一种燃煤电厂烟塔合一排烟塔内大气污染的测试方法

技术领域

本公开涉及大气环境领域，具体地，涉及一种燃煤电厂烟塔合一排烟塔内大气污染的测试方法。

背景技术

目前，燃煤电厂烟塔合一排烟塔内大气污染研究方法主要以CFD数值模拟和环境风洞试验为主，但是由于大型冷却塔内空间超大且温度高、湿度大，现场测试难度大。同时，大型冷却塔内环境复杂、流场多变，CFD数值模拟和环境风洞试验测试的结果依然存在误差，无法真实反应塔内大气污染物分布情况。

发明内容

本公开的目的是提供一种燃煤电厂烟塔合一排烟塔内大气污染的测试方法，以解决现有技术中存在的无法真实反应排烟塔内大气污染物分布情况的问题。

为了实现上述目的，本公开提供一种燃煤电厂烟塔合一排烟塔内大气污染的测试方法，所述测试方法包括：

S1、使牵引绳索固定在氢气球底部并向所述氢气球中充满氢气；

S2、将第一测试高度对应的采样管固定在所述牵引绳索上并使所述采样管的顶部位于所述氢气球的底部；

S3、使所述采样管经所述氢气球由初始高度牵引至所述第一测试高度，使自动采样装置对处于所述第一测试高度的烟气进行采样处理，以使所述烟气经所述采样管进入吸收装置进行吸收，得到所述第一测试高度的吸收产物；

S4、所述采样处理完成后，更换不同测试高度对应的采样管和新的吸收装置，并重复步骤S2至S3的操作，得到对应测试高度的吸收产物；

S5、使所有测试高度的吸收产物进入分析单元进行分析处理，得到污染物环境质量浓度。

可选地，所述氢气球为球形，所述球形的直径为3~6m；所述牵引绳索的长度为80m以上。

可选地，每个测试高度对应的采样管的长度与所述测试高度相等；所述采样管的长度为30~80m。

可选地，所述采样管的长度为30m、45m、60m和80m中的一种或几种。

可选地，所述吸收装置包括污染物吸收装置和空白吸收装置；所述污染物吸收装置和空白吸收装置由氮氧化物吸收瓶、二氧化硫吸收瓶和臭氧吸收瓶组成。

可选地，每个测试高度对应的采样管的个数为3个；该方法还包括，在进行采样处理之前，使3个所述采样管的出口分别与所述氮氧化物吸收瓶的入口、所述二氧化硫吸收瓶的入口和所述臭氧吸收瓶的入口连通。

可选地，所述氮氧化物吸收瓶包括依次串联设置的一级氮氧化物吸收瓶、二级氮氧化物吸收瓶和三级氮氧化物吸收瓶，用于吸收进入所述吸收装置的烟气中的氮氧化物。

可选地，所述采样处理的条件包括：进入所述氮氧化物吸收瓶中的烟气的流量为0.3~0.5L/min、采样时间为30min以上；进入所述二氧化硫吸收瓶中的烟气的流量为0.9~1.1L/min、采样时间为45min以上；进入所述臭氧吸收瓶中的烟气的流量为0.9~1.1L/min、采样时间为45min以上。

可选地，所述分析单元包括分光光度计，用于检测所述吸收装置中的吸收产物以分析出污染物环境质量浓度。

可选地，该测试方法还包括：S6、重复步骤S1至S5的操作，连续测试8~12天。

通过上述技术方案，本公开通过设置氢气球，并通过氢气球下方的牵引绳索限制氢气球的高度，当氢气球向上运行时，固定在牵引绳索上的采样管也随之向上运行，直至达到测试高度后，自动采样装置将测试高度处含有烟气污染物的空气引入吸收瓶中并与瓶中的吸收液充分反应后，使反应产物经分析单元分析即可得到污染物环境质量浓度；采用本公开的测试方法，能够实现现场测试排烟塔内大气污染物分布情况，以降低物理试验和数值模拟在研究过程中产生的误差。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是一种燃煤电厂烟塔合一排烟塔内大气污染的测试方法的示意图。

附图标记说明

1、氢气球；2、牵引绳索；3、采样管；4、吸收装置；5、氢气瓶；6、分光光度计；7、自动采样装置。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指装置在正常使用状态下的上和下，“内、外”是指相对于装置轮廓而言的。此外，术语“第一、第二、第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一、第二、第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本公开提供一种燃煤电厂烟塔合一排烟塔内大气污染的测试方法，所述测试方法包括：

S1、使牵引绳索固定在氢气球底部并向所述氢气球中充满氢气；

S2、将第一测试高度对应的采样管固定在所述牵引绳索上并使所述采样管的顶部位于所述氢气球的底部；

S3、使所述采样管经所述氢气球由初始高度牵引至所述第一测试高度，使自动采样装置对处于所述第一测试高度的烟气进行采样处理，以使所述烟气经所述采样管进入吸收装置进行吸收，得到对应测试高度的吸收产物；

S4、所述采样处理完成后，更换不同测试高度对应的采样管和新的吸收装置，并重复步骤S2至S3的操作，得到对应测试高度的吸收产物；

S5、使所有测试高度的吸收产物进入分析单元进行分析处理，得到污染物环境质量浓度。

通过上述技术方案，本公开通过设置氢气球，并通过氢气球下方的牵引绳索限制氢气球的高度，当氢气球向上运行时，固定在牵引绳索上的采样管也随之向上运行，直至达到测试高度后，自动采样装置将测试高度处含有烟气污染物的空气引入吸收瓶中并与瓶中的吸收液充分反应后，使反应产物经分光光度计分析即可得到污染物环境质量浓度；采用本公开的测试方法，能够实现现场测试排烟塔内大气污染物分布情况，以降低物理试验和数值模拟在研究过程中产生的误差。

如图1所示，一种燃煤电厂烟塔合一排烟塔内大气污染的测试系统，该测试系统包括牵引单元、采样吸收装置和分析单元：所述牵引单元包括氢气球和固定于氢气球底部的牵引绳索，用于牵引采样管的入口至测试高度；所述采样吸收装置包括所述采样管、吸收装置和自动采样装置；所述采样管的一端固定在所述牵引绳索上，使所述采样管随所述牵引单元升至测试高度；所述采样管的另一端与所述吸收装置的入口连通；所述吸收装置的出口与所述自动采样装置连通；所述分析单元包括分光光度计，用于检测所述吸收装置中的吸收产物以分析出污染物环境质量浓度；所述吸收装置包括污染物吸收装置和空白吸收装置；所述污染物吸收装置和所述空白吸收装置各自独立的选自氮氧化物吸收瓶、二氧化硫吸收瓶和臭氧吸收瓶中的一种或几种。

其中，所述采样处理是在烟塔合一排烟塔内选择合适位置进行。

其中，氢气球的形状和参数为本领域常规的选择，本申请不做特殊要求，只要能够将采样管提升至测试高度即可，例如，本公开中所使用的氢气球的形状为球形，所述球形的直径为3~6m。

其中，向氢气球中充满氢气的方法可以为本领域常规的选择，例如，本申请的测试系统中使用氢气瓶，用于向所述氢气球中补充氢气；所述氢气瓶的个数为6~10个。

在上述实施方式中，采用上述氢气球的规格并使氢气瓶向氢气球中充满氢气，能够使使氢气球具有足够的向上的牵引力，以使固定于氢气球下方的牵引绳索和固定在牵引绳索上的采样管能够被氢气球向上牵引至合适的高度。其中，氢气瓶的规格和氢气的性质均为本领域常规选择，本申请不做任何限定。

其中，所述牵引绳索的长度根据实际测试的最大高度来确定。本公开需要测试的最大高度为80m，因此，牵引绳索的长度需要在80m以上。

其中，本公开所使用的采样管需要根据实际测试的高度来确定。本公开需要采样的目标烟气为处于30~80m处的烟气，优选为处于30m、45m、60m和80m处的烟气，因此采样管的长度为30~80m，优选为30m、45m、60m和80m中的一种或几种。

其中，为了避免由采样管长度不符带来的测试不便的情况，本公开中所使用的采样管有长度为30m、45m、60m和80m的四种规格的采样管。

其中，为了兼顾采样管的抗防腐蚀性和降低重量的技术效果，需要对采样管的材质进行限定，例如，本公开中使用的采样管的材质为聚四氟乙烯。

其中，采样管与牵引绳索的固定方式为本领域常规选择，例如，可以采用固定件将采样管固定在牵引绳索上。另外，为了精确的测定测试高度的烟气，在采样管固定时，使采样管入口与所述牵引绳索和氢气球固定位置平齐，以使每个测试高度对应的采样管的长度与所述测试高度相等。

其中，本公开中每个测试高度对应的采样管的个数为2个以上，优选为3个。

在上述实施方式中，在进行测试之前，在牵引绳索上的30m、45m、60m和80m处做上标记，当测试30m处的烟气时，使3根长度为30m的采样管固定在牵引绳索上后，使测试人员释放牵引绳索，氢气球缓慢上升，直至牵引绳索上升至30m处，停止上升，以使采样管在烟气合一排烟塔由下至上30m处采样。当测试45m、60m或80m处的烟气时，使氢气球下降至地面，更换3根长度为45m、60m或80m的采样管并使牵引绳索上升至45m处进行测试。

其中，所述污染物吸收装置由所述氮氧化物吸收瓶、所述二氧化硫吸收瓶和所述臭氧吸收瓶组成。

其中，所述氮氧化物吸收瓶包括依次串联设置的一级氮氧化物吸收瓶、二级氮氧化物吸收瓶和三级氮氧化物吸收瓶，用于吸收进入所述吸收装置的烟气中的氮氧化物。在该实施方式中，一级氮氧化物吸收瓶和三级氮氧化物吸收瓶中的吸收液为二氧化氮吸收液，二级氮氧化物吸收瓶中的吸收液为氧化性溶液；当烟气中的氮氧化物进入一级氮氧化物吸收瓶中时，烟气中的二氧化氮被吸收液吸收，剩余的烟气进入二级氮氧化物吸收瓶中，烟气中的NOx经氧化性溶液氧化后得到含二氧化氮的烟气，最后将得到的含二氧化氮的烟气进入三级氮氧化物吸收瓶中经吸收液吸收。

在上述实施方式中，由于烟塔合一排烟塔内的烟气中的污染物主要是氮氧化物、二氧化硫和臭氧，因此，为了能够检测烟气中的污染物，只需检测烟气中的相应物质的含量即可。其中，二氧化硫、臭氧和氮氧化物的检测方法为本领域常规选择，例如，本申请中二氧化硫测试分析依据《环境空气二氧化硫的测定甲醛吸收—副玫瑰苯胺分光光度法》（HJ482-2009）进行分析；臭氧测试分析依据《环境空气臭氧的测定靛蓝二磺酸钠分光光度法》（HJ504-2009）进行分析；所述氮氧化物测试分析依据《环境空气氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）的测定盐酸萘乙二胺分光光度法》（HJ479-2009）进行分析。因此，需要在采样管的出口处设置氮氧化物吸收瓶、二氧化硫吸收瓶和臭氧吸收瓶，以吸收烟气中的污染物。

其中，所述氮氧化物吸收瓶、所述二氧化硫吸收瓶和所述臭氧吸收瓶的设置方式可以为并联设置，也可以为串联设置，优选为并联设置。

其中，每个测试高度对应的采样管的个数为3个；该方法还包括，在进行采样处理之前，使3个所述采样管的出口分别与所述氮氧化物吸收瓶的入口、所述二氧化硫吸收瓶的入口和所述臭氧吸收瓶的入口连通。

其中，本公开所使用的自动采样装置为本领域常规选择，本申请不做特殊要求，例如，本公开中所使用的自动采样装置为气泵。

其中，气泵的个数可以为一个也可以为三个；当气泵的个数为一个时，可以使臭氧吸收瓶的出口、二氧化硫吸收瓶的出口和三级氮氧化物吸收瓶的出口与气泵的入口连通；以使烟气能够由3个采样管的入口进入并经3个采样管的出口分别进入氮氧化物吸收瓶、二氧化硫吸收瓶和臭氧吸收瓶处理。当气泵的个数为三个时，具体的，三个气泵分别为第一气泵、第二气泵和第三气泵；可以使氮氧化物吸收瓶的出口与第一气泵的入口连通，以使烟气能够由1个采样管的入口进入并经该采样管的出口进入氮氧化物吸收瓶；使二氧化硫吸收瓶的出口与第二气泵的入口连通，以使烟气能够由1个采样管的入口进入并经该采样管的出口进入二氧化硫吸收瓶；使臭氧吸收瓶的出口与第三气泵的入口连通，以使烟气能够由1个采样管的入口进入并经该采样管的出口进入臭氧吸收瓶。

其中，为了进一步提升检测的准确性，需要对吸收装置吸收进行吸收处理的条件进行限定。例如，在本使用新型中，进入氮氧化物吸收瓶中的烟气的流量为0.3~0.5L/min、采样时间为30min以上；进入二氧化硫吸收瓶中的烟气的流量为0.9~1.1L/min、采样时间为45min以上；进入臭氧吸收瓶中的烟气的流量为0.9~1.1L/min、采样时间为45min以上。

其中，本公开所使用的分光光度计为本领域常规选择，只要能够检测出吸收液吸收氮氧化物后得到的产物的成分、吸收液吸收二氧化硫后得到的产物的成分以及吸收液吸收臭氧后得到的产物的组成即可。

其中，为了进一步提升检测的准确性，需要排除现场的污染物的影响，因此，需要在现场设置空白吸收装置。所述空白吸收装置与所述污染物吸收装置相同，也是由所述氮氧化物吸收瓶、所述二氧化硫吸收瓶和所述臭氧吸收瓶组成。另外，空白吸收装置中氮氧化物吸收瓶、所述二氧化硫吸收瓶和所述臭氧吸收瓶的入口与大气连通；空白吸收装置中氮氧化物吸收瓶、所述二氧化硫吸收瓶和所述臭氧吸收瓶的出口与所述全自动烟气采样装置连通。

其中，为了进一步提升检测的准确性，使当天采样完成的吸收产物于次日再进行测试。

其中，为了避免由于测试过程中的机械误差或者操作误差导致的测试结果失准的情况，并且，为了更进一步提升检测的准确性，该测试方法还包括：S6、重复步骤S1至S5的操作，连续测试8~12天。

一种实施方式中，如图1所示，使用燃煤电厂烟塔合一排烟塔内大气污染的测试系统进行测试的方法包括：

S1、将氢气球1中间拴一根牵引绳索2，牵引绳索2长度在80m以上，分别在距离氢气球1为30m、45m、60m、80m处做红色标记；并且，使两个人拉住氢气球1，一个人打开氢气瓶5，缓慢地将六瓶氢气逐瓶注入到氢气球1内。

S2、将三根长度为30m、材料为聚四氟乙烯的采样管3固定于氢气球1中间拴的牵引绳索2上，三根采样管3的入口位于氢气球1底部并与大气连通，三根采样管3的出口分别与吸收装置4连通，具体的，使三根采样管3的出口分别与污染物吸收装置中的一级氮氧化物吸收瓶的入口、二氧化硫吸收瓶的入口一级臭氧吸收瓶的入口连通。

S3、将污染物吸收装置和空白吸收装置中的三级氮氧化物吸收瓶的出口、二氧化硫吸收瓶的出口和臭氧吸收瓶的出口分别与自动采样装置7的入口连通；所述自动采样装置7的出口与大气连通。

在烟塔合一排烟塔内部缓慢释放氢气球1至30m高度处，以使三根采样管3的入口上升至30m高度处，此时，开启自动采样装置7开始气体采样，以使排烟塔中距地面30m处的烟气能够经上述采样管3进入吸收装置4，得到30m高度的吸收产物；其中，控制进入氮氧化物吸收瓶中的烟气的流量为0.3~0.5L/min、采样时间为30min以上；进入二氧化硫吸收瓶中的烟气的流量为0.9~1.1L/min、采样时间为45min以上；进入臭氧吸收瓶中的烟气的流量为0.9~1.1L/min、采样时间为45min以上。

S4、采样完成后，缓慢放下氢气球1，将长度为30m的采样管3分别更换为长度为45m、60m和80m的采样管3以及新的吸收装置4，并重复步骤S2至S3的操作，得到45m、60m和80m高度的吸收产物，结束一天测试。

S5、使30m、45m、60m和80m高度的吸收产物和气对应的空白吸收装置采集的现场空白样品于次日采用分光光度计6分析出污染物环境质量浓度。

S6、重复步骤S1至S5，连续测试10天。

本发明将通过下面的实施例进行举例说明，所述实施例是用作代表 并且不能解释为对发明范围的限制。

实施例1

燃煤电厂烟塔合一排烟塔为双曲线型，塔高180m，底部直径142m，喉部直径82.74m，顶部直径87.41m。

燃煤电厂烟塔合一排烟塔内大气污染的测试系统如图1所示。

燃煤电厂烟塔合一排烟塔内大气污染的测试方法包括：

S1、将氢气球1中间拴一根牵引绳索2，牵引绳索2长度在80m以上，分别在距离氢气球1为30m、45m、60m、80m处做红色标记；并且，使两个人拉住氢气球1，一个人打开氢气瓶5，缓慢地将六瓶氢气逐瓶注入到氢气球1内。

S2、将三根长度为30m、材料为聚四氟乙烯的采样管3固定于氢气球1中间拴的牵引绳索2上，三根采样管3的入口位于氢气球1底部并与大气连通，三根采样管3的出口分别与吸收装置4连通，具体的，使三根采样管3的出口分别与污染物吸收装置中的一级氮氧化物吸收瓶的入口、二氧化硫吸收瓶的入口一级臭氧吸收瓶的入口连通。

S3、将污染物吸收装置和空白吸收装置中的三级氮氧化物吸收瓶的出口、二氧化硫吸收瓶的出口和臭氧吸收瓶的出口分别与自动采样装置7的入口连通；所述自动采样装置7的出口与大气连通。

在烟塔合一排烟塔内部缓慢释放氢气球1至30m高度处，以使三根采样管3的入口上升至30m高度处，此时，开启自动采样装置7开始气体采样，以使排烟塔中距地面30m处的烟气能够经上述采样管3进入吸收装置4，得到30m高度的吸收产物；其中，控制进入氮氧化物吸收瓶中的烟气的流量为0.4L/min、采样时间为30min以上；进入二氧化硫吸收瓶中的烟气的流量为1.0L/min、采样时间为45min以上；进入臭氧吸收瓶中的烟气的流量为1.0L/min、采样时间为45min以上。

S4、采样完成后，缓慢放下氢气球1，将长度为30m的采样管3分别更换为长度为45m、60m和80m的采样管3以及新的吸收装置4，并重复步骤S2至S3的操作，得到45m、60m和80m高度的吸收产物，结束一天测试。

S5、使30m、45m、60m和80m高度的吸收产物和气对应的空白吸收装置采集的现场空白样品于次日采用分光光度计6分析出污染物环境质量浓度。

S6、重复步骤S1至S5，连续测试10天。

采用本公开的方法，能够实现在现场实测烟气合一排烟塔中的大气污染测试情况，以降低物理试验和数值模拟在研究过程中产生的误差，测试数据更准确。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。