一种农村家用炉灶排放大气污染物采样和监测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种农村家用炉灶排放大气污染物采样和监测系统及方法，它包括：燃烧炉、采样枪、预稀释管、稀释系统和采样系统；本发明专利技术的燃烧炉部分运用可变化炉膛的燃烧炉设计，更好的还原污染源排放情况；本发明专利技术增加预稀释管，扩大了稀释倍数调节范围；本发明专利技术增加了烟气净化，满足实验室的严苛条件；本发明专利技术能兼顾离线采样和在线监测分析，多通道分级采样，获得完整燃烧烟气排放总量颗粒样品，同时还具备支持在线校准功能，还对燃烧过程各阶浓度段波动情况有更深入的了解，相互补充，可靠性高，能更加全面的研究固定污染源排放特征。

【技术实现步骤摘要】
一种农村家用炉灶排放大气污染物采样和监测系统及方法
本专利技术属于环境监测
，涉及一种农村家用炉灶排放大气污染物采样和监测系统，特别涉及一种能够在多场合使用的、对农村家用多种炉型大小炉灶排放的烟气多级稀释后同时采用在线、离线设备采集和监测颗粒物和黑碳的系统及方法。
技术介绍
民用生物质燃烧源具有排放工况不稳定，燃烧时间较短，多为不完全燃烧等特点，即使是同一炉灶在不同燃烧条件下烟气浓度波动大，难以用固定采样方法测定其污染物排放。现有常用的监测方法有直接采样法，稀释采样法、烟罩法和冷凝法等，在采样方式上有分为只离线采样或只有在线监测，离线采样通过称重法获取实验最终结果，在线采样通过光吸收法和光散射法。在稀释采样法中又分为烟罩法和烟通道法，烟通道法又包括部分稀释法和全流量稀释法，原有技术稀释装置稀释倍数大多在10-100左右，稀释比由烟气与稀释气量比值计算出大致结果。原有技术的稀释采样装置多用于稳定的电厂锅炉污染源，缺少民用源的模拟监测采样技术，并且组件复杂，不易集成操作等特征，因定量排放监测原因，大多为固定尺寸，场地适用性不高。国内现有稀释装置有较多缺陷，复杂且庞大，仪器大多数为整体装置，不能拆分，占地面积大，难以适应狭窄空间的污染排放采样。同时，现有装置适用场所单一，大多数为现场试验，在实验室中无法得到很好的模拟。在实际生活中，农村所使用的燃烧炉膛的大小对燃料燃烧充分燃烧状况有影响，原有技术燃烧装置大多为固定尺寸燃烧炉，对真实烟气排放浓度状况没有很好的模拟。原有技术稀释倍数可调节范围较小，外接多级稀释装置后系统难以保证稳定性和气密性，采样过程实验结果和较为粗糙，难以匹配检出范围较小的精密监测仪器。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种农村家用炉灶排放大气污染物采样和监测系统及方法，不仅能真实模拟农村家用炉灶的各种尺寸炉型燃烧情况，其稀释系统部分还可拆装运用于现场污染源排放监测，能满足狭窄空间的监测需求。本专利技术的一种农村家用炉灶排放大气污染物采样和监测系统，其组件包括：燃烧炉、采样枪、预稀释管、稀释系统和采样系统；所述燃烧炉一种燃烧炉，包括炉膛、通风口、灰渣回收盒、排烟管；所述炉膛设有可直读CO2浓度传感器Ⅰ；炉膛一面设置耐热玻璃可视窗，炉膛上部为烟管口，炉膛底部有通风口，通风口下部设有收集燃料燃烧后剩余物的灰渣回收盒。所述采样枪包括采样枪管、采样头、旋风式切割头，所述采样头设置在燃烧炉的烟管中部，采样枪管的出气端与预稀释管连接；所述采样头采用8mm采样嘴，采样时，采样嘴正对气流，采样枪烟管可加热，烟气进入采样枪通过加热采样管，防止烟气凝结黏附在管壁上；所述预稀释管包括圆形稀释管、高效过滤器、风机、出气流量控制阀、CO2浓度传感器Ⅱ，所述稀释管前端设有导入口，导入口沿气流进气方向依次时是风机和高效过滤器，风机一端直接连接环境大气，通过负压吸入环境空气经高效过滤器得到洁净空气，通过导入口进入预稀释管与采样烟气充分混合稀释；混合后一部分气体进入稀释系统，多余气体经稀释管后端的排气口排出，所述排气口的连接管道上设出气流量控制阀；所述稀释系统包括一级稀释仓、二级稀释仓和停留仓；所述预稀释管出口端与一级稀释仓进气口有导管连接，所述一级稀释仓与二级稀释仓连接，所述二级稀释仓与停留仓连接；所述一级稀释仓上设置有一级洁净空气导入口，所述一级洁净空气导入口上连接有一级洁净空气导入管，所述一级洁净空气导入管上设有一级洁净空气流量控制阀；一级稀释仓上设置有一级旁路出口，所述一级旁路出口上连接有出风管，出风管上设置有一级旁路出风流量控制阀；所述二级稀释仓上设置有二级洁净空气导入口，二级洁净空气导入口上连接有二级洁净空气导入管，所述二级洁净空气导入管上设有二级洁净空气流量控制阀；所述停留仓上设有CO2浓度传感器Ⅲ；所述采样系统包括离线采样系统和在线采样系统；所述离线采样系统包括停留仓上的采样口和与采样口连接的多根采样分管，所述多根采样分管上分别安装颗粒物切割头和采样膜托，通过安装不同切割头，可实现PM10、PM2.5分级采样，所述多根采样分管连接采样泵以提供动力；所述在线采样系统包括和停留仓通过黑碳采样管分别相连接的美国MAGEE公司AE-33黑碳分析仪、TSI颗粒物分析仪。进一步的，其特征在于所述燃烧炉炉膛为正方体，是活动式抽屉结构，所述炉膛包括隔热层、加固层、铝酸盐水泥层和炉膛仓体；所述炉膛有多个型号，所有型号的炉膛外观同尺寸，但是炉膛仓体的内容量不同。优选的，所述炉膛仓体的内容量为50L-100L，满足50g-3kg燃料燃烧需求。优选的，所述燃烧炉的上部设有四方形排烟管，排烟管开有方形采样口。进一步的，所述排烟管顶部加装有烟气净化装置。优选的，所述燃烧炉底部设有滚轮。优选的，所述采样头采用8mm采样嘴，采样时，采样嘴正对气流。进一步的，所述停留仓(26)上设有绝对压力传感器。进一步的，所述停留仓(26)上设有温湿度传感器。专利技术人指出：本专利技术装置连接部分，均使用软管连接，与仪器相接连接头为合金螺纹卡口接头，搭配特氟龙材质双环密封垫片，此种材质垫片承受应力能力较强，不易老化和松弛，能达到理想的密封效果。合金螺纹接头，具有一定的硬度，能承受反复拆装损耗，不易有划痕，连接性能良好。一种农村家用炉灶排放大气污染物采样和监测系统的使用方法，主要包括以下步骤：(1)打开采样泵、预稀释管风机、一级洁净空气流量控制阀、一级旁路出风流量控制阀、二级洁净空气流量控制阀与烟气净化装置风机开关，将采样枪管预热至120℃，防止烟气中颗粒物因冷凝附着于采样枪管壁上，将燃料点燃后送入燃烧炉中，燃烧过程可通过炉膛一面设置的耐热玻璃可视窗观察，燃料燃烧后，一部分烟气通过采样枪后置旋风式切割头去除烟气中空气动力学直径大于2.5微米的大颗粒后进入预稀释管，另外多余烟气经排烟管顶部烟气净化装置排出至环境空气中，排除浓度满足环境大气标准。烟气流速约为2-3m/s，产生烟气浓度约200-300mg/m3。(2)在烟气进入预稀释管前，打开预稀释管连接的风机，稀释洁净空气根据1-10倍稀释比要求调节范围为0-60L/min，烟气与洁净空气充分混合后，一部分颗粒物进入稀释系统，多余气体通过预稀释管后端导管进入烟气净化装置，通过净化装置排出至环境空气，导管上安装有出气控制阀控制出气流量。(3)预稀释管出口端与一级稀释仓进气口有导管连接，一级稀释仓上设置有洁净空气导入口，洁净空气通过导入口进入一级稀释仓内，进入一级稀释仓的颗粒物在洁净空气的混合作用下进行稀释，一级稀释仓上设置有一级旁路出口，出口上连接有出风管，出风管上设置有一级旁路出风流量控制阀，一级稀释仓内混合气体中的多余部分气体通过出风管排出，另一部分气体进入二级稀释仓；二级稀释仓上设置有二级洁净空气导入口，二级洁净空气导入口上连接有二级洁净空气导入管，再由二级洁净空气导入口导入的洁净空气的作用下进行混合稀释和冷却，之后进入停留室内冷凝、凝聚并且长大成核后，进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农村家用炉灶排放大气污染物采样和监测系统，其特征在于它包括：燃烧炉、采样枪、预稀释管、稀释系统和采样系统；/n所述燃烧炉一种燃烧炉，包括炉膛、通风口（2）、灰渣回收盒（3）、排烟管（6）；所述炉膛设有可直读CO

【技术特征摘要】
1.一种农村家用炉灶排放大气污染物采样和监测系统，其特征在于它包括：燃烧炉、采样枪、预稀释管、稀释系统和采样系统；
所述燃烧炉一种燃烧炉，包括炉膛、通风口（2）、灰渣回收盒（3）、排烟管（6）；所述炉膛设有可直读CO2浓度传感器Ⅰ（5）；炉膛的一侧面设置耐热玻璃可视窗（4），炉膛上部连接排烟管（6），炉膛底部有通风口（2），通风口（2）下部设有收集燃料燃烧后剩余物的灰渣回收盒（3）；
所述采样枪包括采样枪管（9）、采样头（7）、旋风式切割头（10），所述采样头（7）通过排烟管（6）的采样口伸入排烟管中部，采样枪管（9）的出气端与预稀释管连接；
所述预稀释管包括圆形稀释管（11）、高效过滤器（14）、风机（15）、预稀释管出气流量控制阀（13）、CO2浓度传感器Ⅱ（12），所述圆形稀释管（11）前端设有一导入口，导入口沿气流进气方向依次时是风机（15）和高效过滤器（14），风机（15）一端直接连接环境大气，通过负压方式吸入环境空气经高效过滤器（14）得到洁净空气，通过导入口进入圆形稀释管（11）与采样烟气充分混合稀释；混合后一部分气体进入稀释系统，多余气体经圆形稀释管（11）后端的排气口排出，所述排气口连接排气管，所述排气管连接至燃烧炉的烟气净化装置，排气管上设出气流量控制阀（13）控制出气流量；
所述稀释系统包括一级稀释仓（21）、二级稀释仓（23）和停留仓（26）；所述预稀释管出口端与一级稀释仓进气口有导管连接，所述一级稀释仓（21）与二级稀释仓（23）连接，所述二级稀释仓（23）与停留仓（26）连接；所述一级稀释仓（21）上设置有一级洁净空气导入口（16），所述一级洁净空气导入口（16）上连接有一级洁净空气导入管，所述一级洁净空气导入管上设有一级洁净空气流量控制阀（17）；一级稀释仓（21）上设置有一级旁路出口（22），所述一级旁路出口上连接有出风管，出风管上设置有一级旁路出风流量控制阀（18）；所述二级稀释仓（23）上设置有二级洁净空气导入口（19），二级洁净空气导入口（19）上连接有二级洁净空气导入管，所述二级洁净空气导入管上设有二级洁净空气流量控制阀（20）；所述停留仓（26）上设有CO2浓度传感器Ⅲ（31）；
所述采样系统包括离线采样系统和在线采样系统；所述离线采样系统包括停留仓（26）上的采样口和与采样口连接的多根采样分管（27），所述多根采样分管（27）上分别安装颗粒物切割器（28）和采样膜托（29），通过安装不同切割头可实现PM10、PM2.5分级采样，所述多根采样分管（27）连接采样泵（30）以提供动力；所述在线采样系统包括和停留仓（26）通过黑碳采样管分别相连接的美国MAGEE公司AE-33黑碳分析仪（32）、TSI颗粒物分析仪（33）。


2.根据权利要求1所述的农村家用炉灶排放大气污染物采样和监测系统，其特征在于：所述炉膛为正方体，是活动式抽屉结构，所述炉膛包括隔热层（34）、加固层（35）、铝酸盐水泥层（36）和炉膛仓体（37）；所述炉膛有多个型号，所有型...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳妮，杨敬婷，秦俊虎，
申请(专利权)人：贵州省环境科学研究设计院，
类型：发明
国别省市：贵州;52