一种高湿低浓度粉尘发生装置的制作方法

本发明属于环保检测设备技术领域，具体涉及了一种高湿低浓度粉尘发生装置。

背景技术：

随着我国经济的发展和产业结构的调整转型，工业锅炉、电厂锅炉及工业窑炉等污染源所造成的环境污染问题愈加突出，其中粉尘污染尤其严重。近年来，国内燃煤电厂的“超低排放”改造的逐渐推行落实，对粉尘的治理主要通过布袋除尘（或者电除尘）协同湿法脱硫、湿电除尘工艺，导致国内污染源粉尘排放呈现低浓度、高湿度复合工况，在线监测难度较大。现有的主流在线监测产品需要对取样后的高湿粉尘进行高温气化预处理，以消除液滴对测量的影响。各类监测产品需要进行出厂计量标定，但生产厂家难以提供高湿低浓度的工况作为出厂测试环境，导致出厂计量标定失去具体意义，影响了仪器现场使用的有效性。且采用光学法测量的装置对粉尘的颜色、粒径大小比较敏感，而不同工况下粉尘的颜色等指标也存在较大差异，这些都给粉尘在线监测设备的计量带来困难。如何更好的模拟再现真实工况的粉尘状态，更好的对在线监测设备进行计量标定，成为了行业难点。

中国发明专利cn201310140290.5公开了一种粉尘环境模拟设备，包括粉尘发生装置、风洞、除尘器和风机，该模拟设备可以模拟出浓度均匀的粉尘环境，并且浓度可调，利用该模拟设备进行产品的试验得到的试验结构更加准确。该装置只能模拟干粉尘环境，不适应于高湿低浓度粉尘工况的模拟。

中国发明专利cn201710590451.9公开了一种烟道中粉尘、烟气流场模拟装置，包括离心风机一、管道、气力输送器、水蒸气发生器、标气瓶放置架、粉尘发生器和控制柜。该装置通过粉尘和水蒸气混合产生湿粉尘，未能真实模拟湿法脱硫或者湿电除尘现场的粉尘工况，且设备制造较复杂。

综上所述，现有技术方案存在难以真实模拟湿法脱硫或者湿电除尘现场的粉尘工况，不适应于高湿低浓度粉尘工况的模拟，且存在设备制造复杂等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供了一种全新的高湿低浓度粉尘发生装置。本发明能够模仿“超低排放”除尘工艺流程，制造出高湿度粉尘，产生了更符合现场工况的粉尘环境。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种高湿低浓度粉尘发生装置，主要由空压机、雾化装置、样气加热装置、样气检测装置、稀释加热装置、其他气体配气装置和流量控制系统组成；所述的流量控制系统包括主控器以及分别与主控器相连接的进样流量控制装置、采样流量控制装置和稀释流量控制装置；通过主控器控制进样流量控制装置、采样流量控制装置和稀释流量控制装置。所述的主控器通过stm32f4芯片控制加热装置、电磁阀、流量计、超声波发生器等运行，实现进样流量控制、采样流量控制稀释流量控制和粉尘发生速率。所述的样气检测装置自上而下依次设有出风口、观察室、进风室和废液导出室；所述的雾化装置内部设有用于盛装混合液的混合液腔；所述的雾化装置还设有进气管和设置在顶部的出气口，其中进气管的一端设在混合液腔的混合液内，另一端通过进样流量控制装置与空压机的送气口相连通；所述的样气加热装置内部设有稀释腔，并且稀释腔设有两个进气口和一个出气口；稀释腔的其中一个进气口与雾化装置的出气口相连通，另一个进气口与稀释加热装置的出气口相连通，稀释腔的出气口与进风室相连通；所述的稀释加热装置的进气口通过稀释流量控制装置与空压机的送气口相连通；所述的稀释加热装置的进气口还与其他气体配气装置相连通；所述的观察室的上部设有粉尘浓度传感器和滤膜采样装置，并且滤膜采样装置通过采样流量控制装置与空压机的抽气口相连通；所述的粉尘浓度传感器实时检测观察室内的粉尘浓度，并传输给主控器；所述的观察室还设有窗口，用于放入测试待试验的产品。

作为本发明技术方案的进一步说明或改进：所述的样气检测装置的出风口还连接有一排风装置。排风装置产生微负压，引导加热混合气通过进风室和观察室，通过出风口排出。加热混合气在上升的过程中，部分水蒸气会冷凝成水滴下落到废液导出室汇集,废液导出室需要定期进行清洗。此处设计类似烟囱排放废气流程。

作为本发明技术方案的进一步说明或改进：所述的混合液为粉尘和水的混合液，并且通过控制它们的质量配比进行控制粉尘浓度。所述的粉尘为燃煤锅炉排放的烟尘收集而来的粉尘，能够真实反映现场的粉尘状态。

作为本发明技术方案的进一步说明或改进：所述的雾化装置对混合液进行雾化处理，具体为通过喷嘴喷雾产生水雾（可参考脱硫塔设计方案）或者通过超声波雾化器处理产生水雾。通过控制雾化速度，可对粉尘和湿度浓度进行调控。

作为本发明技术方案的进一步说明或改进：所述的其他气体配气装置产出污染气体，污染气体包括so2、no、co。其他气体配气装置能够导入so2、no等污染气体，和高湿度粉尘混合，更真实的反映现场的排放工况。

在本发明中，粉尘发生装置主要通过空压机供气。通过进样流量控制装置和稀释流量控制装置，控制样气浓度，实现粉尘浓度和湿度准确快速可调。进样流量控制装置后的进气口需要埋在混合液里，更好的和水雾混合，同时能起到搅拌的作用。所述水雾和加热后的稀释气混合进入样气加热装置。样气加热装置类似烟气治理流程中的烟气-烟气再热器（ggh）功能，对混合水雾预热，实现汽化，其中加热温度可设。

在本发明中，所述观察室设计有窗口便于待实验的产品的放入测试。观察室上部放置有粉尘浓度传感器和滤膜采样装置，其中粉尘浓度传感器可实时检测出内部浓度，并可通过控制前端进气稀释比等方式实现闭环调控粉尘浓度，从而可较精确的得到某一浓度均匀的粉尘环境。滤膜采样装置通过采样流量控制装置控制进行样气采样，成为粉尘浓度称重比对的溯源依据。

采用了上述技术方案后，本发明通过模拟具体工艺流程，更真实的反映了现场粉尘排放状况，提供了高湿低浓度粉尘检测需求环境。通过采用现场烟尘精确配置混合液，反映了现场真实的烟尘状况。通过控制雾化装置雾化速度，控制进样流量控制装置和稀释流量控制装置的流量大小，可快速精确的得到某一浓度均匀的粉尘环境及不同的湿度工况，并通过粉尘浓度传感器实现闭环控制。本装置能够模拟现场环境，可长时间连续的提供计量标定的条件，为国家标准及计量检定规程和校准规范的制定提供可以参考借鉴的实验装置。

本发明的主要创新点在于：1.通过质量配置粉尘和水的混合液，通过混合液雾化产生水和粉尘的混合气，此处粉尘为燃煤锅炉排放的烟尘收集而来。2.混合液雾化包含喷嘴喷洒雾化、超声波雾化等，对比传统机械操作制备粉尘，稳定性更强，可控性更强，粉尘粒径更均匀，浓度控制更平稳。3.通过控制混合液雾化速度，控制进样流量和稀释流量，可快速准确调制出不同浓度的粉尘和湿度。4.增加样气加热装置和稀释气加热装置，实现水汽含量和样气温度可控，更符合现场排放实况。5.进样流量通入混合液内部然后和水雾混合，起到搅拌作用，可替代传统机械搅拌设计。6.可导入其他污染气体，真实的反映现场的排放工况。

在本发明中，雾化装置、样气加热装置、稀释加热装置、其他气体配气装置和流量控制系统等零部件可以直接在市场上购买获得或者按照本领域常规技术手段进行常规设计即可，无需特别设计。

与现有技术相比较，本发明的优点：

1.本发明通过将粉尘和水的混合液进行雾化后再加热汽化后向上排放，模拟了燃煤锅炉除尘工艺的脱硫流程、加热流程、烟囱排放过程等，真实再现了现场高湿低浓度粉尘工况。

2.本发明增加了稀释气调整样气浓度的设计。

3.本发明通过模仿“超低排放”除尘工艺流程，特别是混合液雾化设计，对比传统机械操作制备粉尘，运行稳定性更强，浓度可控性更强，粉尘粒径更均匀，浓度控制更平稳。

附图说明

图1为本发明一实施例的整体结构示意图。

附图标记：1-空压机；2-进样流量控制装置；3-雾化装置；4-混合液腔；5-稀释腔；6-样气加热装置；7-进风室；8-废液导出室；9-观察室；10-出风口；11-排风装置；12-粉尘浓度传感器；13-滤膜采样装置；14-采样流量控制装置；15-稀释流量控制装置；16-稀释加热装置；17-其他气体配气装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

实施例：

如图1所示，一种高湿低浓度粉尘发生装置，主要由空压机1、雾化装置3、样气加热装置6、样气检测装置、稀释加热装置16、其他气体配气装置17、排风装置11和流量控制系统组成；所述的控制系统包括主控器以及分别与主控器相连接的进样流量控制装置2、采样流量控制装置14和稀释流量控制装置15；所述的样气检测装置自上而下依次设有出风口10、观察室9、进风室7和废液导出室8；出风口10与排风装置11相连接；所述的雾化装置3内部设有用于盛装混合液的混合液腔4；所述的雾化装置3还设有进气管和设置在顶部的出气口，其中进气管的一端设在混合液腔4的混合液内，另一端通过进样流量控制装置2与空压机1的送气口相连通；所述混合液为粉尘和水的混合液，并且可以通过控制它们的质量配比进行控制粉尘浓度，粉尘为燃煤锅炉排放的烟尘收集而来的粉尘；雾化装置3对混合液进行超声波雾化处理产生水雾。

所述的样气加热装置6内部设有稀释腔5，并且稀释腔5设有两个进气口和一个出气口；稀释腔5的其中一个进气口与雾化装置3的出气口相连通，另一个进气口与稀释加热装置16的出气口相连通，稀释腔5的出气口与进风室7相连通；所述的稀释加热装置16的进气口通过稀释流量控制装置15与空压机1的送气口相连通；所述的稀释加热装置16的进气口还与其他气体配气装置17相连通；所述的观察室9的上部设有粉尘浓度传感器12和滤膜采样装置13，并且滤膜采样装置13通过采样流量控制装置14与空压机1的抽气口相连通；所述的粉尘浓度传感器12实时检测观察室9内的粉尘浓度，并传输给主控器；所述的观察室9还设有窗口，用于放入测试待试验的产品。

本实施例的其他气体配气装置17能够导入so2、no、co等污染气体和高湿度粉尘混合，更真实的反映现场的排放工况。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。