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原文传递一种颗粒物在线稀释采样测量系统及方法

专利名称：	一种颗粒物在线稀释采样测量系统及方法
摘要：	本发明公开一种颗粒物在线稀释采样测量系统及方法，PM10旋风切割器、PM2.5旋风切割器、采样气流流量计、一级稀释器、二级稀释器、荷电颗粒测量装置、颗粒物过滤器、烟气流量计、烟气气流控制阀和采样泵顺次相连，空气压缩机给出的压缩空气进入压缩空气缓冲及处理装置后分成三路：干燥洁净气流路、一级稀释气流路和二级稀释气流路；干燥洁净气流路通向干燥洁净气流电离装置的进口端，一级稀释气流路通向一级稀释器的一级稀释气流进口，二级稀释气流路通向一级稀释器的二级稀释气流进口。该颗粒物在线稀释采样测量系统具有颗粒物采样测量反馈及时，降温稀释充分，避免管路堵塞，测量结果准确，系统稳定运行时间较长的显著优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	浙江;33
申请人：	华电电力科学研究院有限公司
发明人：	江建平;朱跃;张杨;杜振;陈艺秋;李佳晔;段浩然;潘艳艳
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-03T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-30T00:00:00+0800
申请号：	CN201910266809.1
公开号：	CN110068526A
代理机构：	杭州天欣专利事务所(普通合伙)
代理人：	梁斌
分类号：	G01N15/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	310030 浙江省杭州市西湖区西湖科技经济园西园一路10号
主权项：	1.一种颗粒物在线稀释采样测量系统，其特征在于：包括PM10旋风切割器（1）、PM2.5旋风切割器（2）、空气压缩机（4）、压缩空气缓冲及处理装置（6）、一级稀释器（13）、二级稀释器（15）、干燥洁净气流电离装置（16）、荷电颗粒测量装置（17）、颗粒物过滤器（19）和采样泵（22）；所述一级稀释器（13）上设有烟气进口、混合烟气出口、一级稀释气流进口、二级稀释气流进口和二级稀释气流出口；所述PM10旋风切割器（1）和PM2.5旋风切割器（2）连接；所述PM2.5旋风切割器（2）的出气口通过管路连接一级稀释器（13）的烟气进口，并在该管路上安装采样气流流量计（3）；所述干燥洁净气流电离装置（16）的出口端与荷电颗粒测量装置（17）的进口端连接；所述一级稀释器（13）的混合烟气出口和二级稀释气流出口均连接二级稀释器（15）的进气端，并且在二级稀释气流出口处安装有二级稀释气流压力表（14）；所述二级稀释器（15）的出气端连接干燥洁净气流电离装置（16）与荷电颗粒测量装置（17）的连接交汇处；所述荷电颗粒测量装置（17）的出口端连接颗粒物过滤器（19）的进气口；所述颗粒物过滤器（19）的出气口通过管路与采样泵（22）连接，并在该管路上按照气流方向依次安装有烟气流量计（20）和烟气气流控制阀（21）；所述空气压缩机（4）和压缩空气缓冲及处理装置（6）的进气口通过管路连接，并在该管路上安装压缩空气控制阀（5）；所述压缩空气缓冲及处理装置（6）的出气口分支为三路：干燥洁净气流路、一级稀释气流路和二级稀释气流路；所述干燥洁净气流路通向干燥洁净气流电离装置（16）的进口端，并且干燥洁净气流路上按照气流方向依次安装有干燥洁净气流控制阀（9）和干燥洁净气流流量计（10）；所述一级稀释气流路通向一级稀释器（13）的一级稀释气流进口，并且一级稀释气流路上按照气流方向依次安装有一级稀释气流控制阀（8）和一级稀释气流流量计（11）；所述二级稀释气流路通向一级稀释器（13）的二级稀释气流进口，并且二级稀释气流路上按照气流方向依次安装有二级稀释气流控制阀（7）和二级稀释气流流量计（12）。 2.根据权利要求1所述的颗粒物在线稀释采样测量系统，其特征在于：还包括数据处理器（18），所述数据处理器（18）与荷电颗粒测量装置（17）通信连接。 3.根据权利要求1所述的颗粒物在线稀释采样测量系统，其特征在于：所述PM10旋风切割器（1）和PM2.5旋风切割器（2）的底部均带有灰斗。 4.根据权利要求1所述的颗粒物在线稀释采样测量系统，其特征在于：所述一级稀释器（13）为同心四层圆筒结构，最内层为第一层，以此类推，第一层圆筒的筒壁为不锈钢全封闭微孔结构，烟气进口和混合烟气出口位于第一层圆筒的两端；第二层圆筒的筒壁为不锈钢全封闭结构，一级稀释气流进口位于第二层圆筒的端部；第三层圆筒的筒壁为不锈钢半封闭结构，二级稀释气流出口位于第三层圆筒的端部；第四层圆筒的筒壁为不锈钢全封闭结构，二级稀释气流进口位于第四层圆筒的端部。 5.根据权利要求1所述的颗粒物在线稀释采样测量系统，其特征在于：所述二级稀释器（15）的进气端分为采样气流进气管道和二级稀释气流进气管道，所述一级稀释器（13）的混合烟气出口连接采样气流进气管道，所述一级稀释器（13）的二级稀释气流出口连接二级稀释气流进气管道；所述采样气流进气管道端部为圆锥体结构，该圆锥体结构位于二级稀释器（15）的内部腔体入口中央，且该圆锥体结构与二级稀释气流进气管道垂直交叉；所述采样气流进气管道与二级稀释器（15）的内部腔体入口处构成二级稀释器（15）的进气气流通道，所述进气气流通道呈“渐缩扩喷嘴”形式。 6.根据权利要求1所述的颗粒物在线稀释采样测量系统，其特征在于：所述干燥洁净气流电离装置（16）采用电晕针尖端放电结构，电晕针尖端放置于干燥洁净气流电离装置（16）的出口端中心，放电电压采用正 5000 V。 7.根据权利要求1所述的颗粒物在线稀释采样测量系统，其特征在于：所述荷电颗粒测量装置（17）的进口端与干燥洁净气流电离装置（16）的出口端相对构成呈“渐缩扩喷嘴”的结构，所述荷电颗粒测量装置（17）内部腔体采用离子阱结构，配备电流测量精度为0.1 fA的电子测量仪，所述电子测量仪与数据处理器（18）通信相连。 8.根据权利要求1所述的颗粒物在线稀释采样测量系统，其特征在于：所述颗粒物过滤器（19）采用可凝结颗粒物过滤膜。 9.一种颗粒物在线稀释采样测量方法，用于权利要求1-8任一权利要求所述的颗粒物在线稀释采样测量系统，其特征在于：步骤如下：第一步：将PM10旋风切割器（1）和PM2.5旋风切割器（2）放置于采样烟道内，或采用加热保温措施，使采样环境与烟道环境保持一致；第二步：采样烟气进入PM10旋风切割器（1）后，空气动力学粒径大于10微米的可捕集颗粒物被分离进入PM10旋风切割器（1）的灰斗，其余颗粒物随采样烟气进入PM2.5旋风切割器（2），空气动力学粒径大于2.5微米的可捕集颗粒物被分离进入PM2.5旋风切割器（2）的灰斗，其余颗粒物随采样烟气进入一级稀释器（13）的第一层圆筒内；第三步：空气压缩机（4）给出的压缩空气依次通过压缩空气控制阀（5）和压缩空气缓冲及处理装置（6）然后分成三路，分别为一级稀释气流、二级稀释气流和干燥洁净气流；采样烟气进入一级稀释器（13），一级稀释气流通过一级稀释气流路进入一级稀释器（13）的第二层圆筒内，保持一级稀释气流与采样烟气呈对向流动方式，控制一级稀释气流的流量为1.5倍采样烟气流量，一级稀释气流通过微孔进入第一层圆筒与采样烟气混合；二级稀释气流通过二级稀释气流路进入一级稀释器（13）的第四层圆筒内，经过第三层圆筒后从二级稀释气流出口流出，保持第三层圆筒内二级稀释气流与第二层圆筒内一级稀释气流呈对向流动方式；第四步：二级稀释气流从二级稀释气流出口流出后进入二级稀释器（15）的二级稀释气流进气管道，随后进入二级稀释器（15）的内部腔体，进气气流通过“文丘里效应”使采样气流进气管道的圆锥体端部压力低于二级稀释器（15）采样烟气进气口压力，通过“压力差作用”促使采样烟气进入二级稀释器（15），采样烟气和二级稀释气流在二级稀释器（15）的内部腔体充分混合；二级稀释器（15）的稀释倍率由二级稀释器（15）的采样烟气进气口气压和二级稀释气流进气口气压所控制；采样烟气经过一级稀释和二级稀释之后的总稀释倍率控制大于20倍，采样烟气总停留时间大于10s，稀释后采样烟气温度低于42℃；第五步：干燥洁净气流通过干燥洁净气流路进入干燥洁净气流电离装置（16）内，干燥洁净空气被电晕针的高电压正电晕电离，产生的正离子随高速干燥洁净气流经过干燥洁净气流电离装置（16）的出口喷嘴进入荷电颗粒测量装置（17）；第六步：所述荷电颗粒测量装置（17）的进口端与干燥洁净气流电离装置（16）的出口端相对构成呈“渐缩扩喷嘴”的结构，气流通过“文丘里效应”使荷电颗粒测量装置（17）的入口处压力低于二级稀释器（15）采样烟气出气口压力，通过“压力差作用”促使采样烟气进入荷电颗粒测量装置（17）进口端，与干燥洁净气流电离装置（16）出口端的气流充分混合，采样烟气中的颗粒物被荷电带上电荷；第七步：干燥洁净空气与荷电颗粒物形成的高速混合气流进入荷电颗粒测量装置（17），干燥洁净空气形成鞘气流持续冲刷荷电颗粒测量装置（17）内部腔壁，保持腔壁干净，荷电颗粒物通过荷电颗粒测量装置（17）内部的离子阱，通过“法拉第杯效应”产生感应电流信号被电子测量仪捕捉，通过数据线传输到数据处理器（18）中计算出荷电颗粒物浓度；荷电颗粒物随烟气经过荷电颗粒测量装置（17）出口端进入颗粒物过滤器（19）被过滤捕集；颗粒物过滤器（19）过滤后的烟气通过采样泵（22）排出。
所属类别：	发明专利