技术领域
[0001] 本
发明涉及一种烟气采样装置，特别涉及一种防倒吸低浓度颗粒物原位采样装置。
背景技术
[0002] 伴随着世界经济的迅猛发展及人们对治理雾霾的重视，资源匮乏、节能减排成为当今的热
门话题。节能减排是国家的目标，而火电厂作为不可再生资源的消耗大户，也作为电
力的生产大户，成为了近年来国家领导人重点关注的降耗对象。因此，进一步研究开发燃
煤烟气污染物减排先进技术，以减少污染物排放尤为必要。国家发改委、环境保护部、国家
能源局联合下发的“发改价格[2015]2835号《关于实行燃煤电厂超低排放电价支持政策有关问题的通知》”明确提出“超低排放是指燃煤发
电机组大气污染物排放浓度基本符合燃气机组排放限值要求，即在基准含
氧量6%条件下，PM、SOx、NOx排放浓度分别不高于10，35，50 mg/m3。
[0003] 对于大型电站
锅炉而言，现有环保设备可有效控制污染物的排放浓度满足超低排放要求。而复杂烟气条件下超低浓度颗粒物测量装备是实现整套除尘系统高效控制、及时反馈及准确评价的重要
支撑。目前对颗粒物的采样技术手段大多采用全自动
烟尘分析仪（如青岛崂应环境科技有限公司3012H），根据超细玻璃纤滤筒的前后
质量差确定烟气中颗粒物的质量浓度，该方法简单但该采样方法主要具有以下不足：1）从
负压较大区域采集颗粒时，在负压的作用下滤筒/膜容易倒吸造成采样失败；2）不能实现PM10、PM2.5的分级测试；3）湿度较高烟气环境时测试时，采样管路损失严重，滤筒/膜微孔结构改变甚至破裂，从而导致测试无法进行。同时，还有部分研究人员采用惯性撞击器（ELPI、DLPI、安德森等）对烟气器中颗粒进行测试，该方法可实现烟气中不同粒径颗粒物的分级测量。但该仪器大多为国外进口，价格昂贵，不具有普适性。滤膜、
铝箔表面颗粒堆积数量少称重法误差严重，颗粒堆积数量多滤膜拆卸过程中滤膜抖动极易造成颗粒损失。因此，采样人员需根据经验对采样时间进行控制，操作方法繁琐。因此，对超低浓度颗粒物检测手段提出了较高的要求，开发适应复杂烟气条件的超低浓度颗粒物精确测量设备迫在眉睫。
发明内容
[0004] 针对
现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种防倒吸低浓度颗粒物原位采样装置。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种防倒吸低浓度颗粒物原位采样装置，包括采样枪和控制主机,其特征在于，还包
石英内衬管、伴热带、不锈
钢管、温控箱及位于温控箱内的颗粒滤膜采样器,采样枪的采样嘴与石英内衬管一端连通,石英内衬管与烟道连通，石英内衬管外部包裹伴热带，伴热带外包裹
不锈钢管,石英内衬管另一端通过不锈钢快速接头与温控箱连接,温控箱再与控制主机连接；采样枪上的
热电偶和皮托管分别
捆绑在位于石英内衬管外壁的不锈钢管上。
[0006] 上述方案中，所述的颗粒滤膜采样器包括端盖、滤
膜过滤器、分离桶及底盖，底盖扣合在分离桶的下端，分离桶的
侧壁为带有
截止阀的烟气旁路，所述的分离桶内安装滤膜
过滤器，烟气旁路的出气端和进气端分别位于滤膜过滤器的两侧，滤膜过滤器上端盖合有端盖。
[0007] 上述方案中，所述的滤膜过滤器由多孔托盘、滤膜和铝膜构成，滤膜位于多孔托盘上方，滤膜和多孔托盘的两端通过铝膜夹持固定。
[0008] 上述方案中，所述的分离桶包括上分离桶和下分离桶，上分离桶与下分离桶的腔体连通，上分离桶的下端与
水平面的夹
角大于30度；下分离桶的下端与水平面的夹角大于60度。
[0009] 上述方案中，开始采样时候，颗粒滤膜采样器的
截止阀关闭，烟气旁路堵塞，烟气穿过滤膜过滤器，颗粒被拦截；结束采样时候，截止阀打开，滤膜过滤器前后两端压力迅速一致，避免滤膜前后压力差造成滤膜破裂。
[0010] 上述方案中，所述的温控器可以设置多个,多个温控器通过不锈钢快速接头串接在一起，每个温控器内设有滤除不同颗粒的颗粒滤膜采样器。
[0011] 本发明的有益效果是：该防倒吸低浓度颗粒物原位采样装置，利用石英内衬管与烟道连通，可有效避免细颗粒物管路损失；颗粒流经过温控器，被滤膜过滤器上超低玻纤滤膜捕集；滤膜过滤器上的托盘可提高滤膜的机械强度，铝膜避免了
紧固件与滤膜直接
接触，减少了损失；滤膜过滤器整体称重，避免颗粒损失；温控箱控制颗粒采样器
温度与原烟气温度一致，模拟实现原位烟气环境；颗粒滤膜采样器侧面安装有烟气旁路和截止阀，采样结束后将阀门打开，快速泄压，避免滤膜破裂；所有温控器之间采用标准不锈钢快速接头密封连接，实现了采样系统的模
块化布置，提高了采样系统的灵活性。
附图说明
[0012] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。
[0013] 图1为本发明实施例中防倒吸低浓度颗粒物原位采样装置结构示意图；图2为本发明实施例中颗粒滤膜采样器结构示意图；
图3为本发明实施例中滤膜过滤器结构示意图；
图中序号说明如下：1采样嘴；2热电偶；3皮托管；4石英内衬管；5伴热带；6不锈钢管；7不锈钢快速接头；8温控箱；9颗粒滤膜采样器；10截止阀；11控制主机；12端盖；13滤膜过滤器；14烟气旁路；15分离桶；16底盖；17铝膜；18滤膜；19多孔托盘；20烟道。
具体实施方式
[0014] 使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图3和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0015] 本实施例采用的防倒吸低浓度颗粒物原位采样装置，包括采样枪、石英内衬管4、伴热带5、不锈钢管6、温控箱8、位于温控箱8内的颗粒滤膜采样器9及控制主机11,采样枪的采样嘴1与石英内衬管4一端连通, 石英内衬管4的直径，d=20mm，厚度为h=5mm，石英内衬管可有效避免沿程采样损失。石英内衬管4外部包裹伴热带5，伴热带5外包裹不锈钢管6, 不锈钢管的外径为D=50mm。采样枪上的热电偶2和皮托管3分别捆绑在位于石英内衬管4外壁的不锈钢管6上；石英内衬管4另一端通过不锈钢快速接头7与温控箱8连接。烟道20依次贯穿不锈钢管6、伴热带5和石英管内衬4并与石英管内衬4的气腔贯通连接。
[0016] 本实施例中的温控器8可以设置多个, 每个温控箱8内分别安装有颗粒滤膜采样器9,例如，在一个温控箱8内安装滤除烟气中的PM10的颗粒滤膜采样器9，在另一个与其
串联的温控箱中安装滤除PM2.5的颗粒滤膜采样器。多个温控器8通过不锈钢快速接头7串接在一起后再与控制主机11连接。
[0017] 本实施例中的颗粒滤膜采样器9包括端盖12、滤膜过滤器13、分离桶15及底盖16，底盖16扣合在分离桶15的下端，分离桶15的侧壁设有带有截止阀10的烟气旁路14。本实施例中的分离桶15包括上分离桶和下分离桶，上分离桶与下分离桶的气腔连通，颗粒流在分离桶中根据不同粒径具有的惯性对颗粒进行分级，下面以PM10为例进行说明：粒径大于10 μm的颗粒通过直径为8mm的收集孔落入与下分离桶15连接的底盖16，下分离筒下端与水平面的夹角α＞60°，桶高为65 mm。粒径小于10μm的颗粒穿过下分离桶经过直径为10mm的连通腔进入上分离筒顶部腔体，此时上分离桶腔体底部与水平面的夹角β＞30°，顶部腔体中安装有颗粒滤膜过滤器9，颗粒被颗粒滤膜过滤器9捕集，
净化后的尾气经过端盖12排出，进入次级颗粒滤膜采样器（比如PM2.5颗粒滤膜采样器）。为了避免负压较大情况下，颗粒滤膜采样器9中滤膜倒吸引起的滤膜破裂情况的发生，颗粒滤膜采样器9中侧面安装有烟气旁路14和截止阀10。烟气旁路14的上下两端分别位于颗粒滤膜过滤器9的前后两侧。开始采样时候，截止阀10关闭，烟气旁路14堵塞，烟气穿过颗粒滤膜过滤器9，颗粒被拦截；结束采样时候，截止阀10打开，颗粒滤膜过滤器9的前后两端压力迅速一致，该结构有效避免了滤膜前后压力差造成滤膜破裂情况的发生。本实施例中，用户可以根据实际需求更改烟气旁路形式，但不管具体形式如何，其核心均是保证颗粒滤膜过滤器前后连通。
[0018] 本实施例中的滤膜过滤器13主要由三部分组成：铝膜17，滤膜18及多孔托盘19。其中，铝膜17为环状，
内圈直径d=45mm，
外圈直径d=55，铝膜17起到夹持作用，可将超细玻纤滤膜18（直径d=47mm）和多孔托盘19（直径d=50mm，开孔率φ＞50%）紧密固定在一起。
[0019] 本实施例中的端盖12通过
螺纹连接将滤膜过滤器13压在分离筒15的上分离桶内，接触面位于铝膜17表面，避免滤膜18与金属壁面的粘连损失。采样开始时刻对滤膜过滤器13进行称重质量为m1 g，采样结束时刻对滤膜过滤器13进行再次称重质量为m2 g。根据控制主机记录的烟气体积V m3可计算得到PM10颗粒质量浓度g g/m3：
滤膜过滤器13前后整体称重避免了滤膜拆卸过程中滤膜表面颗粒损失，提高了测试
精度。
[0020] 本实施例中加热采样烟枪顶端皮托管对烟道20内烟气流速进行预测试，得到预测流速v，设定分离桶15的入口流速控制在L=10 L/min，根据设定的采样流速与预测流速v计算采样头半径R，公式如下：通过对采样枪的采样头半径的调整，使得预测流速接近设定的采样流速，进而实现等速取样。
[0021] 本实施例中，烟道中颗粒流依次经
过采样嘴1，石英内衬管4、颗粒滤膜采样器9最终进入控制主机11的采样
泵。控制主机11中包含采样泵、流量计及温度
控制器，可以记录采样体积V及温度，并可根据热电偶2所测烟温，实时调节伴热带5及温控箱8内温度，达到理想的目标值t。
[0022] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述
权利要求的保护范围为准。
