一种燃煤电厂固定源VOCs采样装置及采样方法与流程

一种燃煤电厂固定源vocs采样装置及采样方法
技术领域
1.本发明涉及固定源挥发性气体采样的技术领域，特别涉及一种燃煤电厂固定源vocs采样装置及采样方法。


背景技术：

2.燃煤电厂煤燃烧过程除了排放大量常规污染物外，还排放一定浓度的挥发性有机物(vocs)，是大气中臭氧和二次有机气溶胶的重要前体物，导致光化学烟雾、雾霾等复合大气污染的形成；且多数vocs有剧毒，对人类健康造成极大危害。中国燃煤电厂数量较多，排放量大，vocs影响不容忽视，因此对燃煤电厂vocs排放浓度进行监测和控制有着重要的现实意义。目前国内对大气中vocs采样采用气袋、吸附管和苏玛罐，固定源vocs采样采用气袋和吸附管。苏玛罐内壁经惰性化处理，可避免本底污染，且后续可与目前较为先进的冷阱预浓缩进气系统实现对100多种vocs种类进行定性分析，是采集存储 vocs的一种先进有效的采样工具，但现阶段尚无一种利用苏玛罐对固定源燃煤电厂vocs进行采样的装置和方法。


技术实现要素：

3.本发明的目的为：本发明提供一种燃煤电厂固定源vocs采样装置及采样方法，用以解决现有技术中，无法通过苏玛罐对固定源燃煤电厂vocs进行采样的问题。
4.本发明的技术方案：
5.一种燃煤电厂固定源vocs采样装置，包括苏玛罐，还包括采样枪、一级气体稀释器和二级气体稀释器，采样枪烟气出口通过一条采样管路连接一级稀释器第一进气口，采样枪烟气出口通过另一条采样管路分别连接一级稀释器第二进气口和二级稀释器进气口，一级稀释器出气口与二级稀释器出气口均连接苏玛罐。
6.优选的，采样枪为不锈钢伴热取样枪，伴热温度为120℃
±
5℃，采样枪内部设置无刷隔膜泵。
7.优选的，采样枪进气口端部设置玻璃棉过滤头，所述玻璃棉过滤头孔径≤ 10μm。
8.优选的，一级稀释器第二进气口、二级稀释器进气口均与液氮瓶连接。
9.优选的，苏玛罐顶部安装有密封帽；苏玛罐上设置有真空压力表。
10.优选的，一级稀释器出气口与二级稀释器出气口与连接苏玛罐连接的采样管路上设置有限流阀以及排气管道。
11.优选的，一级气体稀释器为倍数稀释固定的气体稀释器；二级气体稀释器为倍数稀释可调节的气体稀释器。
12.优选的，二级气体稀释器内设置质量流量控制器。
13.优选的，苏玛罐内壁经惰性化处理。
14.优选的，采样枪烟气出口与一级稀释器第二进气口和二级稀释器进气口连接的采样管路上设置阀门。
15.燃煤电厂固定源vocs采样装置的采样方法，包括以下步骤：
16.s1，vocs采样前，对采样管路清洗；
17.s2，vocs采样；
18.s3，vocs采样后，对采样管路清洗。
19.优选的，步骤s1具体是，将采样枪烟气出口通过采样管路分别连接一级稀释器第一进气口、一级稀释器第二进气口、二级稀释器进气口，将取样枪伸入燃煤电厂烟道内部，取样枪烟气进口靠近烟道中心位置，作为采样点，开启伴热带和无刷隔膜泵的电源，无刷隔膜泵将烟道中的烟气泵入取样枪内，使得烟气进入到采样装置的采样管道，利用烟气冲洗采样管道，由两级气体稀释器稀释烟气，完成前冲洗过程，该步骤进行前，将苏玛罐与采样管路断开连接，并关闭液氮瓶上的阀门。
20.优选的，步骤s2具体是先将苏玛罐进行清洗并抽真空，再将一级稀释器出气口、二级稀释器出气口均通过采样管路连接苏玛罐；采样时，开启苏玛罐前端采样管路上的限流阀，开始采样，待真空压力表显示苏玛罐内压力与采样点大气压一致后，关闭限流阀，用密封帽密封，记录采样时间、地点、温湿度、大气压力和工况信息。
21.优选的，步骤s3具体是打开液氮瓶的阀门，将高纯氮气通入采样管道，并打开无刷隔膜泵的电源和阀门，无刷隔膜泵将高纯度氮气泵入到装置的采样管道、采样枪以及两级气体稀释器内，冲洗采样管道，由两级气体稀释器稀释氮气，最终通过排气管排入空气，完成清洗过程；该步骤进行前，将苏玛罐与采样管路断开连接。
22.优选的，在进行步骤s1前，进行采样装置的气密性检测，如采样装置不漏气，方可进行后续步骤。
23.优选的，在进行采样装置气密性检测后，进行氮气样品采集，再执行步骤 s1，氮气样品采集具体为：先将苏玛罐进行清洗并抽真空，再将一级稀释器出气口、二级稀释器出气口均通过采样管路连接苏玛罐；开启无刷隔膜泵的电源和阀门，打开阀门、限流阀，开启液氮瓶上的阀门将高纯氮气通入管路，由一级气体稀释器和二级气体稀释器稀释氮气，而后高纯度氮气进入苏玛罐，最后关闭限流阀，用密封帽密封苏玛罐，完成氮气样品采集，该步骤进行前，将采样枪与采样管路断开连接。
24.本发明的有益效果：与现有技术相比：
25.该发明与现有技术相比，其显著优点是：提供了一种燃煤电厂固定源vocs 采样装置及采样方法，对燃煤电厂固定源vocs排放进行采样，可与目前较为先进的冷阱预浓缩进气系统实现对100多种vocs种类进行定性分析，为中国研发和制定燃煤电厂vocs针对性控制技术及政策提供技术支撑。
附图说明
26.图1是本发明采样装置结构示意图；
27.图2是本发明采样装置vocs采样前冲洗以及vocs采样过程连接示意图；
28.图3是本发明采样装置vocs采样后对采样管路清洗过程系统连接示意图；
29.图中：1、燃煤电厂烟道，2、采样枪，201、玻璃棉过滤头，3、一级气体稀释器，301、一级稀释器第一进气口，302、阀门，303、一级稀释器第二进气口，304、一级稀释器出气口，4、二级气体稀释器，401、二级稀释器进气口， 402、二级稀释器出气口，5、苏玛罐，501、限流阀，502、密封帽，503、真空压力表。
具体实施方式
30.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解：
31.本发明的一个实施例提供一种燃煤电厂固定源vocs采样装置，包括燃煤电厂烟道1、采样枪2、玻璃棉过滤头201、一级气体稀释器3、一级稀释器第一进气口301、阀门302、一级稀释器第二进气口303、一级稀释器出气口304、带有质量流量控制器的二级气体稀释器4、二级稀释器进气口401、二级稀释器出气口402、苏玛罐5、限流阀501、密封帽502、真空压力表503；
32.电厂烟道1产生的vocs作为固定源vocs；
33.在本实施例中，采样枪2烟气出口通过一条采样管路连接一级稀释器第一进气口301，采样枪2烟气出口通过另一条采样管路分别连接一级稀释器第二进气口303和二级稀释器进气口401，采样枪2进气口端部设置玻璃棉过滤头 201，一级稀释器出气口304与二级稀释器出气口402均连接苏玛罐5；苏玛罐 5顶部安装有密封帽502；苏玛罐5上设置有真空压力表503；一级稀释器出气口304与二级稀释器出气口402与连接苏玛罐连接的采样管路上设置有限流阀 501以及排气管道，采样枪2烟气出口与一级稀释器第二进气口303和二级稀释器进气口401连接的采样管路上设置阀门302。
34.在本实施例中，采样枪2为不锈钢伴热取样枪，伴热温度为120℃
±
5℃，采样枪2内部设置无刷隔膜泵，无刷隔膜泵的作用可以自动调整流量，输送烟道中的烟气。
35.在本实施例中，所述玻璃棉过滤头201孔径≤10μm，去除烟气中的颗粒物。
36.在本实施例中，一级稀释器第二进气口303、二级稀释器进气口(401)均与液氮瓶连接。
37.在本实施例中，一级气体稀释器3为倍数稀释固定的气体稀释器；二级气体稀释器4为倍数稀释可调节的气体稀释器，两级稀释器稀释倍数为一、二级稀释倍数之积，约为200倍。一级稀释器固定倍数为40-60倍或80-120倍，二级稀释器稀释倍数为2-2000倍，用于烟气/气体稀释。
38.在本实施例中，二级气体稀释器4内设置质量流量控制器。质量流量控制器可以精准测量和控制烟气/气体的质量流量。
39.在本实施例中，苏玛罐(5)内壁经惰性化处理，容积为3.2l或6l规格，耐压值＞241kpa；苏玛罐采样前进行加湿或加热罐清洗，降低罐体活性吸附，清洗完毕后，将苏玛罐抽至真空(＜10pa)；
40.在本实施例中，所有的采样管路为均teflon管(聚四氟乙烯材质)；采用 teflon管的作用防止烟气上的杂质吸附在采样管路内壁上。
41.本发明的另一个实施例提供一种燃煤电厂固定源vocs采样方法，具体包括以下步骤：
42.步骤s1，进行采样装置的气密性检测，如采样装置不漏气，方可进行后续步骤；
43.步骤s2，进行两组氮气样品采集，分别作为实验室空白和运输空白，具体为：先将苏玛罐5进行清洗并抽真空，再将一级稀释器出气口304、二级稀释器出气口402均通过采样
管路连接苏玛罐5；开启无刷隔膜泵的电源和阀门，打开阀门302、限流阀501，开启液氮瓶上的阀门将高纯氮气通入采样管路，由一级气体稀释器3和二级气体稀释器4稀释氮气，而后高纯度氮气进入苏玛罐5，最后关闭限流阀501，用密封帽502密封苏玛罐，完成氮气样品采集，该步骤进行前，将采样枪2与采样管路断开连接。
44.步骤s3，vocs采样前，对采样管路清洗：
45.将采样枪2烟气出口通过采样管路分别连接一级稀释器第一进气口301、一级稀释器第二进气口303、二级稀释器进气口401，将取样枪2伸入燃煤电厂烟道1内部，取样枪2烟气进口靠近电厂烟道1中心位置，作为采样点，开启伴热带和无刷隔膜泵的电源，无刷隔膜泵将烟道中的烟气泵入取样枪2内，使得烟气进入到采样装置的采样管道，利用烟气冲洗采样管道，由两级气体稀释器稀释烟气，完成前冲洗过程，该步骤进行前，将苏玛罐5与采样管路断开连接，并关闭液氮瓶上的阀门。
46.步骤s4，vocs采样：
47.先将苏玛罐5进行清洗并抽真空，再将一级稀释器出气口304、二级稀释器出气口402均通过采样管路连接苏玛罐5；采样时，开启苏玛罐5前端采样管路上的限流阀501，开始采样，待真空压力503表显示苏玛罐5内压力与采样点大气压一致后，关闭限流阀501，用密封帽502密封，记录采样时间、地点、温湿度、大气压力和工况信息。
48.步骤s5，vocs采样后，对采样管路清洗：
49.打开液氮瓶的阀门，将高纯氮气通入采样管道，并打开无刷隔膜泵的电源和阀门，无刷隔膜泵将高纯度氮气泵入到装置的采样管道、采样枪2以及两级气体稀释器内，冲洗采样管道，由两级气体稀释器稀释氮气，最终通过排气管排入空气，完成清洗过程；该步骤进行前，将苏玛罐5与采样管路断开连接。
50.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。