本實(shí)用新型屬于環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種包含可凝結(jié)顆粒物氣體的發(fā)生裝置，可產(chǎn)生包含穩(wěn)定濃度的可凝結(jié)顆粒物的氣體。
背景技術(shù)：
近年來，頻頻爆發(fā)的霧霾事件，使固定源排放顆粒物相關(guān)的研究越來越受到重視。加強(qiáng)對固定源排放顆粒物特性的認(rèn)識，對于控制固定源顆粒物排放具有重要意義。按照在煙道中的存在形態(tài)，固定源排放的一次顆粒物包括可過濾顆粒物和可凝結(jié)顆粒物。其中，可過濾顆粒物在煙道煙氣中以固態(tài)或者液態(tài)形式存在，可被濾膜等介質(zhì)攔截下來；可凝結(jié)顆粒物在煙道內(nèi)是以氣態(tài)形態(tài)存在，能夠穿透濾膜等介質(zhì)，因而不能被捕集濾膜下來。對于可過濾顆粒物測試，當(dāng)前我國有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)；而對于可凝結(jié)顆粒物，暫無國家標(biāo)準(zhǔn)出臺。國內(nèi)外相關(guān)研究表明，可凝結(jié)顆粒物占固定源排放排放總顆粒物的主要部分，其對大氣環(huán)境可吸入顆粒物的貢獻(xiàn)十分可觀。因此，控制可凝結(jié)顆粒物，對于減少固定源顆粒物總排放量具有重要的作用。
可凝結(jié)顆粒物組成復(fù)雜，包含無機(jī)組分和有機(jī)組分兩部分。其中無機(jī)組分以硫酸鹽等無機(jī)鹽類為主，有機(jī)組分包括多種大分子復(fù)雜有機(jī)化合物、多環(huán)芳烴等。除組分復(fù)雜外，溫度、濕度等因素顯著影響可凝結(jié)顆粒物的存在形態(tài)。對于實(shí)際排放可凝結(jié)顆粒物的固定源，其煙氣中可凝結(jié)顆粒物的組成特性及時(shí)空分布不均，為深入研究可凝結(jié)顆粒物的控制機(jī)理造成困難。故建立一個(gè)穩(wěn)定的可凝結(jié)顆粒物發(fā)生裝置，是實(shí)現(xiàn)深入可凝結(jié)顆粒物控制機(jī)理的關(guān)鍵。
包含可凝結(jié)顆粒物氣體的發(fā)生裝置，是一種能夠穩(wěn)定發(fā)生包含可凝結(jié)顆粒物氣體的裝置，其目的是為研究可凝結(jié)顆粒物的控制技術(shù)提供支持，它是建立可凝結(jié)顆粒物控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于一個(gè)穩(wěn)定的可凝結(jié)顆粒物發(fā)生裝置，應(yīng)做到提供的可凝結(jié)顆粒物可治可控，可長期運(yùn)行，并可維持在恒定的技術(shù)水平。但目前為止，國內(nèi)外尚無相關(guān)裝置公開，亦無與本實(shí)用新型類似內(nèi)容報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種包含可凝結(jié)顆粒物氣體的發(fā)生裝置。該裝置能夠?qū)Ξa(chǎn)生的可凝結(jié)顆粒物的濃度、化學(xué)組成等特性進(jìn)行定量控制。
為解決其技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的解決方案是：
提供一種包含可凝結(jié)顆粒物氣體的發(fā)生裝置，包括載氣氣源；所述載氣氣源包括第一氣源、第二氣源和第三氣源；其中，第一氣源連接至加料氣體流量計(jì)和加濕氣體流量計(jì)，第二氣源連接至主載氣流量計(jì)，第三氣源連接至第三氣體流量計(jì)；
該裝置還包括具有溫控器件的溫控加熱爐，在其內(nèi)腔中設(shè)有通過管路首尾依次相連的氣體混合室、加濕室和加料室；所述主載氣流量計(jì)和第三氣體流量計(jì)分別接至氣體混合室的入口；加濕微量注射泵和加濕氣體流量計(jì)分別接至加濕同心霧化器，加濕同心霧化器的出口連接至加濕室的入口；加料氣體流量計(jì)與加料微量注射泵分別接至加料同心霧化器，加料同心霧化器的出口連接至加料室的入口；加料室末端設(shè)氣流出口。
本實(shí)用新型中，所述氣體混合室、加濕室和加料室均為石英玻璃材質(zhì)的中空管狀容器，其兩端設(shè)有帶孔的塞子；用于連接氣體混合室、加濕室和加料室的管路均為石英玻璃材質(zhì)的管路。
本實(shí)用新型中，所述載氣氣源是盛裝氣體的鋼瓶。
利用本實(shí)用新型所述裝置發(fā)生包含可凝結(jié)顆粒物氣體的方法，包括下述步驟：
(1)以填充了載氣的鋼瓶分別作為第一氣源和第二氣源，以填充了特殊氣體的鋼瓶作為第三氣源；所述載氣是指按設(shè)定體積比配制的氧氣、氮?dú)夂投趸嫉幕旌蠚?；所述特殊氣體是指按設(shè)定體積比配制的二氧化硫和氮氧化物的混合氣；
(2)將第二氣源中的載氣和第三氣源中的特殊氣體按設(shè)定體積比引入氣體混合室并充分混合，向加濕室中引入設(shè)定體積的特殊氣體，向加料室中引入設(shè)定體積的載氣；使溫控加熱爐的內(nèi)部升溫至不高于200℃，保持溫度恒定；
(3)氣流運(yùn)行穩(wěn)定后，通過加濕微量注射泵向加濕同心霧化器中注入去離子水，使進(jìn)入加濕室的特殊氣體達(dá)到設(shè)定的含濕量；通過加料微量注射泵向加料同心霧化器中注入含可凝結(jié)顆粒物的溶液，使加料室出口的模擬煙氣中含有設(shè)定含量的可凝結(jié)顆粒物；
所述含可凝結(jié)顆粒物的溶液中，含有設(shè)定濃度的可凝結(jié)顆粒物有機(jī)組分或可凝結(jié)顆粒物無機(jī)組分；在制備含可凝結(jié)顆粒物的溶液時(shí)，使用正己烷或甲苯溶解可凝結(jié)顆粒物有機(jī)組分，使用去離子水溶解可凝結(jié)顆粒物無機(jī)組分；
(4)裝置運(yùn)行穩(wěn)定且加料室氣流出口的可凝結(jié)顆粒物的發(fā)生量達(dá)到穩(wěn)定值后，利用該包含可凝結(jié)顆粒物的氣體進(jìn)行后續(xù)的測試工作。
所述加濕微量注射泵和加料微量注射泵能夠穩(wěn)定注射時(shí)長在8小時(shí)以上，其注射誤差為±2％，注射速率為0.1～1200ml/h。在使用氣體混合室、加濕室、加料室的前后，使用去離子水、丙酮或正己烷充分清洗。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：
(1)提供了一種可行的可凝結(jié)顆粒物發(fā)生裝置，能夠滿足實(shí)驗(yàn)室范圍內(nèi)可凝結(jié)顆粒物相關(guān)研究的進(jìn)行。
(2)使用微量注射泵定量注入特定濃度的可凝結(jié)顆粒物溶液，能夠保證可凝結(jié)顆粒物穩(wěn)定發(fā)生。
(3)使用微量注射泵定量注入去離子水，能夠保證模擬煙氣含有穩(wěn)定含濕量。
(4)使用可拆卸的石英玻璃材質(zhì)的氣體混合室、加濕室、加料室及連接管，方便清洗，并且減少了雜質(zhì)污染。
(5)使用溫控加熱爐進(jìn)行溫度控制，可以使出口煙氣溫度保持穩(wěn)定。
(6)本裝置體積較小，便于組裝、放置，方便進(jìn)行可凝結(jié)顆粒物相關(guān)研究。
附圖說明
圖1是本實(shí)用新型的裝置連接結(jié)構(gòu)圖。
圖中：1.第一氣源，2.第二氣源，3.第三氣源，4.加料氣體流量計(jì)，5.第三氣體流量計(jì)，6.主載氣流量計(jì)，7.加濕氣體流量計(jì)，8.加料微量注射泵，9.加料同心霧化器，10. 加濕微量注射泵，11.加濕同心霧化器，12.氣體混合室，13.加濕室，14.加料室 15.溫控加熱爐，16.氣流出口。
具體實(shí)施方式
參照上述附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1給出的是本實(shí)用新型的裝置連接結(jié)構(gòu)圖，由氣源及計(jì)量系統(tǒng)、氣體混合系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、加料系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)組成；氣源及計(jì)量系統(tǒng)包括第一氣源1、第二氣源2、第三氣源3(均為盛裝氣體的鋼瓶)，及加料氣體流量計(jì)4、第三氣體流量計(jì)5、主載氣流量計(jì)6、加濕氣體流量計(jì)7；氣體混合系統(tǒng)包括氣體混合室12；氣體加濕系統(tǒng)包括加濕微量注射泵10、加濕同心霧化器11、加濕室13；加料系統(tǒng)包括加料微量注射泵8、加料同心霧化器9、加料室14；控溫系統(tǒng)包括溫控加熱爐15。
如圖所示，第一氣源1連接至加料氣體流量計(jì)4和加濕氣體流量計(jì)7，第二氣源2 連接至主載氣流量計(jì)6，第三氣源3連接至第三氣體流量計(jì)5；溫控加熱爐15具有溫控器件，在其內(nèi)腔中設(shè)有通過管路首尾依次相連的氣體混合室12、加濕室13和加料室14；主載氣流量計(jì)6和第三氣體流量計(jì)5分別接至氣體混合室12的入口；加濕微量注射泵 10和加濕氣體流量計(jì)7分別接至加濕同心霧化器11，加濕同心霧化器11的出口連接至加濕室13的入口；加料氣體流量計(jì)4與加料微量注射泵8分別接至加料同心霧化器9，加料同心霧化器9的出口連接至加料室14的入口；加料室14末端設(shè)氣流出口16。
氣體混合室12、加濕室13和加料室14均為石英玻璃材質(zhì)的中空管狀容器，其兩端設(shè)有帶孔的塞子；用于連接氣體混合室12、加濕室13和加料室14的管路均為石英玻璃材質(zhì)的管路，便于加溫和清洗。加濕微量注射泵10和加料微量注射泵8能夠穩(wěn)定注射時(shí)長在8小時(shí)以上，其注射誤差為±2％，注射速率為0.1～1200ml/h。
利用本實(shí)用新型中所述裝置以實(shí)現(xiàn)發(fā)生包含可凝結(jié)顆粒物氣體的方法，包括下述步驟：
(1)以填充了載氣的鋼瓶分別作為第一氣源1和第二氣源2，以填充了特殊氣體的鋼瓶作為第三氣源3；所述載氣是指按設(shè)定體積比配制的氧氣、氮?dú)夂投趸嫉幕旌蠚?；所述特殊氣體是指按設(shè)定體積比配制的二氧化硫和氮氧化物的混合氣；
(2)將第二氣源2中的載氣和第三氣源3中的特殊氣體按設(shè)定體積比引入氣體混合室12并充分混合，向加濕室13中引入設(shè)定體積的特殊氣體，向加料室14中引入設(shè)定體積的載氣；使溫控加熱爐15的內(nèi)部升溫至不高于200℃，保持溫度恒定；
(2)氣流運(yùn)行穩(wěn)定后，通過加濕微量注射泵10向加濕同心霧化器11中注入去離子水，使進(jìn)入加濕室12的特殊氣體達(dá)到設(shè)定的含濕量；通過加料微量注射泵8向加料同心霧化器9中注入含可凝結(jié)顆粒物的溶液，使加料室14出口的模擬煙氣中含有設(shè)定含量的可凝結(jié)顆粒物；
所述含可凝結(jié)顆粒物的溶液中，含有設(shè)定濃度的可凝結(jié)顆粒物有機(jī)組分或可凝結(jié)顆粒物無機(jī)組分；在制備含可凝結(jié)顆粒物的溶液時(shí)，使用正己烷或甲苯溶解可凝結(jié)顆粒物有機(jī)組分，使用去離子水溶解可凝結(jié)顆粒物無機(jī)組分；
(3)裝置運(yùn)行穩(wěn)定且加料室氣流出口的可凝結(jié)顆粒物的發(fā)生量達(dá)到穩(wěn)定值后，利用該包含可凝結(jié)顆粒物的氣體進(jìn)行后續(xù)的測試工作。
在使用氣體混合室、加濕室、加料室的前后，使用去離子水、丙酮或正己烷充分清洗。
由于本實(shí)用新型的利用目的是為后續(xù)深入研究可凝結(jié)顆粒物的控制機(jī)理提供各種條件下的穩(wěn)定可控的含可凝結(jié)顆粒物的氣體。因此本實(shí)用新型的載氣、特殊氣體的組成，以及各氣體引入量、去離子水加入量、含可凝結(jié)顆粒物溶液的濃度及配比等數(shù)據(jù)，都是由使用人根據(jù)其測試目的進(jìn)行設(shè)置的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案本身并不涉及對這些數(shù)據(jù)的限定。
最后，還需注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想出的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。