專利名稱：一種多通道多組分固定源采樣分析裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及污染物排放分析的儀器，特別涉及一種多通道多組分固定源采樣分析裝置。
背景技術(shù)：
固定源是大氣污染物的重要來源之一，其排放的廢氣中包含氣態(tài)和顆粒態(tài)多種污染物。污染源排放的污染物存在復(fù)雜的相互作用，而且在一定條件下存在二次反應(yīng)和轉(zhuǎn)化，因此利用單一污染物對源排放特征進(jìn)行分析具有一定的限制。為了探索污染源的排放規(guī)律，并進(jìn)一步深入解析源排放特征，同時對氣態(tài)和顆粒態(tài)等多種污染物進(jìn)行采樣分析十分必要。目前已有多種可用于固定源排放分析的儀器。煙氣分析儀在一個時間段內(nèi)，只能獨立完成煙塵或煙氣的測試，不能同時對煙塵和煙氣進(jìn)行分析。對廢氣進(jìn)行檢測，只能輸出一定時間內(nèi)5種常規(guī)污染物的平均濃度，無法輸出逐秒的連續(xù)檢測數(shù)據(jù)。對煙塵檢測時，只能基于重量法和煙氣流量測得煙塵平均濃度。固定源煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)(CEM)可以實現(xiàn)對氮氧化物、硫氧化物和顆粒物的連續(xù)在線監(jiān)測，但分析的煙氣成分較少，而且其時間分辨率一般為I分鐘，無法提供更高分辨率的數(shù)據(jù)。目前的固定源監(jiān)測分析儀器主要存在以下不足:1.可檢測污染物組分還不夠多。
2.無法實現(xiàn)對VOCs等易造成二次污染的排放成分的分析。3.當(dāng)采用多臺測試儀器聯(lián)用來擴大污染物檢測范圍時，因涉及多個進(jìn)氣口的空間位置不同和分析時間存在差異等問題，無法對各儀器獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比對。4.對于顆粒物只能得到排放濃度的數(shù)據(jù)，無法對其理化特征進(jìn)行解析。5.獲取數(shù)據(jù)的時間分辨率還不夠高，對于較短時間內(nèi)的污染物排放趨勢變化難以進(jìn)行解析。6.對煙道內(nèi)的煙氣成分進(jìn)行直接測定，難以反映煙氣與空氣接觸后，因二次反應(yīng)而引起污染物排放變化后的實際排放。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種多通道多組分固定源采樣分析裝置，可以實現(xiàn)針對同一采樣點同時對多種組分進(jìn)行逐秒的在線分析和數(shù)據(jù)記錄，具有分辨率高的特點。為了達(dá)到上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種多通道多組分固定源采樣分析裝置，包括采樣槍1，采樣槍I尾部通過螺紋連接到顆粒物切割頭2的進(jìn)氣端，顆粒物切割頭2的出氣端通過MPS伴溫導(dǎo)氣軟管3與MPS稀釋系統(tǒng)4的進(jìn)氣口連接，MPS稀釋系統(tǒng)4由與其相連的空氣壓縮機5提供稀釋空氣，MPS稀釋系統(tǒng)4的出氣口通過氣動接頭連接到2個分氣管6的進(jìn)氣口，每個分氣管6的末端均設(shè)置有帶單向閥的氣體排空口 7，每個分氣管6的主體上均設(shè)置有等效采樣口 8，其中一個分氣管6的一等效采樣口 8連接氣體濃度傳感器9，另有兩個等效采樣口 8構(gòu)成一組且連接VOCs采樣架10，VOCs采樣架10包括與組內(nèi)一等效采樣口 8連接的A無油泵12_1，A無油泵12-1與Tedlar采氣袋13相連，組內(nèi)另一等效采樣口 8通過DNPH吸附管11與B無油泵12-2相連；另一個分氣管6的一等效采樣口8連接顆粒物在線檢測儀19，其他等效采樣口 8連接的部件結(jié)構(gòu)相同，即等效采樣口 8連接顆粒物雙層膜采樣裝置14，顆粒物雙層膜采樣裝置14下部出口連接干燥器15，干燥器15出口連接質(zhì)量流量計控制器17，質(zhì)量流量計控制器17 —端與質(zhì)量流量計體積積算儀16相連，質(zhì)量流量計控制器17另一端與負(fù)壓抽氣泵18相連。所述的顆粒物切割頭2流量分別為3L/min或10L/min，切割粒徑為PM2.5或PM1(I。該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點:I)可以對氣態(tài)和固態(tài)典型污染物進(jìn)行采樣及在線檢測。2)帶有VOCs采樣架10，可以對煙氣中VOCs組分進(jìn)行采樣。3)該裝置可以實現(xiàn)針對同一采樣點同時對多種組分進(jìn)行逐秒的在線分析和數(shù)據(jù)記錄。4)分辨率高，可以更加精確地反映源排放的變化趨勢。5)可以模擬污染物與空氣接觸的過程，所獲取的數(shù)據(jù)更加接近于實際環(huán)境下的排放結(jié)果。

附圖是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理做詳細(xì)敘述。一種多通道多組分固定源采樣分析裝置，包括采樣槍1，采樣槍I尾部通過螺紋連接到顆粒物切割頭2的進(jìn)氣端，顆粒物切割頭2的出氣端通過MPS伴溫導(dǎo)氣軟管3與MPS稀釋系統(tǒng)4的進(jìn)氣口連接，MPS稀釋系統(tǒng)4由與其相連的空氣壓縮機5提供稀釋空氣，,MPS稀釋系統(tǒng)4的出氣口通過氣動接頭連接到2個分氣管6的進(jìn)氣口，每個分氣管6的末端均設(shè)置有帶單向閥的氣體排空口 7，每個分氣管6的主體上均設(shè)置有等效采樣口 8，其中一個分氣管6的一等效采樣口 8連接氣體濃度傳感器9，另有兩個等效采樣口構(gòu)成一組且連接VOCs采樣架10，VOCs采樣架10包括與組內(nèi)一等效采樣口連接的A無油泵12_1，A無油泵12-1與Tedlar采氣袋13相連，組內(nèi)另一等效采樣口通過DNPH吸附管11與B無油泵12_2相連；另一個分氣管6的一等效采樣口8連接顆粒物在線檢測儀19，其他等效采樣口 8連接的部件結(jié)構(gòu)相同，即等效采樣口 8連接顆粒物雙層膜采樣裝置14，顆粒物雙層膜采樣裝置14下部出口連接干燥器15，干燥器15出口連接質(zhì)量流量計控制器17，質(zhì)量流量計控制器17 —端與質(zhì)量流量計體積積算儀16相連，質(zhì)量流量計控制器17另一端與負(fù)壓抽氣泵18相連。本實施例裝置的組裝和功能:選擇適用的采樣槍1:當(dāng)煙溫不高而且主要研究氣態(tài)污染物時，選擇聚四氟乙烯內(nèi)襯采樣槍1，減少采樣槍內(nèi)壁對污染物的衰減；當(dāng)煙氣濕度較大時，選擇加熱采樣槍1，減少水分凝結(jié)對污染物尤其是顆粒物的衰減；當(dāng)顆粒物濃度較高且粒徑較大時，應(yīng)選擇大直徑采樣槍I，避免大顆粒將采樣槍堵塞。采樣槍I選好后根據(jù)進(jìn)口流量及目標(biāo)顆粒物選擇適用型號的顆粒物切割頭2，流量根據(jù)稀釋單元設(shè)置的稀釋比選擇。顆粒物切割頭2后通過MPS伴溫導(dǎo)氣軟管3連接到MPS稀釋系統(tǒng)上。MPS稀釋系統(tǒng)4為美國Sensors公司市售產(chǎn)品，其通過內(nèi)部自帶的負(fù)壓泵提供動力，依靠外接空氣壓縮機5提供稀釋空氣，稀釋空氣順序通過3級凈化裝置，在儀器自帶控制芯片的控制下，由16個不同流量的電動閥門精確控制流量，在混合管內(nèi)與進(jìn)樣氣體混合，之后通過MPS伴溫導(dǎo)氣軟管3及內(nèi)部氣路，從出氣端輸出氣流。其工作原理為始終保持輸出氣流流量為30L/min左右，通過電動閥門調(diào)節(jié)不同的進(jìn)氣流量，實現(xiàn)不同的稀釋倍數(shù)，稀釋倍數(shù)通過網(wǎng)線連接的電腦設(shè)定。其工作狀態(tài)下所有流量控制都由儀器自帶的電腦芯片完成，逐秒的工作數(shù)據(jù)通過網(wǎng)線傳輸?shù)诫娔X完成數(shù)據(jù)采集。本實施例為了避免分氣管過長引起污染物衰減和分布不均，因此采用兩個分氣管6并聯(lián)，分氣管6為I個進(jìn)口、4個出口的5通道分氣管，構(gòu)成8個等效采樣口 8，各等效采樣口 8分別連接采樣分析裝置。每個出口處旋有旋塞，多種規(guī)格的旋塞上有不同孔徑的氣動連接件或堵頭。未使用時選用堵頭旋塞。管路末端為帶有單向閥門的氣體排空口 7，用于排空剩余稀釋氣體。分氣管與分析儀器間連接管路選用適合于目標(biāo)污染物采樣的材質(zhì):顆粒物采樣分析管路為防靜電管，氣態(tài)污染物采樣分析管路采用聚四氟乙烯管。本實施例中，等效采樣口 8連接2個顆粒物雙層膜采樣裝置14，顆粒物雙層膜采樣裝置14下部出口連接干燥器15，干燥器15出口連接質(zhì)量流量計控制器17，質(zhì)量流量計控制器17 —端與質(zhì)量流量計體積積算儀16相連，質(zhì)量流量計控制器17另一端與負(fù)壓抽氣泵18相連。在負(fù)壓抽氣泵18的作用下，氣流通過膜采樣裝置，顆粒物被截留在順序設(shè)置的Teflon膜和石英膜上，質(zhì)量流量計用于計算通過膜的氣體流量。串聯(lián)連接的氣體傳感器后端帶有氣泵；VOCs采樣架10包括氣袋采樣系統(tǒng)和吸附管采樣系統(tǒng)兩部分，氣袋采樣系統(tǒng)選用Gast公司的無油泵和Tedlar采氣袋13，用于收集非甲烷碳?xì)浠衔?，采樣后轉(zhuǎn)移到Summa罐中待分析；吸附管采樣系統(tǒng)包括串聯(lián)連接的I個KI硅膠管和兩級DNPH吸附管11，后端由Gast B無油泵12-2提供動力。泵均由可重復(fù)充電的鋰電池提供動力，連續(xù)運行時間達(dá)4小時以上。該裝置的工作原理為:在MPS稀釋系統(tǒng)4自帶泵產(chǎn)生的負(fù)壓的作用力下，煙氣通過煙氣采樣槍I導(dǎo)入顆粒物切割頭2后的切割器內(nèi)，除去目標(biāo)顆粒物以外的顆粒組分后，通過MPS伴溫導(dǎo)氣軟管3進(jìn)入MPS稀釋系統(tǒng)4，稀釋后的氣體進(jìn)入分氣管6中，從多個等效采樣口 8分別進(jìn)入氣體濃度傳感器9、DNPH吸附管11、VOCs采樣架10、顆粒物雙層膜采樣裝置14和顆粒物在線檢測儀19進(jìn)行采樣或在線分析，每個采樣或分析儀器均自帶動力系統(tǒng)。多余的稀釋氣體，通過分氣管6末端的帶有單向閥的氣體排空口 7放到空氣中。本實用新型不僅能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)有固定源分析儀器的功能，同時能夠完成現(xiàn)有儀器無法完成的VOCs氣體采樣、顆粒物采樣等采樣功能；此外，該系統(tǒng)增加稀釋單元，可以模擬污染物與煙氣接觸的過程，實現(xiàn)獲取的數(shù)據(jù)更加接近于實際環(huán)境下的排放結(jié)果，本系統(tǒng)還預(yù)留有進(jìn)一步擴充分析儀器或采樣裝置的能力。
權(quán)利要求1.一種多通道多組分固定源采樣分析裝置，其特征在于，包括采樣槍(I)，采樣槍(I)尾部通過螺紋連接到顆粒物切割頭(2)的進(jìn)氣端，顆粒物切割頭(2)的出氣端通過MPS伴溫導(dǎo)氣軟管(3)與MPS稀釋系統(tǒng)(4)的進(jìn)氣口連接，MPS稀釋系統(tǒng)(4)由與其相連的空氣壓縮機(5 )提供稀釋空氣，MPS稀釋系統(tǒng)(4 )的出氣口通過氣動接頭連接到2個分氣管(6 )的進(jìn)氣口，每個分氣管(6)的末端均設(shè)置有帶單向閥的氣體排空口(7)，每個分氣管(6)的主體上均設(shè)置有等效采樣口( 8 )，其中一個分氣管(6 )的一等效采樣口( 8 )連接氣體濃度傳感器(9)，另有兩個等效采樣口構(gòu)成一組且連接VOCs采樣架(10)，VOCs采樣架(10)包括與組內(nèi)一等效采樣口(8)連接的A無油泵(12-1)，A無油泵(12-1)與Tedlar采氣袋(13)相連，組內(nèi)另一等效采樣口(8)通過DNPH吸附管(11)與B無油泵(12-2)相連；另一個分氣管(6)的一等效采樣口( 8 )連接顆粒物在線檢測儀(19 )，其他等效采樣口( 8 )連接的部件結(jié)構(gòu)相同，即等效采樣口(8)連接顆粒物雙層膜采樣裝置(14)，顆粒物雙層膜采樣裝置(14)下部出口連接干燥器(15 )，干燥器(I 5 )出口連接質(zhì)量流量計控制器(17 )，質(zhì)量流量計控制器(17 ) —端與質(zhì)量流量計體積積算儀(16)相連，質(zhì)量流量計控制器(17)另一端與負(fù)壓抽氣泵(18)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分析裝置，其特征在于，顆粒物切割頭(2)流量分別為3L/min或10L/min，切割粒徑為PM2.5或PM1(I。
專利摘要一種多通道多組分固定源采樣分析裝置，采樣槍連接到顆粒物切割頭，顆粒物切割頭與MPS稀釋系統(tǒng)連，MPS稀釋系統(tǒng)與空氣壓縮機連，MPS稀釋系統(tǒng)的氣動接頭連接到個分氣管的進(jìn)氣口，每個分氣管的末端均設(shè)置有帶單向閥的氣體排空口，每個分氣管的主體上均設(shè)置有等效采樣口，等效采樣口連接氣體濃度傳感器、VOCs采樣架、顆粒物在線檢測儀、顆粒物雙層膜采樣裝置，煙氣通過煙氣采樣槍導(dǎo)入顆粒物切割頭后的切割器內(nèi)，除去目標(biāo)顆粒物以外的顆粒組分后，通過MPS伴溫導(dǎo)氣軟管進(jìn)入MPS稀釋系統(tǒng)，稀釋后的氣體進(jìn)入分氣管中，從多個等效采樣口進(jìn)行采樣或在線分析，每個采樣或分析儀器均自帶動力系統(tǒng)，多余的稀釋氣體，通過氣體排空口放到空氣中。
文檔編號G01N15/00GK203053947SQ20132002662
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者賀克斌, 姚志良, 張明輝, 申現(xiàn)寶, 肖靜 申請人:清華大學(xué)