CN100526854C - 一种β射线烟尘浓度直读监测仪及其确认有效样本的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为β射线烟尘浓度直读监测仪以及确定有效烟尘检测样本的方法，其包括：烟尘收集单元和烟尘质量检测单元，所述的烟尘收集单元包括：烟尘采样枪、滤纸和机械控制自动走纸结构，其中，所述的烟尘采样枪包括：采样管、皮托管以及护套管；其中，所述的烟尘采样枪的采样管末端设有一上腔体，与所述的上腔体对应设有一下腔体，所述的滤纸在所述的上下腔体的间隙中通过，在所述下腔体的入口处设有滤纸托栅，所述下腔体下部设有烟气出口，其中，所述上腔体获得烟尘的采样面积至少为滤纸实际检测面积的2倍。从而达到提高了对烟尘的测量精度，防止了水气对烟尘测量的干扰的目的。

Description

一种β射线烟尘浓度直读监测仪及其确认有效样本的方法
技术领域
本发明涉及的是一种环保检测设备，特别涉及的是一种能够提高称量准确性的β射线烟尘浓度直读监测仪以及如何确定采样样本是否有效的方法。
背景技术
由于工业锅炉、电厂锅炉及工业窑炉等污染源所造成的环境污染是相当严重的，世界各国都对此进行了深入研究并加以控制，这就需要对其排放的颗粒状烟尘浓度进行监测。目前常用的监测方法有不透明度法、光透射法、激光后向散射法、电荷法、β射线吸收法(烟道内测试)等。
其中，过滤称重法是现在使用最为广泛的，其基本原理是一定体积的含尘烟气，通过已知重量的滤筒后，烟气中的尘粒被阻留，根据采样前后滤筒的重量差和采样体积，算出含尘浓度。因烟道中的气体具有一定的流速和压力，还具有较高的温度和湿度，且常有一些腐蚀性气体，所以必须采用等速采样的方法。由于过滤称重法准确度高、精密度好，国外许多国家将此方法定为标准方法。我国也将此方法作为鉴定其它分析方法的标准。请参阅图1所示，其为现有技术的β射线烟尘浓度直读监测仪的内部结构简图；其包括：烟尘收集单元和烟尘质量检测单元，所述的烟尘收集单元包括：烟尘采样枪、滤纸和机械控制自动走纸结构，其中，所述的烟尘采样枪包括：采样管11、皮托管以及护套管通过采样管的烟尘直接覆盖在滤纸3上，通过β射线光源52对此进行分析。
中国专利02238238.0公开了一种β射线颗粒物烟尘排放连续监测仪，其特征在于它是由悬臂的采样管、压缩机、滤纸及其走纸装置、β射线源(碳14面源)、β射线接收盖格计数器(GE1GER—MULLER DETECTOR)、S皮托管、计算机数据处理装置和机厢组成，采样管与负压源相通，滤纸由走纸装置带动经过采样管横截面后，再从β射线源与β射线接收盖格计数器之间经过，β射线接收盖格计数器与计算机数据处理装置实现电联接，S皮托管与压缩机实现管路相联，其中的温度传感器与计算机数据处理装置实现电联接。请参阅图2所示，其为现有技术的β射线烟尘浓度直读监测仪烟尘采样枪的结构简图；采用两个护管套13’、13”分别套设在采样管11以及皮托管12上，其中采用了加热管45与所述的采样管11设置在一个护套管13’中，用以对烟尘加热，但是由于其加热不均匀，除湿的效果不明显，并且容易造成冷凝回流，使前面的加热过程失去意义。
综上，现有β射线烟尘浓度监测仪仍有以下缺陷需要解决：
在采样面积与测试面积等同的情况下，出现采样面积质量溢出；
烟尘中湿度较高，影响了对烟尘质量的检测；
对于烟尘分散度大、大颗粒尘的检测不准确，β射线源(碳14面源)其根本无法穿透，完全被烟尘吸附了。
为解决上述问题，本发明创作人经过长时间的研究和试验，终于获得了本创作。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种β射线烟尘浓度直读监测仪及其确认有效样本的方法，用以克服上述的缺陷。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，首先提供一种β射线烟尘浓度直读监测仪，其包括：烟尘收集单元和烟尘质量检测单元，所述的烟尘收集单元包括：烟尘采样枪、滤纸和机械控制自动走纸结构，其中，所述的烟尘采样枪包括：采样管、皮托管以及护套管；
所述烟尘质量检测单元包括：β射线计数检测装置、实验数据处理装置，其中，所述的β射线计数检测装置包括：β射线源以及β射线接收盖格计数器；由所述的烟尘收集单元获得烟尘检测样本，并最终由所述烟尘质量检测单元获得烟尘数据；
所述的烟尘采样枪的采样管末端设有一上腔体，与所述的上腔体对应设有一下腔体，所述的滤纸在所述的上下腔体的间隙中通过，在所述下腔体的入口处设有滤纸托栅，所述下腔体下部设有烟气出口，其中，所述上腔体获得烟尘的采样面积至少为滤纸实际检测面积的2倍，以减少采样阻力和单位面积上采样获得烟尘的质量；
较佳的，还包括：一加热除湿装置，其包括，至少三根加热棒，分别设置在β射线源的两侧以及采样管的一侧，用以烤干滤纸上采集到的烟尘的水分。
较佳的；所述的加热除湿装置还包括：一加热带，所述的采样管和皮托管捆在一起，所述的加热带将所述的采样管和皮托管缠绕起来，装入所述的护套管内；所述的加热带也将所述的上腔体缠绕起来，用以实现对烟尘的全程加热，防止冷凝。
较佳的，所述的β射线源采用PM147源，用以消除烟尘颗粒直径大对测量的影响。
较佳的，所述采样管的直径为4-6毫米，用以提高气体流速，防止烟尘在所述采样管中沉积和吸附。
其次提供一种确定有效烟尘检测样本的方法，其用以判断上述β射线烟尘浓度直读监测仪的采集到的检测样本是否有效，其包括的步骤为：
步骤a：启动所述的β射线烟尘浓度直读监测仪；
步骤b：对采样结束后的检测样本进行测试，获得β射线接收盖格计数器的输出频率；
步骤c：判断所述输出频率是否变化，若变化执行下述步骤d，若不变执行下述步骤e；
步骤d：对下一组检测样本进行测试，获得β射线接收盖格计数器的输出频率，执行上述步骤c；
步骤e：此组检测样本是有效的。
本发明的优点在于，提高了对烟尘的测量精度，防止了水气对烟尘测量的干扰。
附图说明
图1为现有技术的β射线烟尘浓度直读监测仪的内部结构简图；
图2为现有技术的β射线烟尘浓度直读监测仪烟尘采样枪的结构简图；
图3为本发明β射线烟尘浓度直读监测仪的内部结构简图；
图4为本发明滤纸在采样过程中采样面积和检测面积的比对图；
图5为本发明β射线烟尘浓度直读监测仪烟尘采样枪的结构简图；
图6本发明β射线烟尘浓度直读监测仪烟尘采样枪的截面图；
图7为本发明β射线烟尘浓度直读监测仪确定有效烟尘检测样本方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
请参阅图3所示，其为本发明β射线烟尘浓度直读监测仪的内部结构简图，其具有现有的β射线烟尘浓度直读监测仪的一般结构，即包括：烟尘收集单元和烟尘质量检测单元，所述的烟尘收集单元包括：烟尘采样枪、滤纸和机械控制自动走纸结构，其中，所述的烟尘采样枪包括：采样管11、皮托管12以及护套管13；所述烟尘质量检测单元包括：β射线计数检测装置、实验数据处理装置(图中未示)，其中，所述的β射线计数检测装置包括：β射线源52以及β射线接收盖格计数器51；由所述的烟尘收集单元获得烟尘检测样本，并最终由所述烟尘质量检测单元获得烟尘数据；
但是本发明与现有的技术相比较，其烟尘收集单元以及烟尘质量检测单元结构都做出了一定的调整，其目的是为了提高测量的精度；
首先，为防止了采样单位面积质量溢出，使β射线无法测量，我们采用的技术方案是，在所述的烟尘采样枪的采样管末端设有一上腔体21，与所述的上腔体21对应设有一下腔体22，所述的滤纸3在所述的上下腔体的间隙中通过，在所述下腔体22的入口处设有滤纸托栅23，所述下腔体22下部设有烟气出口33，其中，所述上腔体21获得烟尘的采样面积至少为滤纸实际检测面积31的2倍，以减少采样阻力和单位面积上获得烟尘的质量；通过开阔的喇叭状结构达到这一点。
请参阅图4所示，其为本发明滤纸在采样过程中采样面积和检测面积的比对图，可以看出在以滤纸作实际采样和检测烟尘的载体而言，采样面积至少为滤纸实际检测面积31的2倍，这样解决了，采样单位面积质量溢出，使β射线无法测量的问题，由于β射线为低能源，其穿透单位质量不宜超过1.5～2.0mg/cm2，经过上述的设计，这一问题得到了解决，另外，还大大减少了采样时的气路阻力，解决了采样动力和流量跟踪的问题，如果按照原有的采样面积进行采样，则会由于阻力迅速增加，造成采样无法进行。
其次，为了防止烟尘中含有的水分，给测量带来的不利因素，在结构设计上，我们增加了一个加热除湿装置，其包括：三根加热棒41、42、43以及加热带44，其中对于加热棒41、42、43而言，请参阅图3所示，为达到较佳的烤干水分的目的，也可以增设多组，所述的加热棒41、42、43，分别设置在β射线源52的两侧以及采样管11的一侧的采样滤纸托块32中，通过对其上面移动的滤纸3采集到的烟尘中水分的烘烤，达到防止由于水分原因所造成的测量偏高的隐患；对于加热带44的运用，请参照图5、图6所示，其分别为本发明β射线烟尘浓度直读监测仪烟尘采样枪的结构简图以及截面图；所述的皮托管12以及所述的采样管11捆在一起，用所述的加热带44将所述的采样管11和皮托管12缠绕起来，装入所述的护套管13内；所述的加热带44也将所述的上腔体21缠绕起来，用以实现对烟尘的全程加热，防止冷凝，加热的温度范围一般设置在120摄氏度至200摄氏度之间。
再次，对于采样管11口径的设计，本发明采样管11的直径为4～6毫米，用以提高气体流速，防止烟尘在所述采样管11中沉积和吸附。
再次，对于β射线源52的选择来看，正如上面所述目前β射线测尘仪中都使用C14作为检测源，但在烟尘检测中使用C14是不适合的，因为它的能量较弱仅有0.155Mev，穿透能力差仅有1.5～2.0mg/cm2，通常测量仪中滤纸的质量约为6～8mg/cm2允许采样的烟尘应小于2mg/cm2，由于烟尘分散度大、大颗粒尘的检测是不准确的，因为其根本无法穿透，完全被烟尘吸附了。所以在本发明中采用PM147源，它的能量为0.223Mev，穿透范围为0.2～20mg/cm2比C14高出1倍。
最后，为了有效的获得准确的烟尘质量，则必须要求滤纸上获得烟尘的样本是有效的，即水分必须最低(应该已经烤干)，为此本发明提供了一种用以判断上述β射线烟尘浓度直读监测仪的采集到的检测样本是否有效的方法，请参阅图7所示，其包括的步骤为：
步骤a：启动所述的β射线烟尘浓度直读监测仪；
步骤b：对采样结束后的检测样本进行测试，获得β射线接收盖格计数器的输出频率；
步骤c：判断所述输出频率是否变化，若有变化执行下述步骤d，若不变执行下述步骤e；
步骤d：对下一组检测样本进行测试，获得β射线接收盖格计数器的输出频率，执行上述步骤c；
步骤e：此组检测样本是有效的。
其是通过软件对机械控制自动走纸机构以及β射线接收盖格计数器51的控制实现的。
综上，经过本发明创作人的改进，获得的所述β射线烟尘浓度直读监测仪及其确认有效样本的方法，确实可以达到预计的技术效果，因此依法提出专利申请。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1、一种β射线烟尘浓度直读监测仪，其包括：烟尘收集单元和烟尘质量检测单元，所述的烟尘收集单元包括：烟尘采样枪、滤纸和机械控制自动走纸结构，其中，所述的烟尘采样枪包括：采样管、皮托管以及护套管；
所述烟尘质量检测单元包括：β射线计数检测装置、实验数据处理装置，其中，所述的β射线计数检测装置包括：β射线源以及β射线接收盖格计数器；由所述的烟尘收集单元获得烟尘检测样本，并最终由所述烟尘质量检测单元获得烟尘数据；
其特征在于，所述的烟尘采样枪的采样管末端设有一上腔体，与所述的上腔体对应设有一下腔体，所述的滤纸在所述的上下腔体的间隙中通过，在所述下腔体的入口处设有滤纸托栅，所述下腔体下部设有烟气出口，其中，所述上腔体获得烟尘的采样面积至少为滤纸实际检测面积的2倍，以减少采样阻力和单位面积上采样获得烟尘的质量。
2、根据权利要求1所述的β射线烟尘浓度直读监测仪，其特征在于，还包括：一加热除湿装置，其包括，至少三根加热棒，分别设置在β射线源的两侧以及采样管的一侧，用以烤干滤纸上采集到的烟尘的水分。
3、根据权利要求2所述的β射线烟尘浓度直读监测仪，其特征在于，所述的加热除湿装置还包括：一加热带，所述的采样管和皮托管捆在一起，所述的加热带将所述的采样管和皮托管缠绕起来，装入所述的护套管内；所述的加热带也将所述的上腔体缠绕起来，用以实现对烟尘的全程加热，防止冷凝。
4、根据权利要求1所述的β射线烟尘浓度直读监测仪，其特征在于，所述的β射线源采用PM147源，用以消除烟尘颗粒直径大对测量的影响。
5、根据权利要求1所述的β射线烟尘浓度直读监测仪，其特征在于，所述采样管的直径为4-6毫米，用以提高气体流速，防止烟尘在所述采样管中沉积和吸附。
6、一种确定有效烟尘检测样本的方法，其用以判断上述β射线烟尘浓度直读监测仪的采集到的检测样本是否有效，其特征在于，
步骤a：启动所述的β射线烟尘浓度直读监测仪；
步骤b：对采样结束后的检测样本进行测试，获得β射线接收盖格计数器的输出频率；
步骤c：判断所述输出频率是否变化，若变化执行下述步骤d，若不变执行下述步骤e；
步骤d：对下一组检测样本进行测试，获得β射线接收盖格计数器的输出频率，执行上述步骤c；
步骤e：此组检测样本是有效的。
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