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专利名称 | 一种基于流量反馈控制的PM2.5源解析采样装置 |
申请号 | CN201520167400.1 | 申请日期 | 2015-03-24 |
法律状态 | 放弃专利权 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | | 公开/公告号 | |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | G01N1/24 | IPC分类号 | G01N1/24查看分类表>
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申请人 | 南京埃森环境技术有限公司 | 申请人地址 | 江苏省南京市玄武大道699-8号徐庄软件园开发一区3***
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权利人 | 南京埃森环境技术股份有限公司 | 当前权利人 | 南京埃森环境技术股份有限公司 |
发明人 | 刘德允;范黎锋;陈莹;贺磊;梁宵;王思敏 |
代理机构 | 南京知识律师事务所 | 代理人 | 蒋海军 |
摘要
本实用新型涉及环境监测设备领域,特别是一种基于流量反馈控制的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、空气输送传感器单元、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经空气输送传感器单元连接至第一流量计,第一流量计连接至混合停留室。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。
1.一种基于流量反馈控制的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,其特征在于: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、空气输送传感器单元、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经空气输送传感器单元连接至第一流量计,第一流量计连接至混合停留室。
2.根据权利要求1所述的基于流量反馈控制的PM2.5源解析采样装置,其特征在于:
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。
3.根据权利要求1所述的基于流量反馈控制的PM2.5源解析采样装置,其特征在于:
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。
4.根据权利要求1所述的基于流量反馈控制的PM2.5源解析采样装置,其特征在于:
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。
5.根据权利要求1所述的基于流量反馈控制的PM2.5源解析采样装置,其特征在于:
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停留室传感器。
一种基于流量反馈控制的PM2.5源解析采样装置
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PM10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流量反馈控制的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] 一种基于流量反馈控制的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、空气输送传感器单元、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经空气输送传感器单元连接至第一流量计,第一流量计连接至混合停留室。
[0010] 上述的基于流量反馈控制的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。
[0011] 上述的基于流量反馈控制的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。
[0012] 上述的基于流量反馈控制的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。
[0013] 上述的基于流量反馈控制的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。
[0014] 有益效果
[0015] 相比于现有技术,本发明的优点在于:
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 3、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。
[0019] 4、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
[0020] 图1为本发明的整体结构示意图。
[0021] 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、烟气传感器单元,10、第一流量计,11、空气输送传感器单元,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、控制单元。
具体实施方式
[0022] 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。
[0023] 实施例1
[0024] 如图1所示,本实施例的基于流量反馈控制的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。
[0025] 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。
[0026] 本实施例中还包括第二流量计6、空气输送单元,第二流量计6设置连接在烟气采集组件和稀释槽7之间,空气输送单元包括气泵15、空气过滤器、缓冲罐16、第一比例阀12、空气输送传感器单元11、第一流量计10,空气过滤器可根据实际需要选择,本实施例采用了活性炭过滤器14和高效微粒物过滤器13串联的布置方式,气泵15通过活性炭过滤器14和高效微粒物过滤器13连接至缓冲罐16,缓冲罐16通过第一比例阀12经空气输送传感器单元11连接至第一流量计10,第一流量计10连接至稀释槽7。上述结构可以将气泵15输送来的气体,经空气过滤器实现杂质去除,然后输送至稀释槽和烟气进行混合,从而达到稀释的目的,第二流量计6、第一流量计10可以分别对烟气、稀释气体的进入量进行精确掌握,当第二流量计6反馈烟气流量后,可以通过调整气泵15和第一比例阀12开度等方式,在第一流量计10获得所需的流量,从而实现稀释比的精确控制,同时,空气输送传感器单元11还可对稀释气体的温度、气压进行监测。
[0027] 一般为保证烟气与稀释气体的混合效果和颗粒物的成核、凝聚、老化过程的拟真,混合停留室中烟气的停留时间一般不少于8秒,混合停留室内设置有停留室传感器17,具体为温度传感器和压力传感器,可随时监测停留室8内的温度、压力情况。
[0028] 实施例2
[0029] 作为实施例1的更进一步方案,本实施例中,还设置有第三流量计18、排空管路和第四流量计21,第三流量计18设置连接在停留室8和PM切割器19之间,排空管路由停留室8引出,依次连接第二比例阀20、第四流量计21和微粒物过滤器22后排空。
[0030] 本实施例设置第三流量计18、第四流量计21以实现停留室8出口的气体量可精确监测,由于烟气中的PM存在空气中的老化问题,而采样过程中又会根据不同的采样需求需要不同的精确流量控制,一旦进入停留室8的流量大于采样流量,会造成停留室8压力增大,从而造成体系压力增加,进气阻力增大,影响采集烟气的单元的工作,进而稀释比控制出现误差,影响采样精度。而本实施中增加了排空管路,从而增强体系适应性,可根据不同采样需求灵活调整采样流量,适应性更强。
[0031] 为更好的实现自动化,可以增加控制单元29,控制单元通过有线或者无线方式与装置连接控制,通过皮托管3、压差变送器4测量烟气流速,通过烟气传感器单元9测量烟气温度、气压,通过空气输送传感器单元11测量稀释气体的温度、气压,根据混合停留室的烟气、稀释气体的温度、气压参数及所需的稀释比,分别计算进气流量,并通过第一比例阀12调节稀释气体的进入量,从而配合烟气的量达到所需的稀释比。该过程可以是动态调整的过程,同时,通过停留室传感器17实施监测调节情况。
[0032] 实施例3
[0033] 本实施例中,前部分结构与实施例1或实施例2相同,采样分析单元具体包括分流腔23、PM分析仪24、PM采集器25、球阀26、流量计27、采样泵28,分流腔23分别连接至PM分析仪24和PM采集器25,PM采集器25依次通过球阀26、流量计27与采样泵28连接。如图1所示,根据需要,PM采集器25可以由分流腔23引出设置多个,本实施例中设置3个,并分别对应设置球阀26、流量计27,最后连接至采样泵28。
[0034] 实施例4
[0035] 上述的基于流量反馈控制的PM2.5源解析采样装置,所述的烟气采集组件由采样探头2、加热采样探杆5、烟气传感器单元9、皮托管3、压差变送器4组成,采样探头2放置于烟气管道1内,采样探头2连接在加热采样探杆5的端部,烟气传感器单元9主要用于监测加热采样探杆5内的烟气温度,皮托管3、压差变送器4能够测量烟气流速。
法律信息
- 2017-12-05
避免重复授权放弃专利权
申请日: 2015.03.24
授权公告日: 2015.07.01
放弃生效日: 2017.12.05
- 2016-08-03
专利权人的姓名或者名称、地址的变更
专利权人由南京埃森环境技术有限公司变更为南京埃森环境技术股份有限公司
地址由210023 江苏省南京市玄武区玄武大道699-8号徐庄软件园研发一区三栋一层变更为210042 江苏省南京市玄武大道699-8号徐庄软件园开发一区3栋1层
- 2015-07-01
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有引用任何外部专利数据! |
被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 1 | | 2015-03-24 | 2015-03-24 | | |
2 | | 2015-03-24 | 2015-03-24 | | |