专利名称：一种在烟气中采样特种有机气体的方法
技术领域：
本发明涉及环境保护和固体废物处理处置技术领域，尤其是涉及一种在烟气中采样特种有机气体的方法。
背景技术：
焚烧是固体废物处理的重要手段之一，具有减容化、无害化和稳定化的功能。但焚烧过程所产生的烟气中含有各类污染物，根据污染物性质的不同，可分成颗粒物、CO、酸性气体、重金属和有机污染物等类型。其中属有机污染物类的二恶英为持久性有机污染物，是目前世界上已知最毒的物质，二恶英污染也是近年来世界各国所普遍关心的问题。1997年2月14日，世界卫生组织国际癌症研究中心将2，3，7，8_四氯二苯并二恶英定为一级致癌物，其他多氯联苯二恶英、非氯代联苯二恶英和多氯联苯呋喃为三级致癌物。对二恶英的监测是有效控制二恶英的基本条件之一，而二恶英的采样又在二恶英的测量过程中起着关键 的作用。目前废弃物焚烧二恶英类物质采样监测原则上主要依据美国EPA0023A-固定排放源P⑶D/P⑶F采样方法和欧盟EN1948-1固定排放源测定P⑶Ds/P⑶Fs和二恶英类PCBs的质量浓度-采样，采样系统包括了烟气加热装置，滤筒，吸附装置，冷凝装置，采样动力装置等，主要过程为烟气经采样头后，通过电加热装置加热，使其温度达到采样要求，然后通过滤筒，截获烟气中的颗粒物，接着烟气进入吸附捕集装置(内含有PUF或XAD树脂)进行二恶英类物质的吸附，再经过冷凝装置冷凝，回收冷凝液，采样动力装置一般具备气体干燥、气体计温、计压，采样流量调节等功能。相对欧盟方法而言，EPA的方法中在吸附捕集装置下游增设了液体洗瓶，以期望更大程度的截留烟气中的二恶英类物质。在以上现有的采样系统操作过程中，大量的烟气冷凝水直接在吸附捕集部位或其上游形成，并滴滤通过吸附树脂，对二恶英类物质的吸附采样过程不利；此外，对于温度不高的烟气，传统采样枪系统的加热采用带保温的电加热方式，设备笨重携带不便；而对于高温烟气采样，传统采样枪系统则需要更换为带冷却水冷却的方式，对采样现场的基础条件要求较高，操作非常不便。本发明通过改进采样系统布置和采用一体化的气体冷却加热采样枪的方式，进一步完善和改进了烟气采样方法。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种确保采得样品无污染，无损耗的同时，现场的实际操作更加便利的在烟气中采样特种有机气体的方法。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现—种在烟气中米样特种有机气体的方法,其特征在于，该方法将烟气由米样枪入口的套筒内管导入，经采样枪的夹套式石英玻璃控制温度达到二恶英类物质采样要求，再通过滤筒截留颗粒物，烟气经冷凝装置冷凝，冷凝液直接落入冷却除液瓶中，冷却干燥后的气体通过二恶英捕集瓶捕集去除二恶英类物质后通过洗瓶进一步收集二恶英，再经过干燥器、气体流量计、温度计、采样泵，即完成整个采样过程。
二恶英类物质采样要求的温度为140-180°C。所述的特种有机气体包括二恶英类物质。所述的夹套式石英玻璃采样枪通过外层通入的热空气或冷空气对采集的烟气进行加热或冷却，当进入采样枪的烟气温度为1000°c时，通过外层夹套通入的常温空气冷却，可在O. 1-0. 5秒时间内控制采样枪出口处烟气温度在160-180°c ;而当进入采样枪的饱和湿烟气温度为55°C时，通过在夹套层内通入300°C的热空气将烟气温度加热到140°C以上。所述的冷凝装置采用微型潜水泵进行冰浴冷却剂循环或采用冷冻恒温循环槽控制烟气冷却温度，控制冷凝装置中的吸附采样剂温度小于5°C。
所述的冷凝装置中通入的烟气的流量为10-40L/min。所述的二恶英捕集瓶中含有吸附剂。所述的吸附剂包括XAD树脂。所述的冷却除液瓶为带刻度的冷凝液收集瓶。与现有技术相比，本发明具有以下优点(I)采样装置的干燥器上游部件为全玻璃结构，耐腐蚀无化学反应，便于清洗，同时防止采集样品因管壁器具的壁面吸附或沾污损失；(2)夹套式石英玻璃采样枪可通过外层通入的热空气或冷空气对采集的烟气进行加热和冷却，实现了一根采样枪便可完成对烟气进行加热和冷却的双重功能，克服了传统的电加热采样枪只能加热不能冷却，水冷式采样枪只能冷却无法加热的缺陷。同时石英玻璃可耐受1000°c以上高温，克服了现有金属采样枪在腐蚀性气体氛围条件下被熔化、易腐蚀的缺点。当进入采样枪的烟气温度为1000°c时，通过外层夹套通入常温空气进行冷却，可快速冷却并控制采样枪出口处温度在160-180°c左右；而当进入采样枪的饱和湿烟气温度为55°C时，通过在夹套层内通入300°C的热空气可将烟气温度加热到140°C _160°C以上；(3)采用带温度和风量调节的一体化空气加热器可为系统提供所需的加热、冷却媒介；(4)冷凝部分采用微型潜水泵进行冰浴冷却剂循环，确保吸附采样剂装填区域的温度小于5°C，冷却能力可满足10-40L/min的采样烟气流量的需求；也可以采用冷冻恒温循环槽控制烟气冷却温度；(5)采用带手动无级升降装置的保温冰箱，方便全玻璃采样系统的现场联接；(6)冷却除液瓶采用带刻度的冷凝液收集瓶，可快速判断采样过程中是否存在严重漏气情况。烟气冷却冷凝脱水后再通过吸附采样剂(如XAD树脂)可保证更高的污染物采样效率；(7)采样动力部分采用全自动烟尘采样器为采样动力源，可实现采样流量相对误差在-5 +10%范围以内。
图I为实施例I中烟气采样装置的结构示意图；图2为实施例2中烟气采样装置的结构示意图。图中，I为采样管、2为滤筒、3为冷冻水泵、4为冷却除液瓶、5为捕集瓶、6为干燥器、7为孔板流量计、8为采样泵、9为洗瓶。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例I—种在烟气中采样特种有机气体的方法，其使用的装置如图I所示，烟气由采样枪I的入口通过套筒内管进入，经夹套式石英玻璃采样枪后，其温度达到二恶英类物质采样要求，烟气通过滤筒2，截留颗粒物，然后经冷凝装置冷凝，冷凝液直接落入冷却除液瓶4中，冷却除液瓶4前设置有冷冻水泵3，通过二恶英吸附捕集瓶5 (内含吸附剂如XAD树脂)捕集烟气中的二恶英类物质，再通过洗瓶9进一步收集二恶英后，气体经过干燥器6、气体流量计，温度计7、采样泵8，完成整个采样过程。 考虑到烟气温度和湿度对采样过程的影响，本发明的采样烟尘过滤系统分为两类对于烟气温度较低的高湿烟气，可采用图I所示采样装置系统，该系统的滤筒设置在烟道的外部，一方面便于在烟道外部对滤筒过滤加热保温，防止因液体冷凝在滤筒壁面而造成采样阻力剧增致使采样过程无法进行，另一方面在出现滤筒阻力剧增的情况下可方便进行滤筒更换。而当进入采样枪的饱和湿烟气温度为55°C左右时，通过在夹套层内通入300°C的热空气可迅速加热，控制采样烟气温度在到达滤筒部位时升高到140-160°C范围。实施例2一种在烟气中采样特种有机气体的方法，其使用的装置如图I所示，烟气由采样枪I的入口通过套筒内管进入，经夹套式石英玻璃采样枪后，其温度达到二恶英类物质采样要求，烟气通过滤筒2，截留颗粒物，然后经冷凝装置冷凝，冷凝液直接落入冷却除液瓶4中，冷却除液瓶4前设置有冷冻水泵3，通过二恶英吸附捕集瓶5 (内含吸附剂如XAD树脂)捕集烟气中的二恶英类物质，再通过洗瓶9进一步收集二恶英后，气体经过干燥器6、气体流量计，温度计7、采样泵8，完成整个采样过程。考虑到烟气温度和湿度对采样过程的影响，本发明的采样烟尘过滤系统分为两类对于烟道温度较高的烟气，由于工程设计上一般控制烟气温度远远高于其露点温度，正常情况下烟道内不会出现结露冷凝现象，此时可采用图2所示采样装置系统，该系统中烟尘过滤部分直接放置在烟道内部，通过冷空气套管冷却可控制采样烟气在小于O. 5秒的时间内从烟道温度降低到160-180°C左右。
权利要求
1.一种在烟气中采样特种有机气体的方法，其特征在于，该方法将烟气由采样枪入口的套筒内管导入，经采样枪的夹套式石英玻璃控制温度达到二恶英类物质采样要求，再通过滤筒截留颗粒物，烟气经冷凝装置冷凝，冷凝液直接落入冷却除液瓶中，冷却干燥后的气体通过二恶英捕集瓶捕集去除二恶英类物质后通过洗瓶进一步收集二恶英，再经过干燥器、气体流量计、温度计、采样泵，即完成整个采样过程。
2.根据权利要求I所述的一种在烟气中采样特种有机气体的方法，其特征在于，所述的特种有机气体包括二恶英类物质。
3.根据权利要求I所述的一种在烟气中采样特种有机气体的方法，其特征在于，所述的夹套式石英玻璃采样枪通过外层通入的热空气或冷空气对采集的烟气进行加热或冷却，当进入采样枪的烟气温度为1000°c时，通过外层夹套通入的常温空气冷却，可在O. 1-0.5秒时间内控制采样枪出口处烟气温度在160-180°C ;而当进入采样枪的饱和湿烟气温度为55°C时，通过在夹套层内通入300°C的热空气将烟气温度加热到140°C以上。
4.根据权利要求I所述的一种在烟气中采样特种有机气体的方法，其特征在于，所述的冷凝装置采用微型潜水泵进行冰浴冷却剂循环或采用冷冻恒温循环槽控制烟气冷却温度，控制冷凝装置中的吸附采样剂温度小于5°C。
5.根据权利要求I所述的一种在烟气中采样特种有机气体的方法，其特征在于，所述的冷凝装置适用的烟气采样流量范围为10-40L/min。
6.根据权利要求I所述的一种在烟气中采样特种有机气体的方法，其特征在于，所述的冷却除液瓶为带刻度的冷凝液收集瓶。
全文摘要
本发明涉及一种在烟气中采样特种有机气体的方法，将烟气由采样枪的入口通过套筒内管进入并调节温度，通过滤筒截留颗粒物后，烟气经冷凝装置冷凝，冷凝液落入冷却除液瓶，冷却干燥后的气体通过捕集瓶捕集去除二恶英类物质后通过洗瓶进一步收集，再经过干燥器、气体流量计、温度计、采样泵，即完成整个采样过程。本发明的烟气采样管道整体采用全玻璃结构，耐腐蚀无化学反应，便于清洗，防止采集样品因管壁器具的壁面吸附或沾污损失，夹套式玻璃采样枪通过外层通入的热空气或冷空气可对采集的烟气进行加热或冷却，带刻度的冷凝液收集瓶可快速判断采样过程中是否存在严重漏气情况，烟气冷却冷凝脱水后再通过吸附采样剂可保证更高的采样效率。
文档编号G01N1/22GK102954900SQ20111024331
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者羌宁, 王红玉 申请人:同济大学
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