目前，國際上針對固定源 PM2．5排放的測試方法可以分為直接采樣法和稀釋采樣法( 蔣靖坤等2014a) ，其中，稀釋采樣法是將高溫?zé)煔庥脻崈艨諝庀♂尯屠鋮s至大氣環(huán)境溫度，稀釋冷卻后的煙氣停留一段時(shí)間后用濾膜捕集其中的 PM2．5，該方法較好地模擬了煙氣排入大氣后的稀釋、冷卻和凝結(jié)等過程，捕集的 PM2．5除了包括直接采樣法采集的可過濾 PM2．5，還包括直接采樣法不能捕集的可凝結(jié)PM2．5，可近似認(rèn)為是固定源排放的一次 PM2．5( 即包括可過濾 PM2．51989) ，因此，該方法被認(rèn)為是更為準(zhǔn)確的固定源PM2．5的采樣方法．采用該方法可獲得一次 PM2．5的排放濃度及排放因子．此外，由于高溫?zé)煔庀♂尷鋮s至大氣環(huán)境溫度，許多不適用煙氣條件的濾膜( 如 和可凝結(jié) PM2．5 ) ( Hidemann et al．，1989) ，因此，該方法被認(rèn)為是更為準(zhǔn)確的固定源PM2．5的采樣方法．采用該方法可獲得一次 PM2．5的排放濃度及排放因子．此外，由于高溫?zé)煔庀♂尷鋮s至大氣環(huán)境溫度，許多不適用煙氣條Telfon 等) 和只適于大氣條件的在線細(xì)粒子測量儀器也可應(yīng)用，因而可對 PM2．5的化學(xué)組成和粒徑分布進(jìn)行全方位的分析; 同時(shí)，采用該方法得到的 PM2．5源成分譜數(shù)據(jù)適應(yīng)于大氣 PM2．5的源解析研究，獲得的污染源 PM2．5及關(guān)鍵化學(xué)成分有機(jī)碳( OC) /元素碳( EC) 的排放因子數(shù)據(jù)也被應(yīng)用于排放清單的編制中．因此，該方法深受研究人員的青睞( Hidemann et al．，1991; Waston et al．，2001; Fine et al．，2001; 白志鵬等，2003; 周楠等，2006; 李興華等; 2008) ． 美國環(huán)保署( US EPA，2004) 已將稀釋采樣法作為測量固定源 PM10 和 PM2．5 排放的“有條件的測試方法( Conditional Test Method 039 ) ”． 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織( ISO，2013) 近期將稀釋采樣作為固定源排放 PM2．5測試的標(biāo)準(zhǔn)方法( ISO 2559稀釋比和停留時(shí)間是稀釋采樣法的兩個(gè)重要7: 2013) ．件的濾膜( 如參數(shù)．稀釋采樣器在現(xiàn)場應(yīng)用時(shí)，稀釋比一般在 20 ～50 之間．早期的稀釋采樣器多采用較長的停留時(shí)間( 如 80 s) ，停留室體積大，且混合段長度較長，一般為其直徑的 10 倍以上 (Hidemann et al．，1991; Waston et al．，2001; Fine et al．，2001) ，導(dǎo)致稀釋采樣器龐大笨重，而許多污染源采樣現(xiàn)場空間狹小，一定程度上限制了該方法的應(yīng)用．隨后，不少研究組開展了稀釋比和停留時(shí)間等參數(shù)對顆粒物采樣的影響研究． Lipsky 等( 2002) 在一臺中試規(guī)模的煤粉燃燒器測量顆粒物的粒徑分布和 PM2．5的排放因子，結(jié)果表明，稀釋比和停留時(shí)間對 PM2．5的排放因子影響不大，主要影響顆粒物粒徑分布和總的粒子數(shù)濃度．Chang 等( 2004) 采用稀釋采樣方法測量燃燒煙煤、6 號燃料油和天然氣排放的超細(xì)顆粒物，研究不同稀釋比和停留時(shí)間對超細(xì)顆粒物粒徑分布的影響，認(rèn)為采用停留時(shí)間 10 s，稀釋比 20 足以獲得有代表性的固定源一次顆粒物排放樣品; 并基于該研究，開發(fā)了一套緊湊型的稀釋采樣器 ( England間分別不小于 20 倍和 10 s，且稀釋后的氣體溫度和相對濕度分別低于 42 ℃ 和 70%; 但以上規(guī)定是否適應(yīng)所有類型的固定源排放一次顆粒物的采集還志鵬等，2003; 劉紅杰等，2005; 周楠等，2006; 李興華等，2008 ) ． 周 楠 等 ( 2006 ) 等 參 考 Hidemann 等( 1991) 的設(shè)計(jì)，研制了停留時(shí)間較長( 達(dá) 90 s) 、稀釋倍數(shù)可調(diào)范圍大( 20 ～ 100 之間) 的稀釋采樣器．李興華等( 2008) 和 Li 等( 2011) 采用噴射型稀釋和多孔湍流混合稀釋相結(jié)合的兩級稀釋方式，加強(qiáng)稀釋氣體和煙氣的混合，降低稀釋混合段長度; 在滿足采樣的前提下，減少進(jìn)入停留室的采樣氣量，縮小停留室體積; 稀釋后的采樣氣體在停留室呈微正等 2008; Li et al．，2011) ，結(jié)合最近的研究成果及ISO 25597: 2013 的規(guī)定，研制了一套緊湊型的固定源 PM2．5稀釋采樣器，以期滿足我國典型固定源排放現(xiàn)場測試 PM2．5 的要求，并在實(shí)驗(yàn)室對其性能進(jìn)行評估．文丘里流量計(jì)和連接管 A 組成．其中，粗顆粒切割器插入煙道中，用于去除煙氣中空氣動力學(xué)直徑在 2．5 μm 以上的大顆粒，避免大顆粒沉積和堵塞加熱采樣管．粗顆粒切割器的進(jìn)口端裝有采樣嘴，迎對氣流，根據(jù)煙氣流速選取適當(dāng)?shù)牟蓸幼欤瑢?shí)現(xiàn)煙氣的稀釋空氣部分包括由上層粗過濾器、中層活性炭過濾器、下層高效過濾器構(gòu)成的三層過濾單元，以及孔板流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥和稀釋空氣進(jìn)氣管道．三層過濾單元中，粗過濾器一端與大氣連通，空氣由粗過濾器一端進(jìn)入，依次經(jīng)粗過濾器、活性炭過濾器、高效過濾器，分別去除空氣中粗顆粒、有機(jī)氣體和細(xì)小顆粒后，得到潔凈稀釋空氣; 高效過濾器對粒徑為 0．3 μm 的顆粒物的去除效率在 99．97%以上，過濾后的 PM2．5濃度小于 5 μg·Nm－3 ．孔板流量計(jì)測量經(jīng)過孔板的稀釋空氣壓差，結(jié)合稀釋空氣的溫度和壓力，可確定稀釋空氣流量 Q2 ．調(diào)節(jié)閥用來控制稀釋空氣的流量．稀釋空氣進(jìn)氣管道將凈化后的空氣導(dǎo)入稀釋混合部分的稀釋空氣進(jìn)氣腔，進(jìn)而進(jìn)入混合段與煙氣混合．稀釋比至少保證不小于 20∶1，本設(shè)計(jì)的稀釋比在 20∶1 至 50∶1 范圍內(nèi)．要求經(jīng)過稀釋后的煙氣溫度和相對濕度分別低于 42 ℃ 和 70%;若經(jīng)過稀釋空氣稀釋后的煙氣溫度高于 42 ℃，則在三層過濾單元中粗過濾器的進(jìn)氣端安裝冷卻器，稀釋空氣先通過冷卻器冷卻降溫后，再進(jìn)入三層過濾單元中; 若經(jīng)過稀釋空氣稀釋后的煙氣相對濕度高于 70%，則在三層過濾結(jié)構(gòu)中粗過濾器的進(jìn)氣端安裝干燥器，稀釋空氣先通過干燥器進(jìn)行干燥后，再進(jìn)入三層過濾單元中．釋混合均勻，并停留一段時(shí)間后進(jìn)行捕集．稀釋混合部分包括稀釋混合段與氣流分布板，其中，稀釋混合段為不銹鋼材料腔體，內(nèi)部安裝有氣流分布板，且外壁上安裝有旁路部分的旁路管; 通過氣流分布板與旁路管將稀釋混合段分為 3 部分: 稀釋混合段前端與氣流分布板間的空腔為稀釋空氣進(jìn)氣腔，氣流分布板與旁路管間的空腔為混合腔，旁路管與稀釋混合段后端的空腔為停留室; 氣流分布板周向上開有 3 圈噴射孔，每圈噴射孔在氣流分布板周向上均勻布置，且 3 圈噴射孔在氣流分布板上呈同心圓布置，徑向間距相等; 3 圈噴射孔的布置、開孔尺寸及稀釋混合距離采用 Fluent 軟件模擬和實(shí)測確定．通入到進(jìn)氣腔內(nèi)的稀釋空氣由氣流分布板上的噴射孔噴射進(jìn)入混合腔內(nèi)，與煙氣在混合腔內(nèi)快速湍流混合均勻，以降低煙氣的溫度、濕度和 PM2．5 的濃度．本設(shè)計(jì)中混合腔長度僅為 1．5 倍稀釋混合段直徑長度，即可達(dá)到稀釋空氣與煙氣充分混合均勻。

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