一种民用燃烧源排放污染物稀释采样系统技术方案

本发明专利技术提供了一种民用燃烧源排放污染物稀释采样系统，包括一级稀释器、旋风分流单元、二级稀释器、滤膜采集单元、旁路气单元、在线测量单元Ⅰ和在线测量单元Ⅱ，一级稀释器位于系统前端靠近燃烧源排放口处，控制其温度与烟气温度相同，烟气与稀释气在一级稀释器中平稳汇合，并经收缩混合孔实现均匀混合后，经保温烟枪进入旋风分流单元，所述旋风分流单元对大颗粒物进行切割并对气溶胶进行对等分流，滤膜采集单元采用补偿式限流孔的方法对流量进行控制；在线测量单元Ⅰ实现对高浓度污染物的在线测量；二级稀释器进一步降低颗粒物的浓度后由在线测量单元Ⅱ进行在线测量；旁路气单元采用限流孔的方式对流量进行控制以平衡其它各部分仪器所用流量。分仪器所用流量。分仪器所用流量。

【技术实现步骤摘要】
一种民用燃烧源排放污染物稀释采样系统


[0001]本专利技术属于环境监测
，尤其涉及一种民用燃烧源排放污染物稀释采样系统。

技术介绍

[0002]民用源燃烧排放产生的污染物，对于大气环境污染贡献很大；与其它源排放相比，民用源燃烧具备如下几个特点：一是属于无组织排放，分散性较强，如居民的燃煤取暖、做饭等，二是通常无较好的后处理减排措施，三是不同种类的燃烧源排放特性不同，包括不同燃料、不同炉具和不同的燃烧方式。因此对于民用源燃烧排放的污染物，有必要进行科学合理的采样测量。
[0003]目前针对固定污染源排放有较多的研究，如专利号201410340512.2的专利涉及一种固定污染源排放PM2.5稀释采样装置，可模拟烟气从排放口出来后与大气混合的情况，采用滤膜收集PM2.5样品，但是该系统在应用于民用源的过程中存在如下问题：一是体积较大，二是需要比较大的气溶胶流量和稀释气流量，三是只具备离线采集PM2.5的功能。专利申请号202110095623.1的专利涉及一种炉具烟气污染物现场检测系统，该系统可实现对于民用炉具燃烧固体燃料的排放污染物进行24小时的测量，但该系统存在如下问题：一是系统只有一级稀释器，无控温保温，烟气在排放到大气过程中会很快冷凝，堵塞采样管路；二是稀释器采用T型接头的方式，烟气颗粒物在接头处损失较大；三是流量控制采用转子流量计的方式，流量波动较大，低流量情况下小的流量波动对于稀释比影响很大；四是总流量较小，无法在稀释器后接入其它在线测量仪器，系统可扩展性差；五是滤膜气流流量太小，滤膜需要较长时间才可以采集到的需要的颗粒物量；尤其是对于民用燃烧源排放，在从炉具点火、初步燃烧、完全燃烧、逐渐熄灭的过程中，每一个阶段排放的污染物种类和特性均不同，需要对不同阶段排放的污染物进行区分测量。
[0004]综上所述，设计一种针对民用源燃烧排放污染物且搭建更科学合理的稀释采样系统，在满足便携测量需求的同时，颗粒物损失更小，流量控制更精确，系统可扩展性更强，已经成为亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本专利技术的目的在于针对上述问题，提供一种民用燃烧源排放污染物稀释采样系统，包括一级稀释器1、旋风分流单元2、二级稀释器3、滤膜采集单元4、旁路气单元5、在线测量单元Ⅰ6和在线测量单元Ⅱ7，其特征在于，一级稀释器1位于系统前端靠近燃烧源排放口处，系统自动调节一级稀释器1的温度与烟气温度相同以防止烟气冷凝，烟气与稀释气在一级稀释器1中平稳汇合，并经收缩混合孔实现均匀混合后，经保温烟枪进入旋风分流单元2，所述旋风分流单元2对大颗粒物进行切割并对气溶胶进行对等分流，分流的流体分别进入滤膜采集单元4、在线测量单元Ⅰ6、二级稀释器3与旁路气单元5，其中，
[0006]一级稀释器1为热稀释，采用常压混合的方式；
[0007]二级稀释器3为常温稀释，采用稀释气闭合环路的方式；
[0008]滤膜采集单元4工作于同时采样模式或顺序采样模式，采用补偿式限流孔的方法对流量进行控制；
[0009]在线测量单元Ⅰ6实现对高浓度污染物的在线测量；
[0010]在线测量单元Ⅱ7实现对低浓度颗粒物污染物的在线测量；
[0011]旁路气单元5采用限流孔的方式对流量进行控制以平衡其它各部分仪器所用流量。
[0012]优选的，所述一级稀释器1包括稀释器Ⅰ1
‑
1、烟温传感器1
‑
2、烟气流量测量模块1
‑
3、控温模块1
‑
4、保温烟枪1
‑
5、硅胶干燥管1
‑
6、高效过滤器Ⅰ1
‑
7、温湿度压力模块Ⅰ1
‑
8、质量流量计Ⅰ1
‑
9、压缩泵1
‑
10和高效过滤器Ⅱ1
‑
11，其中，
[0013]所述稀释器Ⅰ1
‑
1为常压混合结构，位于保温烟枪1
‑
5的顶端且靠近民用燃烧源排放出口；
[0014]所述烟温传感器1
‑
2用于测量烟气温度；
[0015]所述烟气流量测量模块1
‑
3测量烟气体积流量；
[0016]所述控温模块1
‑
4包括电阻加热器和热敏电阻温度传感器，根据烟温传感器1
‑
2测量到的温度，控温模块1
‑
4动态调节稀释器Ⅰ1
‑
1的温度使得两者温度相同；
[0017]所述保温烟枪1
‑
5用于连接稀释器Ⅰ1
‑
1和旋风分流单元2；
[0018]从硅胶干燥管1
‑
6进入的空气，依次经过高效过滤器Ⅰ1
‑
7、温湿度压力模块Ⅰ1
‑
8、质量流量计Ⅰ1
‑
9、压缩泵1
‑
10以及高效过滤器Ⅱ1
‑
11得到洁净干燥、流量稳定的稀释气，其中，硅胶干燥管1
‑
6用于空气的干燥，高效过滤器Ⅰ1
‑
7用于去除空气中的颗粒物，温湿度压力模块Ⅰ1
‑
8用于测量稀释气的温度、相对湿度、绝对压力信息；质量流量计Ⅰ1
‑
9用于测量稀释气的质量流量，质量流量计Ⅰ1
‑
9的出口连接压缩泵1
‑
10的入口，压缩泵1
‑
10的出口连接高效过滤器Ⅱ1
‑
11；
[0019]烟气从烟气流量测量模块1
‑
3的入口进入稀释器Ⅰ1
‑
1，稀释气从稀释器Ⅰ1
‑
1的侧方进入，均处于常压水平的烟气和稀释气在稀释器Ⅰ1
‑
1的收口处汇合。
[0020]优选的，所述稀释器Ⅰ1
‑
1采用不锈钢材质，控温模块1
‑
4固定安装于所述稀释器Ⅰ1
‑
1的表面，其余部分采用保温棉包裹；
[0021]所述烟温传感器1
‑
2采用铂电阻温度传感器，测温范围为
‑
40～+200℃；
[0022]所述烟气流量测量模块1
‑
3为不锈钢材质毛细管，管内径为1.8mm，管长为80mm，测量的流量范围为常温下0.2
‑
2.0L/min，出口端倒角设计以实现稀释气和烟气的平稳汇合，流量的测量采用测量毛细管两端的压差的方式；
[0023]所述控温模块1
‑
4的控温的范围为0～100℃；
[0024]所述保温烟枪1
‑
5采用双层不锈钢套管的方式，中间包裹保温棉，中心不锈钢管与稀释器Ⅰ1
‑
1通过卡套接头的方式进行连接，实现烟气温度到大气环境温度的平稳过渡，防止冷凝水的产生并减少颗粒物在管路中的损失；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种民用燃烧源排放污染物稀释采样系统，包括一级稀释器(1)、旋风分流单元(2)、二级稀释器(3)、滤膜采集单元(4)、旁路气单元(5)、在线测量单元Ⅰ(6)和在线测量单元Ⅱ(7)，其特征在于，一级稀释器(1)位于系统前端靠近燃烧源排放口处，系统自动调节一级稀释器(1)的温度与烟气温度相同以防止烟气冷凝，烟气与稀释气在一级稀释器(1)中平稳汇合，并经收缩混合孔实现均匀混合后，经保温烟枪进入旋风分流单元(2)，所述旋风分流单元(2)对大颗粒物进行切割并对气溶胶进行对等分流，分流的流体分别进入滤膜采集单元(4)、在线测量单元Ⅰ(6)、二级稀释器(3)与旁路气单元(5)，其中，一级稀释器(1)为热稀释，采用常压混合的方式；二级稀释器(3)为常温稀释，采用稀释气闭合环路的方式；滤膜采集单元(4)工作于同时采样模式或顺序采样模式，采用补偿式限流孔的方法对流量进行控制；在线测量单元Ⅰ(6)实现对高浓度污染物的在线测量；在线测量单元Ⅱ(7)实现对低浓度颗粒物污染物的在线测量；旁路气单元(5)采用限流孔的方式对流量进行控制以平衡其它各部分仪器所用流量。2.根据权利要求1所述的一种民用燃烧源排放污染物稀释采样系统，其特征在于，所述一级稀释器(1)包括稀释器Ⅰ(1
‑
1)、烟温传感器(1
‑
2)、烟气流量测量模块(1
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3)、控温模块(1
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4)、保温烟枪(1
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5)、硅胶干燥管(1
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6)、高效过滤器Ⅰ(1
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7)、温湿度压力模块Ⅰ(1
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8)、质量流量计Ⅰ(1
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9)、压缩泵(1
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10)和高效过滤器Ⅱ(1
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11)，其中，所述稀释器Ⅰ(1
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1)为常压混合结构，位于保温烟枪(1
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5)的顶端且靠近民用燃烧源排放出口；所述烟温传感器(1
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2)用于测量烟气温度；所述烟气流量测量模块(1
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3)测量烟气体积流量；所述控温模块(1
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4)包括电阻加热器和热敏电阻温度传感器，根据烟温传感器(1
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2)测量到的温度，控温模块(1
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4)动态调节稀释器Ⅰ(1
‑
1)的温度使得两者温度相同；所述保温烟枪(1
‑
5)用于连接稀释器Ⅰ(1
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1)和旋风分流单元(2)；从硅胶干燥管(1
‑
6)进入的空气，依次经过高效过滤器Ⅰ(1
‑
7)、温湿度压力模块Ⅰ(1
‑
8)、质量流量计Ⅰ(1
‑
9)、压缩泵(1
‑
10)以及高效过滤器Ⅱ(1
‑
11)得到洁净干燥、流量稳定的稀释气，其中，硅胶干燥管(1
‑
6)用于空气的干燥，高效过滤器Ⅰ(1
‑
7)用于去除空气中的颗粒物，温湿度压力模块Ⅰ(1
‑
8)用于测量稀释气的温度、相对湿度、绝对压力信息；质量流量计Ⅰ(1
‑
9)用于测量稀释气的质量流量，质量流量计Ⅰ(1
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9)的出口连接压缩泵(1
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10)的入口，压缩泵(1
‑
10)的出口连接高效过滤器Ⅱ(1
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11)；烟气从烟气流量测量模块(1
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3)的入口进入稀释器Ⅰ(1
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1)，稀释气从稀释器Ⅰ(1
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1)的侧方进入，均处于常压水平的烟气和稀释气在稀释器Ⅰ(1
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1)的收口处汇合。3.根据权利要求2所述的一种民用燃烧源排放污染物稀释采样系统，其特征在于，所述稀释器Ⅰ(1
‑
1)采用不锈钢材质，控温模块(1
‑
4)固定安装于所述稀释器Ⅰ(1
‑
1)的表面，其余部分采用保温棉包裹；所述烟温传感器(1
‑
2)采用铂电阻温度传感器，测温范围为
‑
40～+200℃；所述烟气流量测量模块(1
‑
3)为不锈钢材质毛细管，管内径为1.8mm，管长为80mm，测量的流量范围为常温下0.2
‑
2.0L/min，出口端倒角设计以实现稀释气和烟气的平稳汇合，流
量的测量采用测量毛细管两端的压差的方式；所述控温模块(1
‑
4)的控温的范围为0～100℃；所述保温烟枪(1
‑
5)采用双层不锈钢套管的方式，中间包裹保温棉，中心不锈钢管与稀释器Ⅰ(1
‑
1)通过卡套接头的方式进行连接，实现烟气温度到大气环境温度的平稳过渡，防止冷凝水的产生并减少颗粒物在管道中的损失；所述压缩泵(1
‑
10)通过占空比调节的方式调节气流量大小，调节的流量范围为5
‑
15L/min，控制主板不断采集质量流量信息和温度压力信息以计算环境温度下的稀释气体积流量，稀释比范围为5:1
‑
30:1。4.根据权利要求3所述的一种民用燃烧源排放污染物稀释采样系统，其特征在于，所述旋风分流单元(2)包括旋风切割器和气溶胶分流器，所述旋风切割器的入口采用导电性硅胶软管连接到保温烟枪(1
‑
5)的出口，所述旋风切割器的出口采用卡套连接分流器入口(2
‑
1)；所述气溶胶分流器设有六个圆周对称分布的分流器出口(2
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：张强，
申请(专利权)人：北京纳颗环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：