[實用新型]基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監(jiān)測系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2015-12-04
• 公開（公告）號: CN205157388U
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王富生;肖豪;黨宇稼;汪興業(yè);魏日發(fā);方曉南
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳睿境環(huán)保科技有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

按照國家《大氣污染防治行動計劃》的要求，要加快燃煤鍋爐和工業(yè)爐窯現(xiàn)有除塵設(shè)施升級改造，確保顆粒物排放濃度穩(wěn)定達標(biāo)排放。國家頒布的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）等一系列標(biāo)準(zhǔn)均把固定源排氣中顆粒物排放濃度降至30mg/m³以下。目前，大部分單機裝機容量30萬千瓦以上機組采用了靜電除塵器和爐外濕法脫硫的除塵技術(shù)，顆粒物濃度低于50mg/m³。

近年來人們發(fā)明創(chuàng)造了多種顆粒物檢測方法和檢測設(shè)備，其中包括傳統(tǒng)經(jīng)典的濾膜稱重法：該方法以規(guī)定的流量采樣，將空氣中的顆粒物捕集于具有一定直徑孔隙率的濾膜上，然后通過稱量濾膜采樣前后的質(zhì)量，由其質(zhì)量差求得捕集的顆粒物的質(zhì)量，最后將這一質(zhì)量與采樣空氣體積之比即為顆粒物的質(zhì)量濃度。這種方法是目前國家標(biāo)準(zhǔn)方法。

隨著科技進步，出現(xiàn)了許多新的現(xiàn)場檢測方法和設(shè)備，比較典型的代表是：

1）光散射法：該方法的基本原理是用一個激光光源發(fā)出的光照射至被測顆粒物上引起光散射，在一定的方向上用光電轉(zhuǎn)換元件接收散射光的信號，包括散射光次數(shù)和光強。檢測到的散射光的次數(shù)表示粒子數(shù)，光強信號代表粒子的大小。該方法可直接得到粒子數(shù)，但要通過統(tǒng)計計算換算成質(zhì)量濃度。

2）β射線法：當(dāng)β射線照射介質(zhì)時，β粒子與介質(zhì)中的電子相互碰撞損失能量而被吸收，在低能條件下，吸收程度取決于介質(zhì)的質(zhì)量，與顆粒物粒徑、成分、顏色及分散狀態(tài)無關(guān)。環(huán)境氣體由采樣泵吸入采樣管，經(jīng)過濾紙后排出，顆粒物沉積在濾紙上，當(dāng)β射線通過沉積著顆粒物的濾紙時能量衰減，通過對衰減前后的β射線能量測定，可以計算出顆粒物的質(zhì)量濃度。

3）微量振蕩天平法：微量振蕩天平法是在質(zhì)量傳感器內(nèi)使用一個振蕩空心錐形管，在其振蕩端安裝可更換的濾膜，振蕩頻率取決于錐形管特征和其質(zhì)量。當(dāng)采樣氣流通過濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質(zhì)量變化導(dǎo)致振蕩頻率的變化，通過振蕩頻率變化計算出沉積在濾膜上顆粒物的質(zhì)量，再根據(jù)流量、現(xiàn)場環(huán)境溫度和氣壓計算出該時段顆粒物標(biāo)志的質(zhì)量濃度。

濾膜稱重法原理簡單，測定數(shù)據(jù)可靠，為現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)方法，能夠直接測得可吸入顆粒物的質(zhì)量濃度。但在測定過程中，存在操作復(fù)雜、費時、設(shè)備較多等缺點，不能實現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測。光散射法能夠?qū)崿F(xiàn)在線實時檢測，但這種技術(shù)檢測到的信號主要含有粒子數(shù)和粒子大小信息，而不含有顆粒物的質(zhì)量信息，且光散射法的測量精度較低。β射線法直接測量質(zhì)量濃度，不需要換算和校準(zhǔn)，測量精度高，且測量結(jié)果不受顆粒物大小、顏色、化學(xué)組成變化等特性影響，但檢測過程需要一段時間，不能實時發(fā)布測量結(jié)果。微量振蕩天平法雖然測量精度高，但儀器價格高昂，且容易受濕度影響，檢測過程需要一段時間，不能實時發(fā)布測量結(jié)果。目前尚無一種方法和系統(tǒng)可以實現(xiàn)在線實時精確測量煙氣中顆粒物的濃度。

實用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型的目的是提供一種基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監(jiān)測系統(tǒng)，用于在線實時精確測量煙氣中顆粒物的濃度。

本實用新型的工作原理是：采用β射線法和光散射法同時測量煙氣中顆粒物的濃度，通過內(nèi)部參比法實現(xiàn)β射線法測量結(jié)果對光散射法測量結(jié)果的參比校準(zhǔn)，從而實現(xiàn)在線實時精確測量煙氣中顆粒物的濃度。

本實用新型提供了一種基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監(jiān)測系統(tǒng)，所述顆粒物在線監(jiān)測系統(tǒng)包括采樣單元、β射線法檢測單元、光散射法檢測單元、控制單元；

所述采樣單元用于從煙道中采集煙氣；

所述β射線法檢測單元用于采用β射線法測量煙氣中顆粒物的濃度；

所述光散射法檢測單元用于采用光散射法測量煙氣中顆粒物的濃度；

所述控制單元用于控制β射線法檢測單元和光散射法檢測單元，以及數(shù)據(jù)采集與處理；

所述采樣單元通過管道分別連通β射線法檢測單元和光散射法檢測單元，所述β射線法檢測單元和光散射法檢測單元分別與控制單元通信連接。

進一步地，所述β射線法檢測單元包括通過管道依次連通的β射線法檢測裝置、流量計、采樣泵。

進一步地，所述光散射法檢測單元包括通過管道依次連通的射流泵和光散射法檢測裝置。

本實用新型應(yīng)用了一種基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監(jiān)測方法，所述方法包括如下步驟：