基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)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(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]按照國(guó)家《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)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(jí)改造，確保顆粒物排放濃度穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。國(guó)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30 mg/m3以下。目前，大部分單機(jī)裝機(jī)容量30萬千瓦以上機(jī)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50 mg/m3。
[0003]近年來人們發(fā)明創(chuàng)造了多種顆粒物檢測(cè)方法和檢測(cè)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法。
[0004]隨著科技進(jìn)步，出現(xiàn)了許多新的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法和設(shè)備，比較典型的代表是：
[0005]I)光散射法:該方法的基本原理是用一個(gè)激光光源發(fā)出的光照射至被測(cè)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(hào)，包括散射光次數(shù)和光強(qiáng)。檢測(cè)到的散射光的次數(shù)表示粒子數(shù)，光強(qiáng)信號(hào)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(jì)計(jì)算換算成質(zhì)量濃度。
[0006]2)β射線法：當(dāng)β射線照射介質(zhì)時(shí)，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)境氣體由采樣栗吸入采樣管，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(shí)能量衰減，通過對(duì)衰減前后的β射線能量測(cè)定，可以計(jì)算出顆粒物的質(zhì)量濃度。
[0007]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(gè)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(jì)算出沉積在濾膜上顆粒物的質(zhì)量，再根據(jù)流量、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度和氣壓計(jì)算出該時(shí)段顆粒物標(biāo)志的質(zhì)量濃度。
[0008]濾膜稱重法原理簡(jiǎn)單，測(cè)定數(shù)據(jù)可靠，為現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法，能夠直接測(cè)得可吸入顆粒物的質(zhì)量濃度。但在測(cè)定過程中，存在操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)、設(shè)備較多等缺點(diǎn)，不能實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)。光散射法能夠?qū)崿F(xiàn)在線實(shí)時(shí)檢測(cè)，但這種技術(shù)檢測(cè)到的信號(hào)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(cè)量精度較低。β射線法直接測(cè)量質(zhì)量濃度，不需要換算和校準(zhǔn)，測(cè)量精度高，且測(cè)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(cè)過程需要一段時(shí)間，不能實(shí)時(shí)發(fā)布測(cè)量結(jié)果。微量振蕩天平法雖然測(cè)量精度高，但儀器價(jià)格高昂，且容易受濕度影響，檢測(cè)過程需要一段時(shí)間，不能實(shí)時(shí)發(fā)布測(cè)量結(jié)果。目前尚無一種方法和系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)精確測(cè)量煙氣中顆粒物的濃度?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0009]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)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(cè)系統(tǒng)，用于在線實(shí)時(shí)精確測(cè)量煙氣中顆粒物的濃度。
[0010]本實(shí)用新型的工作原理是:采用β射線法和光散射法同時(shí)測(cè)量煙氣中顆粒物的濃度，通過內(nèi)部參比法實(shí)現(xiàn)β射線法測(cè)量結(jié)果對(duì)光散射法測(cè)量結(jié)果的參比校準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)精確測(cè)量煙氣中顆粒物的濃度。
[0011]本實(shí)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(cè)系統(tǒng)，所述顆粒物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括采樣單元、β射線法檢測(cè)單元、光散射法檢測(cè)單元、控制單元；
[0012]所述采樣單元用于從煙道中采集煙氣；
[0013]所述β射線法檢測(cè)單元用于采用β射線法測(cè)量煙氣中顆粒物的濃度；
[0014]所述光散射法檢測(cè)單元用于采用光散射法測(cè)量煙氣中顆粒物的濃度；
[0015]所述控制單元用于控制β射線法檢測(cè)單元和光散射法檢測(cè)單元，以及數(shù)據(jù)采集與處理；
[0016]所述采樣單元通過管道分別連通β射線法檢測(cè)單元和光散射法檢測(cè)單元，所述β射線法檢測(cè)單元和光散射法檢測(cè)單元分別與控制單元通信連接。
[0017]進(jìn)一步地，所述β射線法檢測(cè)單元包括通過管道依次連通的β射線法檢測(cè)裝置、流量計(jì)、采樣栗。
[0018]進(jìn)一步地，所述光散射法檢測(cè)單元包括通過管道依次連通的射流栗和光散射法檢測(cè)裝置。
[0019]本實(shí)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(cè)方法，所述方法包括如下步驟：
[0020](1)β射線法檢測(cè)單元和光散射法檢測(cè)單元通過同一個(gè)采樣單元采集煙氣，β射線法檢測(cè)單元間歇式抽取煙氣，光散射法檢測(cè)單元連續(xù)式抽取煙氣;煙氣進(jìn)入采樣單元后分成兩路，第一路煙氣通往β射線法檢測(cè)單元，第二路煙氣通往光散射法檢測(cè)單元；
[0021 ] (2)在β射線法檢測(cè)單元抽取煙氣期間，β射線法檢測(cè)單元采用β射線法測(cè)量第一路煙氣中顆粒物的平均濃度Cl;與此同時(shí)，光散射法檢測(cè)單元采用光散射法測(cè)量第二路煙氣中顆粒物的實(shí)時(shí)濃度C2;
[0022](3)控制單元以β射線法作為光散射法的參比方法，以第一路煙氣中顆粒物的平均濃度Cl作為參比值，對(duì)第二路煙氣中顆粒物的實(shí)時(shí)濃度C2進(jìn)行參比校準(zhǔn)，從而計(jì)算出經(jīng)過校準(zhǔn)的煙氣中顆粒物的實(shí)時(shí)濃度C。
[0023]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型綜合了β射線法和光散射法的優(yōu)點(diǎn)，通過內(nèi)部參比法實(shí)現(xiàn)β射線法測(cè)量結(jié)果對(duì)光散射法測(cè)量結(jié)果的參比校準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)精確測(cè)量煙氣中顆粒物的濃度。本實(shí)用新型的測(cè)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，具有精度高、實(shí)時(shí)出數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0024]圖I為基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：
[0026]如圖I所示的一種基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括采樣單元101、β射線法檢測(cè)單元102、光散射法檢測(cè)單元103、控制單元104;
[0027]采樣單元101用于從煙道中采集煙氣；
[0028]β射線法檢測(cè)單元102用于采用β射線法測(cè)量煙氣中顆粒物的濃度；
[0029]光散射法檢測(cè)單元103用于采用光散射法測(cè)量煙氣中顆粒物的濃度；
[0030]控制單元104用于控制β射線法檢測(cè)單元和光散射法檢測(cè)單元，以及數(shù)據(jù)采集與處理；
[0031]采樣單元101通過管道分別連通β射線法檢測(cè)單元102和光散射法檢測(cè)單元103，β射線法檢測(cè)單元102和光散射法檢測(cè)單元103分別與控制單元104通信連接。
[0032]β射線法檢測(cè)單元102包括通過管道依次連通的β射線法檢測(cè)裝置201、流量計(jì)202、采樣栗203。
[0033]光散射法檢測(cè)單元103包括通過管道依次連通的射流栗204和光散射法檢測(cè)裝置205。
[0034]上述顆粒物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作過程：
[0035]β射線法檢測(cè)單元102和光散射法檢測(cè)單元103通過同一個(gè)采樣單元101采集煙氣，采樣栗203間歇式抽取煙氣，射流栗204連續(xù)式抽取煙氣。煙氣進(jìn)入采樣單元101后分成兩路，第一路煙氣直接進(jìn)入β射線法檢測(cè)裝置201，第二路煙氣與稀釋氣在射流栗204內(nèi)以固定的稀釋比例混合后進(jìn)入光散射法檢測(cè)裝置205。
[0036]在采樣栗203抽取煙氣期間，β射線法檢測(cè)裝置201測(cè)量第一路煙氣中顆粒物的質(zhì)量，流量計(jì)202測(cè)量第一路煙氣的流量，控制單元104根據(jù)相應(yīng)測(cè)量結(jié)果計(jì)算出第一路煙氣的平均濃度Cl;與此同時(shí)，光散射法檢測(cè)裝置205測(cè)量稀釋后的第二路煙氣中顆粒物的實(shí)時(shí)濃度，控制單元104根據(jù)相應(yīng)測(cè)量結(jié)果和煙氣的稀釋比例計(jì)算出稀釋前的第二路煙氣中顆粒物的實(shí)時(shí)濃度C2。
[0037]控制單元104以β射線法作為光散射法的參比方法，以第一路煙氣中顆粒物的平均濃度Cl作為參比值，對(duì)第二路煙氣中顆粒物的實(shí)時(shí)濃度C2進(jìn)行參比校準(zhǔn)，從而計(jì)算出經(jīng)過校準(zhǔn)的煙氣中顆粒物的實(shí)時(shí)濃度C。
[0038]以上所述僅以實(shí)施例來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，以便于讀者更容易理解，但不代表本實(shí)用新型的實(shí)施方式僅限于此，任何依本實(shí)用新型所做的技術(shù)延伸或再創(chuàng)造，均受本實(shí)用新型的保護(hù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述顆粒物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括采樣單元、β射線法檢測(cè)單元、光散射法檢測(cè)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(cè)單元用于采用β射線法測(cè)量煙氣中顆粒物的濃度； 所述光散射法檢測(cè)單元用于采用光散射法測(cè)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(cè)單元和光散射法檢測(cè)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(cè)單元和光散射法檢測(cè)單元，所述β射線法檢測(cè)單元和光散射法檢測(cè)單元分別與控制單元通信連接。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顆粒物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于： 所述β射線法檢測(cè)單元包括通過管道依次連通的β射線法檢測(cè)裝置、流量計(jì)、采樣栗。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的顆粒物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于： 所述光散射法檢測(cè)單元包括通過管道依次連通的射流栗和光散射法檢測(cè)裝置。
【專利摘要】本實(shí)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(cè)系統(tǒng)，用于在線實(shí)時(shí)精確測(cè)量煙氣中顆粒物的濃度。本實(shí)用新型綜合了β射線法和光散射法的優(yōu)點(diǎn)，通過內(nèi)部參比法實(shí)現(xiàn)β射線法測(cè)量結(jié)果對(duì)光散射法測(cè)量結(jié)果的參比校準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)精確測(cè)量煙氣中顆粒物的濃度。本實(shí)用新型的測(cè)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，具有精度高、實(shí)時(shí)出數(shù)等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01N15/06
【公開號(hào)】CN205157388
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520993301
【發(fā)明人】王富生, 肖豪, 黨宇稼, 汪興業(yè), 魏日發(fā), 方曉南
【申請(qǐng)人】深圳睿境環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月4日