隨著公眾對霧霾天氣的關(guān)注,國家環(huán)保部逐步在全國各大城市相繼開展了大氣顆粒物源解析研究工作。初步研究表明,無組織、無規(guī)則排放的開放源及含硫類、有機(jī)廢氣固定源的排放對環(huán)境空氣顆粒物形成的貢獻(xiàn)值很大,但由于固定源排放的特殊性,難以測量與評估固定源對顆粒物形成的影響率;同時(shí),模擬固定源排放進(jìn)入大氣環(huán)境的采樣和篩分也十分困難。正大環(huán)保歷時(shí)三年多聯(lián)合南開大學(xué)、西安建筑科技大學(xué)環(huán)境顆粒物領(lǐng)域教授共同研制而成的ZDA-PDSI-02P型稀釋通道采樣器(原型號ZDA-XSTDCY01),是ZDA-PDSI-01P型升級版,功能更強(qiáng)大,防護(hù)等級更高,使用更便捷,軟件功能更強(qiáng)大,可以有效地解決了源解析研究中的固定源排放采樣問題,采用稀釋采樣法采集燃煤、燃油、燃?xì)饧吧镔|(zhì)燃料等固定源廢氣采樣,國內(nèi)通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M還原大氣污染過程并完成對固定源顆粒物進(jìn)行采樣的設(shè)備產(chǎn)品化空白,使得大氣顆粒物源解析的定性和定量研究工作更具真實(shí)性、科學(xué)性、有效性。
ZDA-PDSI-02P型(原型號ZDA-XSTDCY01型)稀釋通道采樣器主要由控制系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)、一級稀釋艙、二級稀釋艙、停留艙、切割器、氣路控制系統(tǒng)以及外部連接部件組成。其中,采樣系統(tǒng)利用等速采樣裝置,將原煙氣采入一級稀釋艙,同時(shí),與潔凈空氣混合,利用動力學(xué)原理達(dá)到一定的稀釋比,模擬煙氣進(jìn)入大氣環(huán)境的狀態(tài)。根據(jù)采樣要求不同,可以選擇一級稀釋、二級稀釋,達(dá)到不同的稀釋比,再通過4個(gè)均勻分布的切割器完成對PM10、PM2.5的分徑粒采樣,氣路控制系統(tǒng)是稀釋通道采樣器的動力來源,通過可控元件,提供滿足切割器采樣要求的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
該設(shè)備經(jīng)過五年多的研發(fā)及應(yīng)用測試,取得了大量的現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)踐數(shù)據(jù),并通過了【南開大學(xué)國家環(huán)境保護(hù)城市空氣顆粒物污染防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室】的性能研究鑒定與測試,得到了國家環(huán)境監(jiān)測總站及專業(yè)大氣環(huán)境研究、監(jiān)測部門的認(rèn)可。該產(chǎn)品已取得了多項(xiàng)成果。
參考標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范:
《環(huán)境空氣顆粒物來源解析監(jiān)測技術(shù)方法指南》2020年5月
《顆粒物 稀釋通道采樣技術(shù)規(guī)范》征求意見稿
《環(huán)境空氣顆粒物(PM10和PM2.5)采樣器技術(shù)要求及檢測方法》
《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法(第4版)》國家
《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》
《固定源顆粒物稀釋通道采樣技術(shù)導(dǎo)則(初稿)》
《ISO 25597-2013》
《環(huán)境空氣 PM10和PM2.5的測定重量法》(HJ 618-2011)
《環(huán)境空氣顆粒物(PM2.5)手工監(jiān)測方法(重量法)技術(shù)規(guī)范》(HJ 656-2013)
設(shè)備結(jié)構(gòu):
研究實(shí)驗(yàn)過程中,開發(fā)組利用大型計(jì)算機(jī)對稀釋艙高度、直徑、進(jìn)樣口、混合氣入口等進(jìn)行了不同結(jié)構(gòu)下的模擬,研究它們對稀釋效果的影響;同時(shí)對采樣器濃度場、速度場、粒徑布樣、混全氣速度等進(jìn)行了優(yōu)化,使其充分滿足大氣模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
圖1. 采樣器濃度場模擬示意圖
圖2. 采樣器速度場模擬示意圖
經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn),結(jié)構(gòu)優(yōu)化,ZDA-PDSI-02P型(原型號ZDA-XSTDCY01型)稀釋通道采樣器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)在考慮便攜性、操作簡便性的基礎(chǔ)上達(dá)到,具有較高的采樣效率及稀釋比,在固定源排放源譜分析中具有較高的實(shí)用價(jià)值。
設(shè)備清單:
1.主機(jī)及氣路控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一套、稀釋艙稀釋空氣過濾系統(tǒng)一套、停留艙及切割系統(tǒng)一套、煙道采樣探頭一套各型號采樣嘴一套、連接部件;
2.操作維護(hù)手冊一份;
3.出廠檢測報(bào)告一份;
4.合格證一份;
5.密封O型圈:若干;
技術(shù)特點(diǎn):
1)系統(tǒng)組成:顆粒物稀釋通道采樣器主要由控制系統(tǒng)、采樣系統(tǒng)、切割器、稀釋混合艙、停留反應(yīng)艙、采樣泵、空氣過濾系統(tǒng)、外部連接部件、防水防塵便攜箱等組成。可模擬固定源或移動源產(chǎn)生的高溫排放物到大氣環(huán)境中的冷卻、稀釋、凝結(jié)過程,按照一定的稀釋比實(shí)現(xiàn)對排放的分粒徑稀釋采樣。
2)專業(yè)性應(yīng)用:可廣泛應(yīng)用于煙氣分粒徑顆粒物(PM2.5和PM10),可過濾顆粒物及可冷凝顆粒物的稀釋采樣。特別針對移動源(機(jī)動車、船舶)排放的采樣以及固定源(餐飲、燃燒鍋爐)排放的采樣設(shè)計(jì),通用47mm濾膜,4通道切割,快捷的濾膜更換裝置,大的稀釋比,實(shí)現(xiàn)對PM2.5、OC、EC、SVOC等的稀釋采樣,是用于分徑粒采樣,大氣顆粒物特征譜研究及來源解析工作的專用采樣設(shè)備。
3)便攜式設(shè)計(jì):結(jié)構(gòu)緊湊輕便,稀釋比大,現(xiàn)場連接方便快捷,不同于傳統(tǒng)稀釋采樣器;
4)模塊化設(shè)計(jì):按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模塊化分隔,密封連接件連接,方便現(xiàn)場攜帶、組裝使用,適合中國國情及排放源現(xiàn)場采樣環(huán)境;
5)整體系統(tǒng)沒有相對滑動摩擦,稀釋比不會因?yàn)檫\(yùn)行磨損產(chǎn)生改變;
6)稀釋氣與樣品氣采用環(huán)形氣流設(shè)計(jì),減少對設(shè)備的腐蝕,提高混合效率,縮短采樣周期;
7)可實(shí)現(xiàn)等速采樣,采樣探頭與稀釋路徑直管柔性、防靜電、耐熱、保溫設(shè)計(jì),便于操作,同時(shí)減少慣性顆粒損失;
8)配置加熱裝置,自帶加熱可調(diào)溫控模塊,控制精度:±2%,可實(shí)時(shí)設(shè)定和顯示采樣環(huán)境溫度及設(shè)定溫度等;
9)稀釋系統(tǒng)可對采樣加熱保溫,溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,模擬排放顆粒物進(jìn)入大氣形成污染的過程,針對高濃度、高溫、高飽和氣溶膠進(jìn)行等控溫稀釋,限度模擬二次顆粒物形成過程,減少因采樣設(shè)備造成的污染物析出。
10)壓簧式換膜設(shè)計(jì),密封性、均勻性好,換膜方便快捷;
11)停留室防腐蝕設(shè)計(jì)稀釋比可隨意設(shè)定,采樣效率高,稀釋冷凝漿液滴可收集;
12)配套ZDA-PDSI軟件系統(tǒng),可設(shè)定流量、采樣時(shí)間、稀釋比,無需更換限流元件,實(shí)現(xiàn)至少24小時(shí)連續(xù)采樣。自動監(jiān)控采樣過程,故障即時(shí)顯示,可單點(diǎn)測試,判斷故障點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)全自動運(yùn)行數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng),一鍵啟動,數(shù)據(jù)自動記錄并完成采樣,自動記錄采樣過程數(shù)據(jù)(流量、溫度、濕度、壓力、時(shí)間等),生成采樣數(shù)據(jù)報(bào)告。
13)全進(jìn)口高精度質(zhì)量流量控制系統(tǒng),多點(diǎn)控制,采樣穩(wěn)定可靠;
14)全進(jìn)口空氣泵,高負(fù)載大流量,減震降噪設(shè)計(jì),高精度控制,運(yùn)行穩(wěn)定,噪音低,采樣泵抽氣能力:≥70L/min。
15)全進(jìn)口稀釋空氣過濾系統(tǒng),過濾效率高,運(yùn)行穩(wěn)定,維護(hù)方便;
16)標(biāo)配不同規(guī)格采樣嘴,滿足各種現(xiàn)場環(huán)境的等速采樣要求;
17)觸摸屏操作,自動生成采樣報(bào)告,方便采樣數(shù)據(jù)存儲、導(dǎo)出、打印,人機(jī)界面動態(tài)顯示采樣過程;
18)采樣過程全自動監(jiān)控,故障即時(shí)顯示,可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)測試,判斷故障點(diǎn);
19)標(biāo)配以太網(wǎng)通訊接口、USB數(shù)據(jù)接口支持?jǐn)?shù)據(jù)下載;
技術(shù)參數(shù):
1.工作環(huán)境:
1)防護(hù)等級:IP54;
2)工作電壓:220VAC 2000W
3)工作溫度:-10-45C
4)濕度環(huán)境:< 95% 無冷凝水
5)在溫度(0-70度)、濕度(< 95%)環(huán)境下,能夠正常工作。
2.技術(shù)參數(shù):
1)7寸彩色觸摸屏
2)稀釋比:1:1~100:1連續(xù)可調(diào),比例穩(wěn)定
3)煙塵采樣槍:外徑60mm,耐高溫采樣探頭(可達(dá) 400 攝氏度),自帶加熱溫控模塊,溫控傳感器檢測精度不大于±2.5℃,標(biāo)配采樣嘴入口直徑包括2mm,2.5mm,3mm,3.5mm,4mm,5mm,6mm,7mm,偏差不大于±0.2mm
4)一級稀釋倉(保溫)
a)流量:0~100L/min,測量精度:±(2.0+0.5FS)%
b)一級稀釋空氣可控溫度范圍:環(huán)境溫度0~100℃
c)一級稀釋比:1:1~10:1
5)二級稀釋倉(加熱保溫)
a)二級稀釋倉可控溫度范圍:環(huán)境溫度~50℃
b)二級稀釋流量:0~70L/min,測量精度:±(2.0+0.5FS)%
c)二級旁路流量:0~70L/min
d)二級稀釋比:1:1~10:1
6)停留倉(保溫):
a)溫度:0~50℃,測量誤差不大于±2℃
b)濕度:0~99%RH,測量誤差不大于±3%
c)絕壓:0~200KPa
7)混合停留室停留時(shí)間:不小于30S(可定制)
8)四通道流量:16.67L/min,流量測量誤差不大于±2%。
9)四通道壓力范圍:-50KPa~0,測量誤差不大于±2%。
10)稀釋氣過濾效率:0.01μm,過濾后的空氣PM2.5濃度小于3μg/m3
11)濾膜:47mm,四通道設(shè)計(jì),配備PM10、PM2.5撞擊式切割器
12)換膜裝置:實(shí)現(xiàn)快速簡便換膜
13)采樣加熱溫度不小于200度(可定制)
14)主要材料:輕型航空材料,航空級防腐涂層處理工藝,耐酸堿、高溫、高濕等腐蝕,對目標(biāo)物測定不產(chǎn)生干擾。
15)表面處理:噴塑
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南開大學(xué) | ZDA-PDSI-01P型便攜式稀釋通道采樣器 | 2017.3 |
貴州省環(huán)境監(jiān)測中心站 | ZDA-PDSI-01P型便攜式稀釋通道采樣器 | 2018.1 |
重慶市環(huán)境科學(xué)研究院 | ZDA-PDSI-01P型便攜式稀釋通道采樣器 | 2018.4 |
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