一种人工气候室雾霾环境模拟装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及大气环境科学与工程及电气工程技术领域，具体涉及一种人工气候室雾霾环境模拟装置，使用该装置可以在人工气候室形成与现实自然雾霾物理化学特性相同的雾霾环境。
【背景技术】
[0002]近年来，我国大气污染问题日益严重，特别是珠三角、长三角、京津唐和华中等经济发达地区频繁出现的雾霾环境，范围广、强度大、时间长，导致空气中的可吸入有害颗粒物含量急剧增加和户外能见度大幅降低，对人类健康和日常出行、交通秩序等带来严重危害。雾霾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶与浮游在空中的大量极细微的颗粒物(化学组份极为复杂，包括以硫酸盐、硝酸盐、铵盐为主及其他矿物颗粒物、有机气溶胶粒子等数百种大气颗粒物组成，空气动力学直径< 2.5 μπι，熟称ΡΜ2.5)相互叠加和化合而形成的气溶胶系统。
[0003]目前，国内外高校和科研机构对雾霾环境对人体健康、户外交通以及电力系统户外变电站支柱瓷瓶、变压器套管以及输电线路绝缘子等电气外绝缘设备的影响开展了大量的试验研究。但是，在开展以上雾霾环境影响特性研究试验时，人们往往利用化学成分单一的气溶胶发生系统在实验室中形成所需的雾霾环境，由于形成的雾霾环境中霾的化学成分与自然环境实际雾霾的情况相差甚远，导致试验结果与实际情况存在很大的差距；而少数的研究人员干脆在现实自然发生的雾霾环境这一技术参数不可控制的“天然实验室”条件下开展各种试验和研究，由于不能对试验条件和参数进行人工干预，导致无法实现研究过程和研究结果的定量化，给深入研究雾霾环境的影响特性带来诸多不利影响。国内也有研究人员提出通过新建一个巨型“烟雾箱”的方法以深入开展雾霾环境的影响试验，例如中国科学院2014年3月提出拟在北京怀柔建设世界最大的“烟雾箱”以模拟雾霾的形成、治理及影响特性，但最终因耗资巨大和周期长(预算高达5亿元)而未启动。
[0004]针对目前国内雾霾环境影响特性试验研究中在形成雾霾环境方面的缺陷和不足，以及为了克服新建一个雾霾环境实验室耗资高、周期长的缺陷。迫切需要在已有人工气候实验室基础上通过增加一些试验装置来提出一种新的人工气候室雾霾环境形成方法，并具有雾霾颗粒物浓度、化学成分可自由控制和调节的特性，同时满足投资少、改造周期短的特点，为深入开展雾霾天气对人类生产生活，特别是对电力系统电气外绝缘设备的影响提供一个可进行人工干预的试验平台。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型要解决的技术问题:针对现有技术的上述问题，提供一种人工气候室雾霾环境模拟装置，使用该装置能够提供一种在人工气候室内形成ΡΜ2.5颗粒物与云雾浓度、灰霾颗粒化学成份和粒径分布可自由控制调节的稳定雾霾环境，为研究雾霾环境对人体健康、户外交通以及电气外绝缘设备的影响提供安全可靠的试验支撑。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:
[0007]本实用新型提供一种人工气候室雾霾环境模拟装置，包括人工气候室、雾霾参数检测单元、云雾发生单元和灰霾发生单元，所述雾霾参数检测单元布置于人工气候室内，所述云雾发生单元和灰霾发生单元的输出端分别与人工气候室的室内连通。
[0008]优选地，所述云雾发生单元包括电蒸汽锅炉、雾蒸汽阀门、流量计和云雾输出管道，所述电蒸汽锅炉的输出端依次通过雾蒸汽阀门、流量计和云雾输出管道相连，所述云雾输出管道沿着人工气候室室内的四周布置，且所述云雾输出管道上设有云雾输出孔。
[0009]优选地，所述灰霾发生单元包括空气压缩机、储气筒、气流粉碎机、阀门和多个喷嘴单元，所述空气压缩机的输出端和储气筒的进气端相连，所述储气筒的输出端依次通过气流粉碎机、阀门和喷嘴单元相连，所述气流粉碎机上设有用于添加灰霾颗粒物原料的加料器，所述喷嘴单元均匀布置于人工气候室内四面墙壁上距地面10米高度的位置。
[0010]优选地，所述气流粉碎机的出料口装设有筛网。
[0011 ] 优选地，所述筛网的孔径为2.5 μ m。
[0012]优选地，所述雾霾参数检测单元包括粉尘浓度检测仪、激光粒度分析仪和雾蒸汽浓度计，所述粉尘浓度检测仪、激光粒度分析仪和雾蒸汽浓度计分别安装布置于人工气候室的室内。
[0013]优选地，所述激光粒度分析仪的安装高度为1.5m，所述雾蒸汽浓度计的安装高度为 1m0
[0014]优选地，所述人工气候室内装设有温湿度调节及均匀设备和温湿度检测模块，所述温湿度调节及均匀设备包括至少一台具有湿度调节功能的制冷主机和至少一台室内制冷循环风机。
[0015]本实用新型人工气候室雾霾环境模拟装置包括人工气候室、雾霾参数检测单元、云雾发生单元和灰霾发生单元，雾霾参数检测单元布置于人工气候室内，云雾发生单元和灰霾发生单元的输出端分别与人工气候室的室内连通，具有下述优点:
[0016]1、本实用新型能够在已有的人工气候室内形成霾颗粒物化学组份、粒径分布和浓度以及云雾浓度可自由控制调节的雾霾环境。
[0017]2、本实用新型能够产生与实际自然条件下雾霾物理化学特性相同的稳定雾霾环境。
[0018]3、本实用新型能够为开展雾霾天气对人体健康、日常交通以及电力系统电气外绝缘设备的影响提供一个安全可靠的试验平台。
[0019]4、本实用新型试验方法简单，经济性和效率好，可操作性强。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型实施例装置的原理结构示意图。
[0021]图2为本实用新型实施例方法的基本流程示意图。
[0022]图例说明:1、人工气候室；11、温湿度调节及均匀设备；12、温湿度检测模块；2、雾霾参数检测单元；21、粉尘浓度检测仪；22、激光粒度分析仪；23、雾蒸汽浓度计；3、云雾发生单元；31、电蒸汽锅炉；32、雾蒸汽阀门；33、流量计；34、云雾输出管道；341、云雾输出孔；4、灰霾发生单元；41、空气压缩机；42、储气筒；43、气流粉碎机；431、加料器；432、筛网；44、阀门；45、喷嘴单元。
【具体实施方式】
[0023]下文将以在中国湖南省湘电试研技术有限公司建造的人工气候室内形成PM2.5浓度为300 μ g/m3，云雾蒸汽浓度为15g/m3，环境温湿度分别为20°C、95%的雾霾环境为例，对本实施例的人工气候室雾霾环境模拟装置及基于该人工气候室雾霾环境模拟装置的雾霾环境模拟方法进行进一步的说明。
[0024]如图1所不，本实施例的人工气候室雾霾环境模拟装置包括人工气候室1、雾霾参数检测单元2、云雾发生单元3和灰霾发生单元4，雾霾参数检测单元2布置于人工气候室I内，云雾发生单元3和灰霾发生单元4的输出端分别与人工气候室I的室内连通。本实施例能够在已有的人工气候室内形成霾颗粒物化学组份、粒径分布和浓度以及云雾浓度可自由控制调节的雾霾环境，能够产生与实际自然条件下雾霾物理化学特性相同的稳定雾霾环境，能够为开展雾霾天气对人体健康、日常交通以及电力系统电气外绝缘设备的影响提供一个安全可靠的试验平台，具有试验方法简单，经济性和效率好，可操作性强的优点。
[0025]如图1所示，云雾发生单元3包括电蒸汽锅炉31、雾蒸汽阀门32、流量计33和云雾输出管道34，电蒸汽锅炉31的输出端依次通过雾蒸汽阀门32、流量计33和云雾输出管道34相连，云雾输出管道34沿着人工气候室I室内的四周布置，且云雾输出管道34上设有云雾输出孔341。本实施例中，电蒸汽锅炉31采用WDR2-1.0型电蒸汽锅炉，雾蒸汽阀门32采用DZWl5型雾蒸汽阀门，流量计33采用7ME2800型流量计，云雾输出管道34具体采用沿气候室内四周布置的DN56型无缝钢管，DN56型无缝钢管从7ME2800型流量计出汽口经桥架敷设至气候室地面，且DN56型无缝钢管上相邻云雾输出孔341之间的孔间距为500mm，云雾输出孔341的孔径7mm。
[0026]如图1所示，灰霾发生单元4包括空气压缩机41、储气筒42、气流粉碎机43、阀门44和20个喷嘴单元45，空气压缩机41的输出端和储气筒42的进气端相连，储气筒42的输出端依次通过气流粉碎机43、阀门44和喷嘴单元45相连，气流粉碎机43上设有用于添加灰霾颗粒物原料的加料器431，喷嘴单元45均匀布置于人工气候室I内四面墙壁上距地面10米高度的位置。本实施例中，空气压缩机41采用ERC-10SA型双螺杆空气压缩机，储气筒42采用TS3/1.0型低压储气筒，气流粉碎机43采用YQ50-1型气流粉碎机，YQ50-1型气流粉碎机自带有微型加料器以对进入气流粉碎机的化学原料质量进行精确控制，阀门44采用BZ-5型阀门，喷嘴单元45采用HC-10型喷嘴，HC-10型喷嘴的连接管道采用DN-40型不锈钢管道。需要说明的是，本实施例仅仅是以20个喷嘴单元45进行示例性说明，本领域技术人员可以根据需要采用其他数量的喷嘴单元45，在此不再赘述。
[0027]如图1所示，气流粉碎机43的出料口装设有筛网432，以使进入气候室内的霾颗粒物粒径满足雾霾环境要求。本实施例中，筛网432的孔径为2.5 μπι，以使进入气候室内的霾颗粒物粒径满足雾霾环境的ΡΜ2.5颗粒要求。
[0028]如图1所示，雾霾参数检测单元2包括粉尘浓度检测仪21、激光粒度分析仪22和雾蒸汽浓度计23，粉尘浓度检测仪21、激光粒度分析仪22和雾蒸汽浓度计23分别安装布置于人工气候室I的室内。本实施例中，粉尘浓度检测仪21具体采用FY-DQ102Z型粉尘浓度监测仪，激光粒度分析仪22具体采用ΜΖ2000型激光粒度分析仪，雾蒸汽浓度计23采用LUGB-1OO型雾蒸汽浓度计。粉尘浓度检测仪21、激光粒度分析仪22和雾蒸汽浓度计23的数量可以根据需要进行布置，本实施例中人工气候室I的室内分别设有五台FY-DQ102Z型粉尘浓度监测仪、五台MZ2000型激光粒度分析仪、五台LUGB-100型雾蒸汽浓度计。
[0029]本实施例中，激光粒度分析仪22的安装高度为1.5m，雾蒸汽浓度计23的安装高度为10m，五台FY-DQ102Z型粉尘浓度监测