一種人工氣候室霧霾環境模擬裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及大氣環境科學與工程及電氣工程技術領域，具體涉及一種人工氣候室霧霾環境模擬裝置，使用該裝置可以在人工氣候室形成與現實自然霧霾物理化學特性相同的霧霾環境。
【背景技術】
[0002]近年來，我國大氣污染問題日益嚴重，特別是珠三角、長三角、京津唐和華中等經濟發達地區頻繁出現的霧霾環境，范圍廣、強度大、時間長，導致空氣中的可吸入有害顆粒物含量急劇增加和戶外能見度大幅降低，對人類健康和日常出行、交通秩序等帶來嚴重危害。霧霾是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶與浮游在空中的大量極細微的顆粒物(化學組份極為復雜，包括以硫酸鹽、硝酸鹽、銨鹽為主及其他礦物顆粒物、有機氣溶膠粒子等數百種大氣顆粒物組成，空氣動力學直徑< 2.5 μπι，熟稱ΡΜ2.5)相互疊加和化合而形成的氣溶膠系統。
[0003]目前，國內外高校和科研機構對霧霾環境對人體健康、戶外交通以及電力系統戶外變電站支柱瓷瓶、變壓器套管以及輸電線路絕緣子等電氣外絕緣設備的影響開展了大量的試驗研究。但是，在開展以上霧霾環境影響特性研究試驗時，人們往往利用化學成分單一的氣溶膠發生系統在實驗室中形成所需的霧霾環境，由于形成的霧霾環境中霾的化學成分與自然環境實際霧霾的情況相差甚遠，導致試驗結果與實際情況存在很大的差距；而少數的研究人員干脆在現實自然發生的霧霾環境這一技術參數不可控制的“天然實驗室”條件下開展各種試驗和研究，由于不能對試驗條件和參數進行人工干預，導致無法實現研究過程和研究結果的定量化，給深入研究霧霾環境的影響特性帶來諸多不利影響。國內也有研究人員提出通過新建一個巨型“煙霧箱”的方法以深入開展霧霾環境的影響試驗，例如中國科學院2014年3月提出擬在北京懷柔建設世界最大的“煙霧箱”以模擬霧霾的形成、治理及影響特性，但最終因耗資巨大和周期長(預算高達5億元)而未啟動。
[0004]針對目前國內霧霾環境影響特性試驗研究中在形成霧霾環境方面的缺陷和不足，以及為了克服新建一個霧霾環境實驗室耗資高、周期長的缺陷。迫切需要在已有人工氣候實驗室基礎上通過增加一些試驗裝置來提出一種新的人工氣候室霧霾環境形成方法，并具有霧霾顆粒物濃度、化學成分可自由控制和調節的特性，同時滿足投資少、改造周期短的特點，為深入開展霧霾天氣對人類生產生活，特別是對電力系統電氣外絕緣設備的影響提供一個可進行人工干預的試驗平臺。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題:針對現有技術的上述問題，提供一種人工氣候室霧霾環境模擬裝置，使用該裝置能夠提供一種在人工氣候室內形成ΡΜ2.5顆粒物與云霧濃度、灰霾顆粒化學成份和粒徑分布可自由控制調節的穩定霧霾環境，為研究霧霾環境對人體健康、戶外交通以及電氣外絕緣設備的影響提供安全可靠的試驗支撐。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案為:
[0007]本實用新型提供一種人工氣候室霧霾環境模擬裝置，包括人工氣候室、霧霾參數檢測單元、云霧發生單元和灰霾發生單元，所述霧霾參數檢測單元布置于人工氣候室內，所述云霧發生單元和灰霾發生單元的輸出端分別與人工氣候室的室內連通。
[0008]優選地，所述云霧發生單元包括電蒸汽鍋爐、霧蒸汽閥門、流量計和云霧輸出管道，所述電蒸汽鍋爐的輸出端依次通過霧蒸汽閥門、流量計和云霧輸出管道相連，所述云霧輸出管道沿著人工氣候室室內的四周布置，且所述云霧輸出管道上設有云霧輸出孔。
[0009]優選地，所述灰霾發生單元包括空氣壓縮機、儲氣筒、氣流粉碎機、閥門和多個噴嘴單元，所述空氣壓縮機的輸出端和儲氣筒的進氣端相連，所述儲氣筒的輸出端依次通過氣流粉碎機、閥門和噴嘴單元相連，所述氣流粉碎機上設有用于添加灰霾顆粒物原料的加料器，所述噴嘴單元均勻布置于人工氣候室內四面墻壁上距地面10米高度的位置。
[0010]優選地，所述氣流粉碎機的出料口裝設有篩網。
[0011 ] 優選地，所述篩網的孔徑為2.5 μ m。
[0012]優選地，所述霧霾參數檢測單元包括粉塵濃度檢測儀、激光粒度分析儀和霧蒸汽濃度計，所述粉塵濃度檢測儀、激光粒度分析儀和霧蒸汽濃度計分別安裝布置于人工氣候室的室內。
[0013]優選地，所述激光粒度分析儀的安裝高度為1.5m，所述霧蒸汽濃度計的安裝高度為 1m0
[0014]優選地，所述人工氣候室內裝設有溫濕度調節及均勻設備和溫濕度檢測模塊，所述溫濕度調節及均勻設備包括至少一臺具有濕度調節功能的制冷主機和至少一臺室內制冷循環風機。
[0015]本實用新型人工氣候室霧霾環境模擬裝置包括人工氣候室、霧霾參數檢測單元、云霧發生單元和灰霾發生單元，霧霾參數檢測單元布置于人工氣候室內，云霧發生單元和灰霾發生單元的輸出端分別與人工氣候室的室內連通，具有下述優點:
[0016]1、本實用新型能夠在已有的人工氣候室內形成霾顆粒物化學組份、粒徑分布和濃度以及云霧濃度可自由控制調節的霧霾環境。
[0017]2、本實用新型能夠產生與實際自然條件下霧霾物理化學特性相同的穩定霧霾環境。
[0018]3、本實用新型能夠為開展霧霾天氣對人體健康、日常交通以及電力系統電氣外絕緣設備的影響提供一個安全可靠的試驗平臺。
[0019]4、本實用新型試驗方法簡單，經濟性和效率好，可操作性強。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型實施例裝置的原理結構示意圖。
[0021]圖2為本實用新型實施例方法的基本流程示意圖。
[0022]圖例說明:1、人工氣候室；11、溫濕度調節及均勻設備；12、溫濕度檢測模塊；2、霧霾參數檢測單元；21、粉塵濃度檢測儀；22、激光粒度分析儀；23、霧蒸汽濃度計；3、云霧發生單元；31、電蒸汽鍋爐；32、霧蒸汽閥門；33、流量計；34、云霧輸出管道；341、云霧輸出孔；4、灰霾發生單元；41、空氣壓縮機；42、儲氣筒；43、氣流粉碎機；431、加料器；432、篩網；44、閥門；45、噴嘴單元。
【具體實施方式】
[0023]下文將以在中國湖南省湘電試研技術有限公司建造的人工氣候室內形成PM2.5濃度為300 μ g/m3，云霧蒸汽濃度為15g/m3，環境溫濕度分別為20°C、95%的霧霾環境為例，對本實施例的人工氣候室霧霾環境模擬裝置及基于該人工氣候室霧霾環境模擬裝置的霧霾環境模擬方法進行進一步的說明。
[0024]如圖1所不，本實施例的人工氣候室霧霾環境模擬裝置包括人工氣候室1、霧霾參數檢測單元2、云霧發生單元3和灰霾發生單元4，霧霾參數檢測單元2布置于人工氣候室I內，云霧發生單元3和灰霾發生單元4的輸出端分別與人工氣候室I的室內連通。本實施例能夠在已有的人工氣候室內形成霾顆粒物化學組份、粒徑分布和濃度以及云霧濃度可自由控制調節的霧霾環境，能夠產生與實際自然條件下霧霾物理化學特性相同的穩定霧霾環境，能夠為開展霧霾天氣對人體健康、日常交通以及電力系統電氣外絕緣設備的影響提供一個安全可靠的試驗平臺，具有試驗方法簡單，經濟性和效率好，可操作性強的優點。
[0025]如圖1所示，云霧發生單元3包括電蒸汽鍋爐31、霧蒸汽閥門32、流量計33和云霧輸出管道34，電蒸汽鍋爐31的輸出端依次通過霧蒸汽閥門32、流量計33和云霧輸出管道34相連，云霧輸出管道34沿著人工氣候室I室內的四周布置，且云霧輸出管道34上設有云霧輸出孔341。本實施例中，電蒸汽鍋爐31采用WDR2-1.0型電蒸汽鍋爐，霧蒸汽閥門32采用DZWl5型霧蒸汽閥門，流量計33采用7ME2800型流量計，云霧輸出管道34具體采用沿氣候室內四周布置的DN56型無縫鋼管，DN56型無縫鋼管從7ME2800型流量計出汽口經橋架敷設至氣候室地面，且DN56型無縫鋼管上相鄰云霧輸出孔341之間的孔間距為500mm，云霧輸出孔341的孔徑7mm。
[0026]如圖1所示，灰霾發生單元4包括空氣壓縮機41、儲氣筒42、氣流粉碎機43、閥門44和20個噴嘴單元45，空氣壓縮機41的輸出端和儲氣筒42的進氣端相連，儲氣筒42的輸出端依次通過氣流粉碎機43、閥門44和噴嘴單元45相連，氣流粉碎機43上設有用于添加灰霾顆粒物原料的加料器431，噴嘴單元45均勻布置于人工氣候室I內四面墻壁上距地面10米高度的位置。本實施例中，空氣壓縮機41采用ERC-10SA型雙螺桿空氣壓縮機，儲氣筒42采用TS3/1.0型低壓儲氣筒，氣流粉碎機43采用YQ50-1型氣流粉碎機，YQ50-1型氣流粉碎機自帶有微型加料器以對進入氣流粉碎機的化學原料質量進行精確控制，閥門44采用BZ-5型閥門，噴嘴單元45采用HC-10型噴嘴，HC-10型噴嘴的連接管道采用DN-40型不銹鋼管道。需要說明的是，本實施例僅僅是以20個噴嘴單元45進行示例性說明，本領域技術人員可以根據需要采用其他數量的噴嘴單元45，在此不再贅述。
[0027]如圖1所示，氣流粉碎機43的出料口裝設有篩網432，以使進入氣候室內的霾顆粒物粒徑滿足霧霾環境要求。本實施例中，篩網432的孔徑為2.5 μπι，以使進入氣候室內的霾顆粒物粒徑滿足霧霾環境的ΡΜ2.5顆粒要求。
[0028]如圖1所示，霧霾參數檢測單元2包括粉塵濃度檢測儀21、激光粒度分析儀22和霧蒸汽濃度計23，粉塵濃度檢測儀21、激光粒度分析儀22和霧蒸汽濃度計23分別安裝布置于人工氣候室I的室內。本實施例中，粉塵濃度檢測儀21具體采用FY-DQ102Z型粉塵濃度監測儀，激光粒度分析儀22具體采用ΜΖ2000型激光粒度分析儀，霧蒸汽濃度計23采用LUGB-1OO型霧蒸汽濃度計。粉塵濃度檢測儀21、激光粒度分析儀22和霧蒸汽濃度計23的數量可以根據需要進行布置，本實施例中人工氣候室I的室內分別設有五臺FY-DQ102Z型粉塵濃度監測儀、五臺MZ2000型激光粒度分析儀、五臺LUGB-100型霧蒸汽濃度計。
[0029]本實施例中，激光粒度分析儀22的安裝高度為1.5m，霧蒸汽濃度計23的安裝高度為10m，五臺FY-DQ102Z型粉塵濃度監測