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CN203053947U - 一种多通道多组分固定源采样分析装置 - Google Patents

一种多通道多组分固定源采样分析装置 Download PDF

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CN203053947U CN201320026627.5U CN201320026627U CN203053947U CN 203053947 U CN203053947 U CN 203053947U CN 201320026627 U CN201320026627 U CN 201320026627U CN 203053947 U CN203053947 U CN 203053947U
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CN
China
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sampling
gas
mps
particulate matter
air
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CN201320026627.5U
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English (en)
Inventor
贺克斌
姚志良
张明辉
申现宝
肖静
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Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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Abstract

一种多通道多组分固定源采样分析装置，采样枪连接到颗粒物切割头，颗粒物切割头与MPS稀释系统连，MPS稀释系统与空气压缩机连，MPS稀释系统的气动接头连接到个分气管的进气口，每个分气管的末端均设置有带单向阀的气体排空口，每个分气管的主体上均设置有等效采样口，等效采样口连接气体浓度传感器、VOCs采样架、颗粒物在线检测仪、颗粒物双层膜采样装置，烟气通过烟气采样枪导入颗粒物切割头后的切割器内，除去目标颗粒物以外的颗粒组分后，通过MPS伴温导气软管进入MPS稀释系统，稀释后的气体进入分气管中，从多个等效采样口进行采样或在线分析，每个采样或分析仪器均自带动力系统，多余的稀释气体，通过气体排空口放到空气中。

Description

一种多通道多组分固定源采样分析装置
技术领域
本实用新型涉及污染物排放分析的仪器，特别涉及一种多通道多组分固定源采样分析装置。
背景技术
固定源是大气污染物的重要来源之一，其排放的废气中包含气态和颗粒态多种污染物。污染源排放的污染物存在复杂的相互作用，而且在一定条件下存在二次反应和转化，因此利用单一污染物对源排放特征进行分析具有一定的限制。为了探索污染源的排放规律，并进一步深入解析源排放特征，同时对气态和颗粒态等多种污染物进行采样分析十分必要。
目前已有多种可用于固定源排放分析的仪器。烟气分析仪在一个时间段内，只能独立完成烟尘或烟气的测试，不能同时对烟尘和烟气进行分析。对废气进行检测，只能输出一定时间内5种常规污染物的平均浓度，无法输出逐秒的连续检测数据。对烟尘检测时，只能基于重量法和烟气流量测得烟尘平均浓度。固定源烟气在线监测系统（CEM）可以实现对氮氧化物、硫氧化物和颗粒物的连续在线监测，但分析的烟气成分较少，而且其时间分辨率一般为1分钟，无法提供更高分辨率的数据。
目前的固定源监测分析仪器主要存在以下不足：1.可检测污染物组分还不够多。2.无法实现对VOCs等易造成二次污染的排放成分的分析。3.当采用多台测试仪器联用来扩大污染物检测范围时，因涉及多个进气口的空间位置不同和分析时间存在差异等问题，无法对各仪器获取数据进行综合比对。4.对于颗粒物只能得到排放浓度的数据，无法对其理化特征进行解析。5.获取数据的时间分辨率还不够高，对于较短时间内的污染物排放趋势变化难以进行解析。6.对烟道内的烟气成分进行直接测定，难以反映烟气与空气接触后，因二次反应而引起污染物排放变化后的实际排放。
发明内容
为解决上述问题,本实用新型的目的在于提供一种多通道多组分固定源采样分析装置，可以实现针对同一采样点同时对多种组分进行逐秒的在线分析和数据记录，具有分辨率高的特点。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种多通道多组分固定源采样分析装置，包括采样枪1，采样枪1尾部通过螺纹连接到颗粒物切割头2的进气端，颗粒物切割头2的出气端通过MPS伴温导气软管3与MPS稀释系统4的进气口连接，MPS稀释系统4由与其相连的空气压缩机5提供稀释空气，MPS稀释系统4的出气口通过气动接头连接到2个分气管6的进气口，每个分气管6的末端均设置有带单向阀的气体排空口7，每个分气管6的主体上均设置有等效采样口8，其中一个分气管6的一等效采样口8连接气体浓度传感器9，另有两个等效采样口8构成一组且连接VOCs采样架10，VOCs采样架10包括与组内一等效采样口8连接的A无油泵12-1，A无油泵12-1与Tedlar采气袋13相连，组内另一等效采样口8通过DNPH吸附管11与B无油泵12-2相连；
另一个分气管6的一等效采样口8连接颗粒物在线检测仪19，其他等效采样口8连接的部件结构相同，即等效采样口8连接颗粒物双层膜采样装置14，颗粒物双层膜采样装置14下部出口连接干燥器15，干燥器15出口连接质量流量计控制器17，质量流量计控制器17一端与质量流量计体积积算仪16相连，质量流量计控制器17另一端与负压抽气泵18相连。
所述的颗粒物切割头2流量分别为3L/min或10L/min，切割粒径为PM2.5或PM10。
该系统具有如下优点：
1)可以对气态和固态典型污染物进行采样及在线检测。
2)带有VOCs采样架10，可以对烟气中VOCs组分进行采样。
3)该装置可以实现针对同一采样点同时对多种组分进行逐秒的在线分析和数据记录。
4)分辨率高，可以更加精确地反映源排放的变化趋势。
5)可以模拟污染物与空气接触的过程，所获取的数据更加接近于实际环境下的排放结果。
附图说明
附图是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理做详细叙述。
一种多通道多组分固定源采样分析装置，包括采样枪1，采样枪1尾部通过螺纹连接到颗粒物切割头2的进气端，颗粒物切割头2的出气端通过MPS伴温导气软管3与MPS稀释系统4的进气口连接，MPS稀释系统4由与其相连的空气压缩机5提供稀释空气，，MPS稀释系统4的出气口通过气动接头连接到2个分气管6的进气口，每个分气管6的末端均设置有带单向阀的气体排空口7，每个分气管6的主体上均设置有等效采样口8，其中一个分气管6的一等效采样口8连接气体浓度传感器9，另有两个等效采样口构成一组且连接VOCs采样架10，VOCs采样架10包括与组内一等效采样口连接的A无油泵12-1，A无油泵12-1与Tedlar采气袋13相连，组内另一等效采样口通过DNPH吸附管11与B无油泵12-2相连；
另一个分气管6的一等效采样口8连接颗粒物在线检测仪19，其他等效采样口8连接的部件结构相同，即等效采样口8连接颗粒物双层膜采样装置14，颗粒物双层膜采样装置14下部出口连接干燥器15，干燥器15出口连接质量流量计控制器17，质量流量计控制器17一端与质量流量计体积积算仪16相连，质量流量计控制器17另一端与负压抽气泵18相连。
本实施例装置的组装和功能：
选择适用的采样枪1：当烟温不高而且主要研究气态污染物时，选择聚四氟乙烯内衬采样枪1，减少采样枪内壁对污染物的衰减；当烟气湿度较大时，选择加热采样枪1，减少水分凝结对污染物尤其是颗粒物的衰减；当颗粒物浓度较高且粒径较大时，应选择大直径采样枪1，避免大颗粒将采样枪堵塞。采样枪1选好后根据进口流量及目标颗粒物选择适用型号的颗粒物切割头2，流量根据稀释单元设置的稀释比选择。颗粒物切割头2后通过MPS伴温导气软管3连接到MPS稀释系统上。
MPS稀释系统4为美国Sensors公司市售产品，其通过内部自带的负压泵提供动力，依靠外接空气压缩机5提供稀释空气，稀释空气顺序通过3级净化装置，在仪器自带控制芯片的控制下，由16个不同流量的电动阀门精确控制流量，在混合管内与进样气体混合，之后通过MPS伴温导气软管3及内部气路，从出气端输出气流。其工作原理为始终保持输出气流流量为30L/min左右，通过电动阀门调节不同的进气流量，实现不同的稀释倍数，稀释倍数通过网线连接的电脑设定。其工作状态下所有流量控制都由仪器自带的电脑芯片完成，逐秒的工作数据通过网线传输到电脑完成数据采集。
本实施例为了避免分气管过长引起污染物衰减和分布不均，因此采用两个分气管6并联，分气管6为1个进口、4个出口的5通道分气管，构成8个等效采样口8，各等效采样口8分别连接采样分析装置。每个出口处旋有旋塞，多种规格的旋塞上有不同孔径的气动连接件或堵头。未使用时选用堵头旋塞。管路末端为带有单向阀门的气体排空口7，用于排空剩余稀释气体。分气管与分析仪器间连接管路选用适合于目标污染物采样的材质：颗粒物采样分析管路为防静电管，气态污染物采样分析管路采用聚四氟乙烯管。
本实施例中，等效采样口8连接2个颗粒物双层膜采样装置14，颗粒物双层膜采样装置14下部出口连接干燥器15，干燥器15出口连接质量流量计控制器17，质量流量计控制器17一端与质量流量计体积积算仪16相连，质量流量计控制器17另一端与负压抽气泵18相连。在负压抽气泵18的作用下，气流通过膜采样装置，颗粒物被截留在顺序设置的Teflon膜和石英膜上，质量流量计用于计算通过膜的气体流量。串联连接的气体传感器后端带有气泵；VOCs采样架10包括气袋采样系统和吸附管采样系统两部分，气袋采样系统选用Gast公司的无油泵和Tedlar采气袋13，用于收集非甲烷碳氢化合物，采样后转移到Summa罐中待分析；吸附管采样系统包括串联连接的1个KI硅胶管和两级DNPH吸附管11，后端由Gast B无油泵12-2提供动力。泵均由可重复充电的锂电池提供动力，连续运行时间达4小时以上。
该装置的工作原理为：在MPS稀释系统4自带泵产生的负压的作用力下，烟气通过烟气采样枪1导入颗粒物切割头2后的切割器内，除去目标颗粒物以外的颗粒组分后，通过MPS伴温导气软管3进入MPS稀释系统4，稀释后的气体进入分气管6中，从多个等效采样口8分别进入气体浓度传感器9、DNPH吸附管11、VOCs采样架10、颗粒物双层膜采样装置14和颗粒物在线检测仪19进行采样或在线分析，每个采样或分析仪器均自带动力系统。多余的稀释气体，通过分气管6末端的带有单向阀的气体排空口7放到空气中。
本实用新型不仅能够实现现有固定源分析仪器的功能，同时能够完成现有仪器无法完成的VOCs气体采样、颗粒物采样等采样功能；此外，该系统增加稀释单元，可以模拟污染物与烟气接触的过程，实现获取的数据更加接近于实际环境下的排放结果，本系统还预留有进一步扩充分析仪器或采样装置的能力。

Claims (2)

1.一种多通道多组分固定源采样分析装置，其特征在于，包括采样枪（1），采样枪（1）尾部通过螺纹连接到颗粒物切割头（2）的进气端，颗粒物切割头（2）的出气端通过MPS伴温导气软管（3）与MPS稀释系统（4）的进气口连接，MPS稀释系统（4）由与其相连的空气压缩机（5）提供稀释空气，MPS稀释系统（4）的出气口通过气动接头连接到2个分气管（6）的进气口，每个分气管（6）的末端均设置有带单向阀的气体排空口（7），每个分气管（6）的主体上均设置有等效采样口（8），其中一个分气管（6）的一等效采样口（8）连接气体浓度传感器（9），另有两个等效采样口构成一组且连接VOCs采样架（10），VOCs采样架（10）包括与组内一等效采样口（8）连接的A无油泵（12-1），A无油泵（12-1）与Tedlar采气袋（13）相连，组内另一等效采样口（8）通过DNPH吸附管（11）与B无油泵（12-2）相连；另一个分气管（6）的一等效采样口（8）连接颗粒物在线检测仪（19），其他等效采样口（8）连接的部件结构相同，即等效采样口（8）连接颗粒物双层膜采样装置（14），颗粒物双层膜采样装置（14）下部出口连接干燥器（15），干燥器（15）出口连接质量流量计控制器（17），质量流量计控制器（17）一端与质量流量计体积积算仪（16）相连，质量流量计控制器（17）另一端与负压抽气泵（18）相连。
2.根据权利要求1所述的分析装置，其特征在于，颗粒物切割头（2）流量分别为3L/min或10L/min，切割粒径为PM2.5或PM10。
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