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圖文科普丨詳解污染源顆粒物直讀監測技術及解決方案

2020-04-14

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(1)相關環保標準和環保工作的需要


更加嚴格的固定污染源排氣中顆粒物排放標準限值:部分省市(包括山東省)燃煤機組顆粒物排放濃度限值降至 5mg/m 3

2017 年實施HJ 836-2017 ,專門用于低濃度顆粒物(< 50 mg/m 3 )的測定 ,但是在采樣和分析過程非常繁瑣 ,而且對現場要求較高,不可避免的引入了人為誤差 。

檢測要求更加嚴格 ,現有重量法數據的時效性較差 ,不利于應急預警監測和執法監測 ,降低了環境監管效能 。因此 ,急需制定顆粒物現場監測分析方法 ,提高環境監管效能 。


(2)大氣污染現場監管執法對快速檢測技術的需求迫切


“十三五”以來 ,監測任務越來越重 ,而且監測人員相對較少。在這種條件下 ,急需操作簡便、儀器便攜、測試快速的現場直讀式方法來開展污染源顆粒物監測工作 。


新《大氣污染防治法》第二十九條規定如下:

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在面對環境管理部門的執法檢查時 ,涉嫌超標排放的企業往往會及時調整排放工況 ,且能在較短的時間內調整到達標排放狀態。因此,為解決現場執法取證難的突出問題 ,適用于現場執法的快速檢測技術需求迫切 。

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2019年12月27日 ,山東省發布了《固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測定 β射線法》

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2019年12月23日 ,遼寧省發布了《固定污染源廢氣 低濃度顆粒物的測定 β射線法(征求意見稿)》

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作為 環境監測儀器 制造商的青島qy千亿体育登录平台也非常榮幸的參與了其中的多個省份的標準制定和驗證工作中 ,與相關同行一起努力讓我國的環境監測標準更加準確 、正規 。早在2016年qy千亿体育登录平台就參與了“十三五國家大氣專項”中關于固定污染源廢氣顆粒物的直讀監測技術研究工作,推出了ZR-7100和ZR-D09NT兩種煙塵直讀設備 。

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常用方法分析


《空氣和廢氣監測分析方法》中對煙塵的測定也提及到幾種不同的方法:光散射方法和β射線法 ;目前,儀器法測定廢氣顆粒物濃度原理方法有光散射原理 、震蕩天平原理和β射線吸收原理等 ,而且都有對應的儀器應用于CEMS 監測系統中 。


(1)光散射法

光散射法原理是激光在通過含有顆粒物的氣體時產生光散射 ,而散射光的變化與顆粒物的濃度成一定關系 ,通過測量散射光的強度并進行校準得到顆粒物的濃度 。

激光散射法在煙氣顆粒物CEMS 中得到廣泛的應用 , 但水汽 、顆粒物性質和形狀 、顏色等對數據影響較大 ;加熱抽取式激光前散射測量方法用于超低排放顆粒物濃度監測 ,效果不錯 ,但由于 體積笨重不利攜帶 ,不太適合便攜式移動測量

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(2)TEOM微量振蕩天平法原理


TEOM 微量振蕩天平法原理 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 、溫度和壓力計算出該時段顆粒物的質量濃度 。

震蕩天平等效于重量法 ,從原理方面分析也可以用于煙塵直讀 ,但是等速跟蹤或者高濕工況的應用對于該方法的影響如何 ,是值得深入研究和探討的


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(3)β射線吸收法-方法原理

此方法在環境空氣顆粒物直讀方面應用有幾十年 ,比較成熟 ;顆粒物性質和形狀、顏色等對此原理幾乎沒有任何影響 ;β射線吸收法采用煙道外過濾的方式 ,將具有加熱功能的顆粒物組合式采樣管由采樣孔插入煙道中 ,利用等速采樣原理抽取一定量的含顆粒物的廢氣 ,顆粒物被截留在煙道外測量裝置內的濾膜上 。用β射線照射濾膜 ,根據采樣前后單位面積的濾膜上β射線能量衰減量得出濾膜上捕集的顆粒物量 ,與同時抽取的廢氣量 ,計算出顆粒物的濃度 。


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①β射線法可以克服光學法的對于顆粒物粒徑 、大小 、顏色 、分布等影響;

②β射線吸收法測定顆粒物已廣泛應用于環境空氣中PM 10 PM 2.5 的監測 ,且技術已較為成熟 ;

③等速跟蹤的原因:為了準確表征顆粒物的分布和排放 ,國家要求等速跟蹤的采樣方式 ,β射線原理實現相比較其他方法比較簡單 !(光學法理論上需要一個穩定的工作流量狀態 ,光散射的校準就是在固定流速的狀態下進行的)

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一體式 ,可以選用 47mm 的濾膜 ,具有留樣功能 ,可進行廢氣 顆粒物的成分分析 ,用于源解析,同時還可以進行 稱重法校準

參與十三五 國家大氣專項 固定污染源顆粒物部分的驗證 ;

采用β射線吸收與等速跟蹤或恒流采樣相結合的原理 ,與顆粒物的大小 ,化學成分 ,物理性質無關 ;

采用 φ47mm的濾膜 進行顆粒物捕集 ;

采樣完畢后還具有 留樣功能 ,可進行廢氣 顆粒物的成分分析 ,用于源解析 ,同時還可以進行 稱重法校準

主機檢出限低,滿足超低排放中顆粒物濃度 低于0.5mg/ m 3 的排放場所的現場直讀的監測要求 ;

內置鋰電池 ,便于掉電狀態下完成機械動作 ,方便取放濾膜 ;

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D09NT-使用 濾紙帶 連續采樣 ,便攜度更高 ,適用于第三方監測機構和監管部門的快速執法 ;同時3260B也可以單獨使用作為煙塵現場采樣 !


采用 β射線+紙帶方法 ,既可以實現現場濃度直讀 ,也可以實現短期在線監測 ,適用于環保執法 ,快速檢測 ,在線儀器比對等情況 ;

雙工位 :采樣工位 ,β照射工位 ;

配合煙塵主機使用 , 體積更小 、重量更輕 ;

捕集檢測模塊和采樣管做成便拆方式,方便組裝;

和濾膜法分工 ,濾膜法適合現場快速檢測+溯源比對 ;紙帶法適合快速檢測+短期在線監測 ;

一機多用 !主機既可以完成煙塵直讀功能 ,同時也可以作為煙塵采樣器使用 ,滿足客戶不同的使用需求!

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1.主機

2. D10AT采樣管伴熱電纜

3.Φ8*12硅膠管(連接主機煙塵采樣出口)

4.Φ10*16硅膠管(連接主機煙塵采樣入口)

5. D10AT煙塵采樣管

6. 采樣管接地線

7.φ4×7硅橡膠管(紅/藍)

8. 干燥分水器

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①ZR7100直讀煙塵采用標準47mm的濾膜安裝在PTFE濾膜夾內 ;

濾膜夾可現場安裝或在實驗室提前安裝都可以 ;

采樣前直接把濾膜夾按照提示放入主機即可,整個采樣過程自動完成 ,無須人工干預操作 !

②檢測器與采樣位置采用分離式 ,保障了檢測精度的同時 ,大大提高了檢測器的使用壽命 。

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