[發(fā)明專利]可凝結顆粒物CPM采樣設備

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• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107121309A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 沈志剛;戴璞;楊志林;徐建剛;徐淑紅
• 申請（專利權）人: 上海創(chuàng)藍檢測技術有限公司;上海申欣環(huán)保實業(yè)有限公司
• 主分類號: G01N1/22
• 分類號: G01N1/22
• 代理公司: 上海晨皓知識產權代理事務所(普通合伙)31260
• 代理人: 成麗杰

技術領域

本發(fā)明涉及化工環(huán)保領域，特別涉及一種可凝結顆粒物CPM采樣設備。

背景技術

美國環(huán)境保護署(U.S.EPA)對可凝結顆粒物(Condensable Particulate Matter,CPM)的定義為：在煙道條件下為氣態(tài)，但是從煙囪排放后降溫并稀釋到大氣中時發(fā)生凝結和/或反應而立即變?yōu)楣虘B(tài)或液態(tài)顆粒物的物質。此類物質通常以冷凝核的形式存在，空氣動力學直徑小于1μm，屬于微細顆粒物(Fine Particulate Matter，FPM，EPA定義空氣動力學直徑小于2.5μm的顆粒物為微細顆粒物)。

可凝結顆粒物對環(huán)境的影響主要緣由其物理形態(tài)及化學組成。從物理形態(tài)上看，可凝結顆粒物主要由氣態(tài)物質凝聚而成，粒徑一般小于1μm，以氣溶膠的形式存在于環(huán)境空氣中；從化學組成上看，這些顆粒上通常富集各種重金屬(如As、Se、Pb、Cr等)和PAHs(多環(huán)芳烴)等污染物，多為致癌物質和基因毒性誘變物質，危害極大。對于環(huán)境，可凝結顆粒物能顯著影響能見度，鑒于其對溫度的敏感性，可能為霾的成因之一，由于其較大的比表面積且富集各種重金屬，也為眾多大氣化學反應提供場所，并起到一定的催化作用?？赡Y顆粒物對人體健康的危害有兩個方面：一是可凝結顆粒物復雜的化學成分造成的危害，作為其他污染物的載體，能吸附多種化學組分隨呼吸進入人體，并能使毒性物質有更高的反應和溶解速度，而且隨著粒徑的減小，可凝結顆粒物在大氣中的存留時間和在呼吸系統的吸收率也隨之增加；二是微細顆粒物可直接進入肺泡并在肺內沉積，被細胞吸收，侵入組織細胞，形成塵肺。

現有研究表明：第一，我國目前對于固定源顆粒物的測試結果(即可過濾顆粒物)不能代表固定源的真實排放情況；第二，可凝結顆粒物屬于微細顆粒物且在PM10排放總量中所占份額較大，隨著顆粒物粒徑的減小其富集程度也逐漸增加。

因而，發(fā)明人認為，如果不對CPM的排放問題進行考量，勢必會對環(huán)境造成負面影響，發(fā)明一種能對排放煙氣中的CPM進行有效捕集的設備是目前急需解決的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種CPM采樣設備，使得排放煙氣中的CPM能夠被分離、捕集下來，以供后續(xù)的分析檢測。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的實施方式提供了一種CPM采樣設備，包含：一種可凝結顆粒物CPM采樣設備，其特征在于，包含：

采樣槍，用于采集被測煙氣；

可過濾顆粒物FPM過濾裝置，與所述采樣槍連接，用于過濾掉所述采樣槍采集的煙氣中的可過濾顆粒物；

冷凝裝置，與所述FPM過濾裝置連接，用于對過濾掉所述FPM的被測煙氣中的CPM進行冷凝；

吸收器，與所述冷凝裝置連接，用于吸收被所述冷凝裝置冷凝的CPM。

本發(fā)明實施方式相對于現有技術而言，通過采樣槍采集被測煙氣，并利用FPM過濾裝置過濾掉被測煙氣中的可過濾顆粒物，因為往往煙氣溫度會比較高，需要通過冷凝裝置將過濾掉FPM的被測煙氣的CPM進行冷凝，使得CPM變?yōu)楣虘B(tài)或液態(tài)的顆粒狀物質，最后利用吸收器吸收掉這些固態(tài)或液態(tài)的顆粒狀物質，可以根據煙氣采樣體積和吸收器中增加的顆粒物重量，得到煙氣中CPM的含量。因而，利用該設備可以將煙氣中的CPM分離、捕集下來，以供后續(xù)的分析檢測。

另外，所述采樣槍包含伴熱元件，伴熱元件能防止煙氣中的CPM遇冷變?yōu)楣虘B(tài)或液態(tài)的顆粒狀物質，以至于被FPM過濾裝置過濾掉或粘附在冷凝管前的采樣管路內壁上，影響測量的準確性。

另外，所述冷凝裝置包含：

冷凝管，與所述FPM過濾裝置連接；

水槽，與所述冷凝管連接并對所述冷凝管進行熱交換；

循環(huán)泵，與所述水槽連接，用于對所述冷凝管與所述水槽內的水進行循環(huán)。

水槽內的水作為冷凝管的冷源，不斷地與煙氣進行換熱，使煙氣中的CPM被完全冷凝。

另外，所述冷凝裝置還包含：壓縮機，與水槽連接，用于對所述水槽內的水進行制冷。當水槽內的水溫度過高，使得換熱效果不理想時，可以利用壓縮機對水槽內的水進行強制制冷，使水槽內的水溫降低，提升換熱效率。

另外，所述冷凝管包含：

內芯管，與所述FPM過濾裝置連接，用于輸送過濾掉所述FPM的被測煙氣，且所述內芯管為螺旋形；

外管，容納所述內芯管，分別與所述循環(huán)泵和所述水槽連接，與所述循環(huán)泵與所述水槽形成循環(huán)通路。

冷凝管的內芯管為螺旋形，即為蛇形冷凝管，煙氣流經蛇形冷凝管時為螺旋形氣流，冷凝的效果更佳。