吸入细颗粒物后可能会引发机体的一系列急性应激反应，并改变循环系统功能，从而导致心血管系统疾病的发生。国外大量流行病学研究资料表明，可吸入颗粒物的浓度的上升与疾病的发病率、死亡率的关系很密切，其中尤其是和呼吸系统疾病和心脏病。
[0004]燃煤采暖炉经济又实惠，对于没有集中供暖和不具备燃气采暖条件的城乡接合部和广大的农村地区，采暖费用较低的燃煤采暖炉是理想的选择，因此得以广泛的应用。但是该种采暖炉几乎没有采取任何的污染控制措施，燃煤产生的烟气都是直接排放到大气中，造成大气污染。研究表明，燃煤取暖造成的空气污染对儿童肺功能有明显损伤作用。细颗粒物进人肺部，并沉积于肺泡，而且粒子越小，越容易吸附一些对人类有害的重金属、有机物、细菌和病毒，增加发病率和死亡率，危害呼吸系统和心血管系统，改变免疫功能，增加癌患，如肺癌等。
[0005]因此，如何采集民用炉污染源排放的颗粒污染物，对污染物排放进行管理与控制，具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0006]为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种对民用炉燃煤烟气燃烧所产生烟气中的颗粒物进行采集的系统和方法，为民用炉燃煤烟气污染防控提供参考依据。
[0007]—方面，本发明提供了一种负压封闭式民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统，包括烟道，烟气采集器，颗粒物采集沉降室、引风机、吹风机以及空气过滤器，烟道由第一烟道和第二烟道组成;第二烟道的第一端与第一烟道的一端连接;第二烟道的第二端与引风机连接；吹风机通过空气过滤器与第二烟道的第一端连接;烟气采集器的第一端与颗粒物采集沉降室相连，第二端以朝向第二烟道第一端的方向设置在第二烟道内；颗粒物采集沉降室中设置有颗粒物采样器，其中，还包括，设置有进风口及引风口的炉罩，负压封闭式民用炉位于炉罩内；炉罩的引风口与第一烟道的另一端连接。
[0008]可选地，根据本发明的采样系统，所述炉罩内设置有气压传感装置，所述进风口设置有自动风阀;所述气压传感装置与所述自动风阀信号连接。
[0009]可选地，根据本发明的采样系统，所述炉罩的进风口设置有鼓风机。
[0010]可选地，根据本发明的采样系统，所述进风口设置有滤尘网。
[0011]可选地，根据本发明的采样系统，所述第一烟道和第二烟道之间的夹角α为120-140。。
[0012]可选地，根据本发明的采样系统，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。
[0013]可选地，根据本发明的采样系统，所述切割器为ΡΜ2.5切割器和/或PMiq切割器。
[0014]另一方面，本发明提供了一种应用如前所述的采样系统进行民用炉燃煤烟气颗粒物采样的方法，包括如下步骤:
[0015]将炉罩的引风口与烟道连接，并开启与烟道相连的引风机，将烟气引入烟道；
[0016]开启与烟道相连的吹风机与空气过滤器，将空气经净化后送入烟道以对烟气进行稀释；
[0017]将烟气采集器伸入烟道内，使其一端的采样喷嘴正对稀释后的烟气气流方向，进行烟气采集；
[0018]将采集的烟气送入颗粒物采集沉降室中进行采样。
[0019]可选地，根据本发明的采样方法，所述烟气被稀释20-200倍。
[0020]可选地，根据本发明的采样方法，所述稀释后的烟气温度为50°C以下。
[0021]本发明所述采样系统结构简单，操作简便，能够对民用炉燃烧产生的烟气进行采集，并通过稀释沉降，对烟气中的颗粒物进行采集和后续分析，为污染防治提供支撑。进一步的，本发明通过将民用炉罩扣在炉罩中，利用烟道中的负压将民用炉包裹在负压环境中，进而达到充分采集由民用炉散发出的烟气的技术效果。此外，处于负压环境中的民用炉通过炉罩的进气口能够获得燃烧所需的充分的氧气，进而为避免负压环境下炉膛内缺氧提供了有力的技术支持。
[0022]进一步的，本发明通过在炉罩内设置有气压传感装置，并利用其产生的感应信号控制自动风阀的开启与关闭，自动风阀仅在炉罩内的气压低于炉罩外部气压时开启；为避免发生烟气外漏提供了有力的技术支持。
[0023]进一步的，鼓风机的设置，为促进炉罩内的空气流动，及避免烟气外泄提供了更进一步的技术支持。
【附图说明】
[0024]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中:
[0025]图1为本发明实施例1中所述采样系统的组成示意图；
[0026]图2为本发明实施例2中所述采样系统的组成示意图；
[0027]图3为本发明实施例3中所述采样系统的组成示意图；
[0028]图4为本发明实施例3中所述采样系统的组成示意图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
[0030]实施例1:
[0031]不失一般性，本发明提供了一种民用炉燃煤烟气颗粒物采样系统，图1示出了该采样系统的结构示意图。如图1所示，采样系统包括烟道、烟气采集器200、颗粒物采集沉降室400、引风机800、吹风机600以及空气过滤器300。烟道由第一烟道110和第二烟道120组成。第二烟道120的第一端与第一烟道110的一端连接;第二烟道120的第二端与引风机800连接；吹风机600通过空气过滤器300与第二烟道120的第一端连接;烟气采集器200的第一端与颗粒物采集沉降室400相连，第二端以朝向第二烟道120第一端的方向设置在第二烟道内；颗粒物采集沉降室400中设置有颗粒物采样器500;其中，还包括，设置有进风口 910及引风口 920的炉罩900，负压封闭式民用炉700位于炉罩900内；炉罩900的引风口 920与第一烟道110的另一端连接。民用炉中燃煤燃烧产生的烟气经排气口进入炉罩，后经负压抽吸作用被依次引入第一烟道和第二烟道。吹风机在为烟气输送提供动力的同时还能起到稀释烟气的技术效果，稀释后的烟气进一步被引风机引入第二烟道。一般地，将第一烟道110与第二烟道120之间的夹角α设置为钝角。优选地，所述夹角α为120-140°。相较于现有的烟道组成中将第一烟道和第二烟道以90°直角进行的设置，该钝角角度的夹角使得烟气在达到第一烟道的末端时，能够平缓地进入第二烟道，避免了烟气中的颗粒物直接撞击第二烟道的内壁发生粉碎而影响颗粒物的采集效果。可以理解的是，除了图1中所示的烟道结构，还可以通过使用弯道将第一烟道和第二烟道进行连接，同样也可以使得烟气能够以平缓的方式进入第二烟道，这些连接方式也应落入本发明的保护范围。
[0032]由于直接进入烟道的烟气的温度和浓度均较高，烟气中高浓度颗粒物会影响采样器滤膜的捕集效果，因此需对其进行稀释并将其温度降至环境温度，以模拟烟气排放到大气中的稀释和冷却过程，提升后续分析结果的准确性。同时，烟气经过稀释作用后，其相对湿度也有所降低，可防止烟气中水蒸汽在颗粒物采集器的滤膜上液化及滤膜表面物理性能变化，使颗粒物采集器