CN103234878B - 水汽相变凝结长大后的pm2.5颗粒分布的测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量装置，包括生长管、导出管、分流装置、测量外管、测量内管、真空泵和测量仪器；所述生长管下部设有烟气进口和水出口、上部设有烟气出口和水进口；所述导出管的进气口设于生长管内、出气口与分流装置连接；所述分流装置包括自外而内依次设置的外出气管和内出气管，所述外出气管与测量外管连接，所述内出气管与测量内管连接，所述外出气管内设有过滤网；所述真空泵分别与测量外管和测量内管连接；所述测量仪器的检测窗口设于测量外管和测量内管上。该装置结构简单、成本低廉、使用方便、测量结果准确。

Description

水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量装置及方法

技术领域

本发明属于促进烟气中细颗粒物长大研究技术领域，特别涉及一种水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒大小及其数量分布的测量装置及测量方法。

背景技术

PM2.5指的是空气动力学直径小于2.5μm的细颗粒。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。近年来针对蒸汽相变使PM2.5长大做了很多的研究，但是仍然没有一种可靠的方法来测量蒸汽相变凝结长大后PM2.5颗粒物的粒度分布，使用激光粒度仪来测量会遇到的难题是相变凝结长大的颗粒表面附着一层水膜，当颗粒物通过测量窗口时会在窗口凝结成液滴，从而使得测量结果不准确，与实际差距较大。所以需要一种新的方法来测量其粒度分布。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够有效避免蒸汽在测量窗口凝结从而使测量结果准确的水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒大小及其数量分布的测量装置及测量方法。

技术方案：本发明提供的水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量装置，包括生长管、导出管、分流装置、测量外管、测量内管、真空泵和测量仪器；所述生长管下部设有烟气进口和水出口、上部设有烟气出口和水进口；所述导出管的进气口设于生长管内、出气口与分流装置连接；所述分流装置包括自外而内依次设置的外出气管和内出气管，所述外出气管与测量外管连接，所述内出气管与测量内管连接，所述外出气管内设有过滤网；所述真空泵分别与测量外管和测量内管连接；所述测量仪器的检测窗口设于测量外管和测量内管上。

作为改进，所述测量外管和测量内管均为石英玻璃管；从而不影响测量仪器特别是激光测量仪器的测量，使测量更准确。

作为优选，所述测量外管的形状为方体，所述测量内管的形状为圆柱体。

作为另一种优选，所述测量外管的宽度与测量内管的直径比为5：1，从而保证内管的气流不会受到外部空气的冷却。

作为另一种优选，所述测量仪器为激光滴谱仪。

作为改进，所述过滤网包括吸水过滤层和细颗粒过滤层，所述细颗粒过滤层优选HEPA高效率微粒滤网，以保证外出气管内保护气的清洁。

本发明还提供了水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量方法，包括以下步骤：

（1）使温度为0～50℃含PM2.5颗粒的冷烟气从生长管的底部进入生长管后向上流动，从生长管的进水口通入温度为20～100℃的水使生长管的管壁形成水幕，冷烟气与水接触在生长管内形成过饱和水蒸气，过饱和水蒸汽在PM2.5颗粒表面凝结使PM2.5颗粒长大，部分含长大后的PM2.5颗粒的气体通入导出管；

（2）通入导出管的含长大后的PM2.5颗粒的气体在分流装置中分流，一部分气体在测量外管中过滤为干净的气体作为保护气，另外一部分气体进入测量内管作为待测气体；利用测量仪器测定长大后PM2.5的颗粒大小及其数量分布。

有益效果：本发明提供的水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量装置结构简单、成本低廉、使用方便，通过分流管引出起到“跟踪式”保温作用的测量外管，有效的保护了测量内管的清洁性，能够有效避免在测量内管的水汽在壁面凝结成液态水，同时在分流管内设置的过滤层对保护气进行了清洁，保证了测量激光的穿透，从而使测量结果准确。

附图说明

图1为本发明水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒大小及其数量分布的测量装置的结构示意图；

图2为过滤网结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒大小及其数量分布的测量装置作出进一步说明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量装置，见图1和图2，包括生长管1、导出管2、分流装置3、测量外管4、测量内管5、真空泵6和测量仪器7；生长管1下部设有烟气进口8和水出口11、上部设有烟气出口9和水进口10；导出管2的进气口设于生长管1内、出气口与分流装置3连接；分流装置3包括自外而内依次设置的外出气管12和内出气管13，外出气管12与测量外管4连接，内出气管13与测量内管5连接，外出气管12内设有过滤网14，过滤网14沿水汽进入方向依次包括吸水过滤层15和细颗粒过滤层16，细颗粒过滤层16优选HEPA高效率微粒滤网，其对0.3μm的粒子净化效率为99.7%；测量外管4和测量内管5均为石英玻璃管，测量外管4的形状为方体，测量内管5的形状为圆柱体，测量外管4的宽度与测量内管5的直径比为5：1；真空泵6分别与测量外管4和测量内管5连接；测量仪器7为激光滴谱仪，其检测窗口设于测量外管4和测量内管5上。

利用该装置测量水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒大小及其数量分布的方法，见图1，包括以下步骤：

（1）使温度为0～50℃含PM2.5颗粒的冷烟气从生长管的底部进入生长管后向上流动，从生长管的进水口切向通入温度比烟气高的水使生长管的管壁形成水幕，水温优选为20～100℃，冷烟气与下降的过程中的水接触在生长管内形成过饱和水蒸气，过饱和水蒸汽在PM2.5颗粒表面凝结长大，部分含长大后的PM2.5颗粒的气体通入导出管；

（2）利用真空泵抽气，使通入导出管的含长大后的PM2.5颗粒的气体在分流装置中分流，一部分气体在测量外管中过滤清除气流中的颗粒和水汽后得到干净的气体作为保护气，这样在导管的外壁上就不会凝结水滴，同时由于这部分气流中的细颗粒物也被排除因此也不会影响测量仪器的测量，另外一部分气体进入测量内管作为待测气体，虽然这部分气流中含有水蒸汽，但是在外部气流的保温下也不会在待测窗口凝结成水滴；利用测量仪器测定PM2.5的颗粒大小及其数量分布。

Claims (6)

1.水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量装置，其特征在于：包括生长管(1)、导出管(2)、分流装置(3)、测量外管(4)、测量内管(5)、真空泵(6)和测量仪器(7)；所述生长管(1)下部设有烟气进口(8)和水出口(11)、上部设有烟气出口(9)和水进口(10)；所述导出管(2)的进气口设于生长管(1)内、出气口与分流装置(3)连接；所述分流装置(3)包括自外而内依次设置的外出气管(12)和内出气管(13)，所述外出气管(12)与测量外管(4)连接，所述内出气管(13)与测量内管(5)连接，所述外出气管(12)内设有过滤网(14)；所述真空泵(6)分别与测量外管(4)和测量内管(5)连接；所述测量仪器(7)的检测窗口设于测量外管(4)和测量内管(5)上；所述过滤网(14)包括吸水过滤层(15)和细颗粒过滤层(16)。

2.根据权利要求1所述的水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量装置，其特征在于：所述测量外管(4)和测量内管(5)均为石英玻璃管。

3.根据权利要求1所述的水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量装置，其特征在于：所述测量外管(4)的形状为方体，所述测量内管(5)的形状为圆柱体。

4.根据权利要求3所述的水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量装置，其特征在于：所述测量外管(4)的宽度与测量内管(5)的直径比为5：1。

5.根据权利要求1所述的水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量装置，其特征在于：所述测量仪器(7)为激光滴谱仪。

6.水汽相变凝结长大后的PM2.5颗粒分布的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)使温度为0～50℃含PM2.5颗粒的冷烟气从生长管的底部进入生长管后向上流动，从生长管的进水口通入温度为20～100℃的水使生长管的管壁形成水幕，冷烟气与水接触在生长管内形成过饱和水蒸气，饱和水蒸汽在PM2.5颗粒表面凝结使PM2.5颗粒长大，部分含长大后的PM2.5颗粒的气体通入导出管；

(2)通入导出管的含长大后的PM2.5颗粒的气体在分流装置中分流，一部分气体在测量外管中过滤为干净的气体作为保护气，另外一部分气体进入测量内管作为待测气体；利用测量仪器测定长大后PM2.5的颗粒大小及其数量分布。