專利名稱：煙道稀釋混合湍流分級采樣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙塵類采樣器，特別是一種采集固定源排放的煙氣與環(huán)境空氣混合氣體中顆粒物樣品的煙道稀釋混合湍流分級采樣器，屬于環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。
目前我國生產(chǎn)煙道采樣器產(chǎn)品的廠家很多，如青島嶗山應(yīng)用技術(shù)研究所，武漢天虹環(huán)保儀器廠等。這些廠家生產(chǎn)的煙道采樣器大多是旋風(fēng)式采樣器，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為五大部分取樣裝置、集塵裝置、冷凝和干燥裝置、流量測量控制裝置以及采樣動力。
此類儀器在實際應(yīng)用中有以下缺陷1)沒有煙塵粒徑分割裝置，主要采集的是煙塵全顆粒物樣品。在實際應(yīng)用中經(jīng)常需要確定煙囪中排出的的顆粒物的粒徑分布，如大顆粒物(100微米以下)和小顆粒物(10微米以下)的重量百分比，并以此來確定不同粒徑顆粒物的源強。但是上述儀器不能達到這個要求。
2)上述裝置大多采用濾筒集塵裝置，如玻璃纖維濾筒。這種集塵裝置會使相當(dāng)部分的煙塵聚集在纖維孔內(nèi)造成收集困難。另一方面現(xiàn)有的玻璃纖維濾筒含有的有機物和無機物較多，不適合元素、離子和有機物的分析，對建立不同粒徑的煙塵成分譜產(chǎn)生困難。
3)目前我國市場上還有一種“沖擊式顆粒物分級儀”。這種儀器采用“沖擊式”原理對塵粒進行切割、稱重來確定不同粒徑范圍內(nèi)的顆粒物所占的重量百分比。但是這種采樣器也只是對設(shè)計粒徑范圍內(nèi)的塵粒進行切割，而另一些粒徑成分的比例則只能通過回歸等數(shù)理統(tǒng)計方法進行估算。由于這種儀器往往不能得到所需要的粒徑范圍內(nèi)的顆粒物質(zhì)，所以同樣也無法建立所需要的源成分譜。
本發(fā)明技術(shù)方案的要求1)實現(xiàn)煙塵等速采樣采集煙道氣中的煙塵時，必須滿足等速采樣條件，即進入采樣器中的塵粒速度和煙道內(nèi)測試點處的氣流速度相等。
2)實現(xiàn)與煙氣進入環(huán)境空氣真實過程接近的物理、化學(xué)的演化條件固定源排放的煙道氣在排氣筒出口處與環(huán)境空氣混合并冷卻，此時發(fā)生凝結(jié)、蒸發(fā)、凝聚以及二次化學(xué)反應(yīng)等物理、化學(xué)的變化，混合氣體中的顆粒物在粒徑分布以及不同粒徑范圍內(nèi)的化學(xué)組成也會發(fā)生變化。為了采集到接近上述演化條件下的顆粒物樣品，必須不直接從固定源排氣筒中采集顆粒物樣品，而是將煙氣引入空氣稀釋煙氣艙(簡稱稀釋艙)，在稀釋艙內(nèi)按一定稀釋比用清潔干燥空氣稀釋煙氣，模擬煙氣進入環(huán)境空氣中的狀態(tài)。
3)能夠采集到特定粒徑范圍內(nèi)的顆粒物樣品在稀釋艙內(nèi)用帶有特定切割頭的采樣器采樣，特定粒徑范圍內(nèi)的顆粒物樣品。本發(fā)明的工作原理本發(fā)明的工作符合空氣動力學(xué)原理。采樣槍必須等速采樣進入稀釋艙的煙氣流量Q1，和空氣壓縮機壓入稀釋艙的干燥潔凈空氣流量Q2與顆粒物分級采樣器從稀釋艙抽出的混合氣體流量Q3和排氣泵從稀釋艙排出的混合氣體流量Q4要達到平衡，即Q1+Q2＝Q3+Q4式中Q1—進入稀釋艙的煙氣流量，L/min；Q2—進入稀釋的干燥清潔空氣流量，L/min；Q3—排出稀釋艙的采樣混合氣體流量，L/min；Q4—排出稀釋艙的混合氣體流量，L/min。
Q1、Q2、Q3和Q4均核算校正到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(1個大氣壓，0℃)的氣體流量。
本發(fā)明的技術(shù)方案煙道稀釋混合湍流分級采樣器(YSYQ-1型)，它由稀釋艙、普通大氣顆粒物分級采樣器、空氣壓縮系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)構(gòu)成；稀釋艙內(nèi)、底部安置普通大氣顆粒物分級采樣器的切割頭，煙氣通過稀釋艙頂部(上蓋)的煙氣入口和壓縮空氣通過空氣入口合在一起進入稀釋艙，壓縮空氣由空氣壓縮系統(tǒng)完成，稀釋艙內(nèi)多余混合氣體通過排氣口排出，由排氣系統(tǒng)系統(tǒng)完成。稀釋艙是本發(fā)明的核心發(fā)明內(nèi)容，由內(nèi)中外三桶構(gòu)成。普通大氣顆粒物分級采樣器、空氣壓縮系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)都與稀釋艙連接。
本發(fā)明的有益效果能夠?qū)崿F(xiàn)了煙塵等速采樣，能夠?qū)崿F(xiàn)煙氣進入環(huán)境空氣中接近真實的物理、化學(xué)的演化條件，在滿足上述采樣條件下，能夠采集到特定粒徑范圍內(nèi)的固定源有組織排放的顆粒物樣品，滿足檢測和科研工作的要求。
(2)普通大氣顆粒物分級采樣器該部分由顆粒物切割頭5、流量計3、抽氣控制閥2、真空泵1和抽氣管路組成。其作用是從稀釋艙的混合氣體中采集特定粒徑范圍的顆粒物樣器。
(3)空氣壓縮系統(tǒng)空氣壓縮系統(tǒng)是從壓縮機1(24)、壓縮機2(26)依次分別通過壓縮空氣閥1(23)、壓縮空氣閥2(25)、壓縮空氣流量計17、稀釋空氣流量調(diào)節(jié)閥16、空氣入口11，將空氣壓縮進稀釋艙(內(nèi)桶)，稀釋空氣流量調(diào)節(jié)閥之后，在管道上安裝有空氣壓力計14和溫度計12。
(4)排氣系統(tǒng)該部分由真空泵20、排氣控制閥門18、流量計19、排氣過濾器22和排氣管路組成。其作用是排出稀釋艙內(nèi)多余的混合氣體維持稀釋艙的氣體平衡。
(2)開動采樣真空泵1調(diào)節(jié)抽氣閥門2，使流量計3調(diào)節(jié)到預(yù)定流量值。裝好切割頭的采樣膜此流量進行采樣。
(3)開動排氣真空泵20，調(diào)節(jié)排氣閥門18，使稀釋艙上蓋的壓力計13調(diào)節(jié)至零，記錄流量計(15)的流量。
(4)打開煙氣進氣閥門(9)，主要調(diào)節(jié)閥門(18)并調(diào)節(jié)其他閥門，使煙氣按一定流量進入稀釋艙，并使壓力表13為零，此時稀釋艙進氣和排氣平衡，即Q1+Q2＝Q3+Q4(5)相關(guān)參數(shù)參考值1.流量計參考值Q1——10～40L/minQ2——120～180L/minQ3——100～120L/minQ4——30～100L/min2.煙氣稀釋倍數(shù)RR＝Q1/Q2×100％
權(quán)利要求
1.一種煙道稀釋混合湍流分級采樣器，包括稀釋艙，其特征在于它由稀釋艙、普通大氣顆粒物分級采樣器、空氣壓縮系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)構(gòu)成；稀釋艙內(nèi)、底部安置普通大氣顆粒物分級采樣器的切割頭(5)，煙氣通過稀釋艙頂部(上蓋)的煙氣入口(9)和壓縮空氣通過空氣入口(11)合在一起進入稀釋艙(內(nèi)桶)，壓縮空氣由空氣壓縮系統(tǒng)完成，稀釋艙多余混合氣體通過排氣口(15)排出，由排氣系統(tǒng)完成。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙道稀釋混合湍流分級采樣器，其特征在于所述的稀釋艙為內(nèi)中外三桶構(gòu)成，外桶(7)分上蓋和桶體，上蓋能開啟閉合，與進氣管路和排氣管路相連，煙氣和空氣通過管路進入稀釋艙，稀釋艙內(nèi)、底部安置有普通大氣顆粒物分級采樣器，與采樣泵(1)相通，其切割頭(5)安置在稀釋艙內(nèi)下部，通過下部的密封口更換切割頭。內(nèi)桶(8)直徑約為外桶直徑的1/3，焊接在上蓋內(nèi)側(cè)，內(nèi)桶沒有下底，是敞開的，混合氣體在內(nèi)桶徑初步混合從下口進入中桶(6)，中桶底部是Ω形，而且是封閉的，上部為敞口式，一部分混合氣體進入中桶后能直接從上口進入外桶，一部分混合氣體落到中桶桶底后煙氣又會彈射出來，從上口進入外桶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙道稀釋混合湍流分級采樣器，其特征在于所述的普通大氣顆粒物分級采樣器是由采樣切割頭(4)、采樣泵(1)、采樣泵流量計(3)、閥門(2)和管路組成，采樣氣體依次經(jīng)過切割頭、采樣泵流量計、真空泵和閥門。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙道稀釋混合湍流分級采樣器，其特征在于所述的空氣壓縮系統(tǒng)是從壓縮機1(24)、壓縮機2(26)依次分別通過壓縮空氣閥1(23)、壓縮空氣閥2(25)、壓縮空氣流量計(17)、稀釋空氣流量調(diào)節(jié)閥(16)、空氣入口(11)，將空氣壓縮進稀釋艙，稀釋空氣流量調(diào)節(jié)閥之后，在管道上安裝有空氣壓力計(14)和溫度計(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙道稀釋混合湍流分級采樣器，其特征在于所述的排氣系統(tǒng)是從稀釋艙下部的排氣口(15)依次分別通過排氣流量計(19)、多余空氣排出流量調(diào)節(jié)閥(18)到排氣真空泵(20)，將空氣排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及煙塵類采樣器，特別是一種采集固定源有組織排放的煙氣與環(huán)境空氣混合氣體中的顆粒物樣品的煙道稀釋混合湍流分級采樣器，屬于環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)有的采樣器多采用玻璃纖維濾桶收集塵樣，無粒徑分割裝置，不能按粒徑分級，給不同粒徑的煙塵顆粒物的源強定量化及建立化學(xué)成分譜造成困難。為了克服現(xiàn)有煙道采樣器的缺陷，本發(fā)明在現(xiàn)有煙塵采樣器和環(huán)境空氣中顆粒物采樣器的基礎(chǔ)上增加了一個稀釋艙和相應(yīng)的壓力平衡氣路，能夠采集各種固定源有組織排放的不同粒徑范圍的顆粒物物質(zhì)，該采樣器能夠滿足監(jiān)測工作的要求，實現(xiàn)了煙塵等速采樣，煙氣進入環(huán)境空氣中接近真實的物理、化學(xué)的演化條件，能夠采集到不同粒徑范圍內(nèi)的顆粒物樣品。
文檔編號G01N1/24GK1441238SQ03119498
公開日2003年9月10日 申請日期2003年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月14日
發(fā)明者朱坦, 郭光煥, 白志鵬, 葛蘇 申請人:南開大學(xué)