基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于環境監測技術領域，涉及一種基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監測系統。
【背景技術】
[0002]按照國家《大氣污染防治行動計劃》的要求，要加快燃煤鍋爐和工業爐窯現有除塵設施升級改造，確保顆粒物排放濃度穩定達標排放。國家頒布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)等一系列標準均把固定源排氣中顆粒物排放濃度降至30 mg/m3以下。目前，大部分單機裝機容量30萬千瓦以上機組采用了靜電除塵器和爐外濕法脫硫的除塵技術，顆粒物濃度低于50 mg/m3。
[0003]近年來人們發明創造了多種顆粒物檢測方法和檢測設備，其中包括傳統經典的濾膜稱重法:該方法以規定的流量采樣，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量，由其質量差求得捕集的顆粒物的質量，最后將這一質量與采樣空氣體積之比即為顆粒物的質量濃度。這種方法是目前國家標準方法。
[0004]隨著科技進步，出現了許多新的現場檢測方法和設備，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激光光源發出的光照射至被測顆粒物上引起光散射，在一定的方向上用光電轉換元件接收散射光的信號，包括散射光次數和光強。檢測到的散射光的次數表示粒子數，光強信號代表粒子的大小。該方法可直接得到粒子數，但要通過統計計算換算成質量濃度。
[0006]2)β射線法：當β射線照射介質時，β粒子與介質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的質量，與顆粒物粒徑、成分、顏色及分散狀態無關。環境氣體由采樣栗吸入采樣管，經過濾紙后排出，顆粒物沉積在濾紙上，當β射線通過沉積著顆粒物的濾紙時能量衰減，通過對衰減前后的β射線能量測定，可以計算出顆粒物的質量濃度。
[0007]3)微量振蕩天平法：微量振蕩天平法是在質量傳感器內使用一個振蕩空心錐形管，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量。當采樣氣流通過濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質量變化導致振蕩頻率的變化，通過振蕩頻率變化計算出沉積在濾膜上顆粒物的質量，再根據流量、現場環境溫度和氣壓計算出該時段顆粒物標志的質量濃度。
[0008]濾膜稱重法原理簡單，測定數據可靠，為現行的國家標準方法，能夠直接測得可吸入顆粒物的質量濃度。但在測定過程中，存在操作復雜、費時、設備較多等缺點，不能實現在線連續監測。光散射法能夠實現在線實時檢測，但這種技術檢測到的信號主要含有粒子數和粒子大小信息，而不含有顆粒物的質量信息，且光散射法的測量精度較低。β射線法直接測量質量濃度，不需要換算和校準，測量精度高，且測量結果不受顆粒物大小、顏色、化學組成變化等特性影響，但檢測過程需要一段時間，不能實時發布測量結果。微量振蕩天平法雖然測量精度高，但儀器價格高昂，且容易受濕度影響，檢測過程需要一段時間，不能實時發布測量結果。目前尚無一種方法和系統可以實現在線實時精確測量煙氣中顆粒物的濃度。【實用新型內容】
[0009]為了解決現有技術存在的問題，本實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測系統，用于在線實時精確測量煙氣中顆粒物的濃度。
[0010]本實用新型的工作原理是:采用β射線法和光散射法同時測量煙氣中顆粒物的濃度，通過內部參比法實現β射線法測量結果對光散射法測量結果的參比校準，從而實現在線實時精確測量煙氣中顆粒物的濃度。
[0011]本實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測系統，所述顆粒物在線監測系統包括采樣單元、β射線法檢測單元、光散射法檢測單元、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射線法檢測單元用于采用β射線法測量煙氣中顆粒物的濃度；
[0014]所述光散射法檢測單元用于采用光散射法測量煙氣中顆粒物的濃度；
[0015]所述控制單元用于控制β射線法檢測單元和光散射法檢測單元，以及數據采集與處理；
[0016]所述采樣單元通過管道分別連通β射線法檢測單元和光散射法檢測單元，所述β射線法檢測單元和光散射法檢測單元分別與控制單元通信連接。
[0017]進一步地，所述β射線法檢測單元包括通過管道依次連通的β射線法檢測裝置、流量計、采樣栗。
[0018]進一步地，所述光散射法檢測單元包括通過管道依次連通的射流栗和光散射法檢測裝置。
[0019]本實用新型應用了一種基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監測方法，所述方法包括如下步驟：
[0020](1)β射線法檢測單元和光散射法檢測單元通過同一個采樣單元采集煙氣，β射線法檢測單元間歇式抽取煙氣，光散射法檢測單元連續式抽取煙氣;煙氣進入采樣單元后分成兩路，第一路煙氣通往β射線法檢測單元，第二路煙氣通往光散射法檢測單元；
[0021 ] (2)在β射線法檢測單元抽取煙氣期間，β射線法檢測單元采用β射線法測量第一路煙氣中顆粒物的平均濃度Cl;與此同時，光散射法檢測單元采用光散射法測量第二路煙氣中顆粒物的實時濃度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，對第二路煙氣中顆粒物的實時濃度C2進行參比校準，從而計算出經過校準的煙氣中顆粒物的實時濃度C。
[0023]本實用新型的有益效果:本實用新型綜合了β射線法和光散射法的優點，通過內部參比法實現β射線法測量結果對光散射法測量結果的參比校準，從而實現在線實時精確測量煙氣中顆粒物的濃度。本實用新型的測量結果不受顆粒物大小、顏色、化學組成變化等特性影響，具有精度高、實時出數等優點。
【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測系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：
[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測系統，包括采樣單元101、β射線法檢測單元102、光散射法檢測單元103、控制單元104;
[0027]采樣單元101用于從煙道中采集煙氣；
[0028]β射線法檢測單元102用于采用β射線法測量煙氣中顆粒物的濃度；
[0029]光散射法檢測單元103用于采用光散射法測量煙氣中顆粒物的濃度；
[0030]控制單元104用于控制β射線法檢測單元和光散射法檢測單元，以及數據采集與處理；
[0031]采樣單元101通過管道分別連通β射線法檢測單元102和光散射法檢測單元103，β射線法檢測單元102和光散射法檢測單元103分別與控制單元104通信連接。
[0032]β射線法檢測單元102包括通過管道依次連通的β射線法檢測裝置201、流量計202、采樣栗203。
[0033]光散射法檢測單元103包括通過管道依次連通的射流栗204和光散射法檢測裝置205。
[0034]上述顆粒物在線監測系統的工作過程：
[0035]β射線法檢測單元102和光散射法檢測單元103通過同一個采樣單元101采集煙氣，采樣栗203間歇式抽取煙氣，射流栗204連續式抽取煙氣。煙氣進入采樣單元101后分成兩路，第一路煙氣直接進入β射線法檢測裝置201，第二路煙氣與稀釋氣在射流栗204內以固定的稀釋比例混合后進入光散射法檢測裝置205。
[0036]在采樣栗203抽取煙氣期間，β射線法檢測裝置201測量第一路煙氣中顆粒物的質量，流量計202測量第一路煙氣的流量，控制單元104根據相應測量結果計算出第一路煙氣的平均濃度Cl;與此同時，光散射法檢測裝置205測量稀釋后的第二路煙氣中顆粒物的實時濃度，控制單元104根據相應測量結果和煙氣的稀釋比例計算出稀釋前的第二路煙氣中顆粒物的實時濃度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，對第二路煙氣中顆粒物的實時濃度C2進行參比校準，從而計算出經過校準的煙氣中顆粒物的實時濃度C。
[0038]以上所述僅以實施例來進一步說明本實用新型的技術內容，以便于讀者更容易理解，但不代表本實用新型的實施方式僅限于此，任何依本實用新型所做的技術延伸或再創造，均受本實用新型的保護。
【主權項】
1.一種基于β射線法和光散射法的顆粒物在線監測系統，其特征在于:所述顆粒物在線監測系統包括采樣單元、β射線法檢測單元、光散射法檢測單元、控制單元； 所述采樣單元用于從煙道中采集煙氣； 所述β射線法檢測單元用于采用β射線法測量煙氣中顆粒物的濃度； 所述光散射法檢測單元用于采用光散射法測量煙氣中顆粒物的濃度； 所述控制單元用于控制β射線法檢測單元和光散射法檢測單元，以及數據采集與處理；所述采樣單元通過管道分別連通β射線法檢測單元和光散射法檢測單元，所述β射線法檢測單元和光散射法檢測單元分別與控制單元通信連接。2.根據權利要求I所述的顆粒物在線監測系統，其特征在于： 所述β射線法檢測單元包括通過管道依次連通的β射線法檢測裝置、流量計、采樣栗。3.根據權利要求I所述的顆粒物在線監測系統，其特征在于： 所述光散射法檢測單元包括通過管道依次連通的射流栗和光散射法檢測裝置。
【專利摘要】本實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測系統，用于在線實時精確測量煙氣中顆粒物的濃度。本實用新型綜合了β射線法和光散射法的優點，通過內部參比法實現β射線法測量結果對光散射法測量結果的參比校準，從而實現在線實時精確測量煙氣中顆粒物的濃度。本實用新型的測量結果不受顆粒物大小、顏色、化學組成變化等特性影響，具有精度高、實時出數等優點。
【IPC分類】G01N15/06
【公開號】CN205157388
【申請號】CN201520993301
【發明人】王富生, 肖豪, 黨宇稼, 汪興業, 魏日發, 方曉南
【申請人】深圳睿境環保科技有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月4日