燃煤烟气多种有机污染物双通道同时采样的系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及有机物采样方法，旨在提供一种燃煤烟气多种有机污染物双通道同时采样的系统及方法。该系统包括两个采样管，第一采样管通过气路管道依次连接过滤器、气相吸附单元和采样泵，第二采样管通过气路管道依次连接内置采样气袋的真空箱、活性炭过滤器和采样泵，在第二采样管还通过支管与注射器相接；在第一采样管和第二采样管的气路管道上，均设有温度传感器、压力传感器、流量传感器和流量调节装置，并分别通过信号线接至微处理器。本发明专利技术可以实现双路采样管的集约化安装，在有效优化采样设备、保证采样符合标准条件下，能实现燃煤烟气中多种有机物同时采样，提高采样效率。可同时对多种有机物进行采样，实现多种有机物共同采样和联合控制。

System and Method for Simultaneous Sampling of Multiple Organic Pollutants in Coal-fired Flue Gas

【技术实现步骤摘要】
燃煤烟气多种有机污染物双通道同时采样的系统及方法
本专利技术涉及一种有机物采样方法，特别是一种燃煤烟气多种有机污染物双通道同时采样的系统及方法。
技术介绍
根据《中国统计年鉴》分析，在我国的一次能源消耗中，煤炭占到消费总量的60％，约有75％的煤炭用于燃烧，在用于燃烧的煤炭中，燃煤电厂锅炉消耗了约59％。燃煤电厂在生产过程中消耗大量的煤炭资源，同时排放出大量的污染物。相比较于SO2、NOX和粉尘等常规污染物，燃煤有机污染物产生的量虽然少，但是其中的PAHs和颗粒物等有强致癌、致畸、致突变作用，因此对于有机污染物的研究和控制也受到了更多关注。尽管目前国内外对于有机污染物如VOCs、PAHs的研究已经做了大量的工作，但是依旧没有形成系统的研究，国家相关标准也缺乏对有机污染物排放的规范，更缺乏高效的针对性控制方法。燃煤过程产生的有机物燃煤过程中产生的有机污染物种类复杂，主要包括半挥发性有机物(SVOCs)、挥发性有机物(VOCs)、易挥发性有机物(VVOCs)、颗粒有机物(POMs)等。从排放形态来分，主要包括两部分：以固/液态形式排放的有机污染物，包括可凝结颗粒物(CPM)有机组分等；以气态形式排放的有机污染物。这些有机污染物对生态环境和人体健康均构成重大威胁。科学系统的测试有机污染物的技术方法不仅有助于控制燃煤电厂有机污染物的排放，也有助于推动制定相关的行业标准。但现有的测试方法测试对象单一，有机污染物组分复杂，单一的采样与测试效率低下，缺乏时效性和系统性，因此亟待研究开发燃煤电厂有机污染物的实用测试方法。目前国内外针对有机污染物的采样与测定主要存在以下四个问题：1、部分测试方法比较老旧，测试方法的时效性难以保证；2、多数方法测试对象单一，有机污染物组分复杂，单一的采样与测试效率低下；3、目前的测试方法适用对象不成体系，缺乏系统性；4、目前的采样方法和测试方法相互差异大，面对多个目标有机物，可操作性较低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种燃煤烟气多种有机污染物双通道同时采样的系统及方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：提供一种燃煤烟气多种有机污染物双通道同时采样的系统，包括设于烟道中的采样管；所述采样管包括第一采样管和第二采样管，两个采样管的开口端对准烟气来流方向；其中，第一采样管通过气路管道依次连接过滤器、气相吸附单元和采样泵，第二采样管通过气路管道依次连接真空箱、活性炭过滤器和采样泵；真空箱的进出口分别通过快速接头与气路管道相连，在其内部设有采样气袋；第二采样管自带电加热器件，在第二采样管与真空箱之间的气路管道上设支管，支管与注射器相接；在第一采样管和第二采样管的气路管道上，均设有温度传感器、压力传感器、流量传感器和流量调节装置，并分别通过信号线接至微处理器。本专利技术中，所述第一采样管和第二采样管集成安装在同一个采样头上。本专利技术中，还包括设于烟道中用于测量烟气温度的热电偶或热电阻温度计，热电偶或热电阻温度计通过信号线接至所述微处理器。本专利技术中，还包括设于烟道中用于测量烟气流速的毕托管，毕托管通过管路接至微压传感器，后者通过信号线接至所述微处理器。本专利技术中，所述过滤器中内置滤筒或滤膜。本专利技术中，所述采样泵有两台，分别位于第一采样管和第二采样管的气路末端。本专利技术中，所述管路上设有阀门。本专利技术中，所述微处理器通过信号线连接显示器和打印机。本专利技术进一步提供了利用前述系统实现燃煤烟气多种有机污染物双通道同时采样的方法，包括：将第一采样管和第二采样管置于烟道中，启动采样泵对烟气进行采样；其中，(1)第一采样管所取得气体样品经过滤处理后，由气相吸附单元收集；取下气相吸附单元中的气相吸附柱，在避光、冷藏条件下保存，供后续分析烟气中二噁英或多环芳烃成分使用；(2)通过阀门切换使第二采样管由支管连接注射器，连续抽排操作至少3次进行气体置换；以注射器进行取样，密封后保存，供后续分析烟气中总烃、甲烷和非甲烷总烃成分使用；(3)通过阀门切换和快速接头连接，使第二采样管与气路管道直通以避开真空箱，持续抽气进行管道中的气体置换；然后将第二采样管与真空箱中的采样气袋连接，重复数次充气与排空的操作进行气体置换；完成采样后，取下气袋供后续分析挥发性气体成分使用。本专利技术中，在以注射器或采样气袋进行采样时，如烟气温度高于环境温度，应启动第二采样管的电加热器件并保持在加热温度为120℃±5℃。专利技术原理描述：本专利技术是在烟道内设置用于二噁英类和多环芳烃采样的第一采样管，用于总烃、甲烷和非甲烷总烃和挥发性有机物采样的第二采样管，以及毕托管和热电阻温度计；前者连接设滤筒或滤纸的过滤器，以及带有冷凝装置的气相吸附单元；后者连接玻璃注射器和设于真空箱中的采样气袋；玻璃注射器用于总烃、甲烷和非甲烷总烃的采样，采样气袋用于挥发性有机物的采样。两路采样通道分别设置监控单元，包括温度传感器、压力传感器、流量传感器，并配套流量调节装置、阀门和采样泵，用于监测流量、流速等数据。在烟道中设置的毕托管经微压传感器与微处理器连接，负责测量烟道的烟气流速，确保等速采样；在烟道中设置的热电阻温度计与微处理器连接，负责提供烟道中烟气的温度参数；微处理器连接显示器和打印机连接，对采样过程实现监测与控制。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术可以实现双路采样管的集约化安装，通过将两个采样管和热电偶(或热电阻温度计)、毕托管统一安装在同一个采样头上，可以有效优化采样设备、保证采样符合标准的条件下，能够实现燃煤烟气中多种有机物同时采样，提高采样效率。2、与现有技术相比，采用本专利技术的双通道高效燃煤有机物采样方法可同时对多种有机物进行采样，采样仪器沿用中国环境保护局推荐的设备，在节约部分基础设备成本的同时，还实现了多种有机物共同采样和联合控制。3、由于采用双通道对四类有机物的共同采样，节约了大量的采样时间；而且由于实现了联合控制，只需一台显示器和更少的人员即可完成采样工作，节约了人力成本。4、在本专利技术的基础之上，还可以继续耦合其他的采样方法，拥有提升经济性的空间。附图说明图1为采样装置结构示意图。图2为采样时真空箱相关气路示意图。图3为抽真空时真空箱相关气路示意图。附图标记：1烟道；2热电偶或热电阻温度计；3毕托管；4第一采样管；5过滤器；6玻璃棉过滤头；7Teflon连接管；8第二采样管；9注射器；10阀门；11快速接头阳头；12快速接头阴头；13采样气袋；14真空箱；15阀门；16活性炭过滤器；17气相吸附单元；18微压传感器；19压力传感器；20温度传感器；21流量传感器；22流量调节装置；23采样泵；24压力传感器；25温度传感器；26流量传感器；27流量调节装置；28采样泵；29微处理器；30微型打印机；31显示器。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的实施方案进行详细描述。如图1所示，本专利技术中的燃煤烟气多种有机污染物双通道同时采样的系统，包括设于烟道中的第一采样管4和第二采样管8，两个采样管的开口端对准烟气来流方向；烟道中还设置通过信号线接至微处理器29的热电偶或热电阻温度计2，以及通过管路接至微压传感器18的毕托管3，微压传感器18通过信号线接至微处理器29。其中，第一采样管4通过气路管道依次连接过滤器5(内置滤筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃煤烟气多种有机污染物双通道同时采样的系统，包括设于烟道中的采样管；其特征在于，所述采样管包括第一采样管和第二采样管，两个采样管的开口端对准烟气来流方向；其中，第一采样管通过气路管道依次连接过滤器、气相吸附单元和采样泵，第二采样管通过气路管道依次连接真空箱、活性炭过滤器和采样泵；真空箱的进出口分别通过快速接头与气路管道相连，在其内部设有采样气袋；第二采样管自带电加热器件，在第二采样管与真空箱之间的气路管道上设支管，支管与注射器相接；在第一采样管和第二采样管的气路管道上，均设有温度传感器、压力传感器、流量传感器和流量调节装置，并分别通过信号线接至微处理器。

【技术特征摘要】
1.一种燃煤烟气多种有机污染物双通道同时采样的系统，包括设于烟道中的采样管；其特征在于，所述采样管包括第一采样管和第二采样管，两个采样管的开口端对准烟气来流方向；其中，第一采样管通过气路管道依次连接过滤器、气相吸附单元和采样泵，第二采样管通过气路管道依次连接真空箱、活性炭过滤器和采样泵；真空箱的进出口分别通过快速接头与气路管道相连，在其内部设有采样气袋；第二采样管自带电加热器件，在第二采样管与真空箱之间的气路管道上设支管，支管与注射器相接；在第一采样管和第二采样管的气路管道上，均设有温度传感器、压力传感器、流量传感器和流量调节装置，并分别通过信号线接至微处理器。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一采样管和第二采样管集成安装在同一个采样头上。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括设于烟道中用于测量烟气温度的热电偶或热电阻温度计，热电偶或热电阻温度计通过信号线接至所述微处理器。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括设于烟道中用于测量烟气流速的毕托管，毕托管通过管路接至微压传感器，后者通过信号线接至所述微处理器。5.根据权利要求1至4任意一项中所述的系统，其特征在于，所述过滤器中内置滤筒或滤膜。6.根据权利要求1至4任意一项中所述的系统，其特征在于，所述采样泵...

【专利技术属性】
技术研发人员：林晓青，李晓东，陆胜勇，陈彤，严建华，王萌，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33