河北省科技项目结题报告

大气检测设备开发及应用结题报告霸州市京博工程机械有限公司二〇一九年三月1.公司简介...................................................2.项目内容摘要.........................................................................................3.项目来源.................................................................................................4.项目背景...................................................5.项目意义...................................................6. 粉尘监测技术的研究现状6.1 滤膜称重法6.2 光电检测法6.3 声学法6.4 光学法6.5 压电震动法6.6 射线吸收法7.仪器原理与标定设备7.1仪器原理7.2仪器标定设备8.公司获的专利、证书、地方标准及成果9. 国内外现状及发展趋势10.研究目标及主要技术指标10.1研究目标10.2技术指标12.监测方法的检出限、精密度、准确度12.1方法检出限测试数据12.2方法精密度测试数据12.3方法准确度测试数据12.4方法验证结论13.BDY烟尘测定仪特点及适用范围13.1.1领先性13.1.2无动力等速技术13.1.3不存在响应时间13.1.4 可测高湿度、高浓度13.1.5 操作简便，提高工作效率13.1.6 缩短现场测试时间和整体测试周期13.1.7 减少人为误差13.2适用范围14总结大气检测设备开发及应用1.公司简介霸州京博工程机械有限公司成立于2001年，位于霸州市经济技术开发区永宁道118号，注册资金1200万，占地面积20000平方米，生产车间宽敞明亮，办公环境优越。

于2010年在北京丰台科技园区重点投资和筹建（耗资8000万元）北京地海云天环境科技有限公司：公司主要致力于环境科学、环境保护、产品研制、研发、检测、监测的综合型科技公司。

历经6年的不断研发和创新，成功研制出β传感器快速烟尘测试仪。

为国家的环保事业做出了突破性的贡献，填补了我国在该领域中的一项技术性的空白。

从技术创新方面领先于国际先进水平占有国际前列的地位。

先后取得国家计量器具型式批准证书（CPA）、制造计量器具许可证（CMC），及实用新型专利证书。

2.项目内容摘要我公司以自主技术进行粉尘、油烟、大气颗粒物测定等系列产品的研发。

目前主要产品包括β传感器式快速烟尘测试仪、快速油烟测试仪、PM2.5大气颗粒物测定仪等，其技术在国内粉尘、烟尘排放检测领域属于首创，处于国际领先地位，填补了我国在该领域的一项技术空白，并先后取得国家计量器具型式批准证书（CPA）、制造计量器具许可证（CMC），及实用新型专利证书，相关研发成果和知识产权归我公司（霸州京博）所有。

主要针对钢铁、燃煤、电力、化工、造纸等行业工业窑炉和燃煤锅炉产生的烟尘进行检测。

开展大气污染监测大数据收集，推动智慧环保。

β传感器式快速烟尘测试仪使用简单，操作方便，测试范围广，检测周期短，实时出数据，不需要实验室进行分析计算，大幅度提高了对污染源的检测效率，可以迅速的锁定污染源排放企业.3.项目来源BDY型β传感器式快速烟尘测试仪，于1994年在中华人民共和国环境保护部立项，并在1996年对其进行评审、验收。

1998年8月列入国家技术标准《HJ/T48-1999烟尘采样器技术条件》。

4.项目背景现如今政府的检查力度，提高对排污企业的要求。

传统型检测仪已经无法满足这种要求，大规模检测量的需求。

并且按照国家要求安装的除尘设备（脱硫脱销）后，烟尘湿度过高，传统的滤筒取样是实现不了的。

而光电型的检测仪又会受测试条件和粉尘物质及形状的影响达不到测试的准确度。

而β传感器式快速烟尘检测仪不受环境湿度粉尘物质及形状的影响，能够快速准确的测量出结果，并且能够快速计算出各项参数值。

β传感器式快速烟尘测试仪，于1994年在中华人民共和国环境保护部立项，1996年对其进行评审、验收。

该技术的应用，可降低现场检测的劳动强度，大大提高工作效率，实现现场出数据，提高监测数据的可靠性，该技术简化了我国30年来烟尘排放的现场检测人工抽取样品然后进入实验室进行样品处理分析的复杂流程。

5.项目意义国务院颁发的《大气污染防治行动计划》和部分地方性环保法规已要求重点污染源企业需要对烟尘排放进行定期测定并实时对公众公布。

传统过滤称重法对企业自检的要求较高，需要配备专业人员、实验室，并且需要较长周期才能提供已经滞后的排放数据。

我们的快速测试仪恰好解决这类问题，快速高效，便携简便，而且误差大大低于传统仪器自身误差和人为误差。

该技术简化了我国30年来对烟尘排放现场检测，采用人工取样然后送实验室处理分析才能出结果的复杂程序。

大大减少了人力物力的投入和消耗，降低了在检测中的资源浪费。

我公司响应国家号召，发展技术创新。

从真正意义上实现科学防污，做到有据可依，快速准确。

6. 粉尘监测技术的研究现状粉尘监测技术研究涉及多学科协作研发。

利用既往粉尘测量理论研究成果，国内外的学者不断研究创新，发展了多种粉尘测量方法。

工作场所空间内粉尘与空气共存，属于气-固两相流范畴。

粉尘作为固体颗粒，粒径非常小（nm~μm量级），监测及检测标准日益严格。

为提高粉尘浓度的检测水平[1]，需要获得整个受限空间的粉尘浓度数据，并分析整个空间内的粉尘浓度分布趋势，监测结果用于指导粉尘的治理与控制、提高工业生产效率。

目前国内外目前常见的粉尘测量方法有以下几种]：6.1 滤膜称重法称重法是目前应用最普遍，最广泛，最经典的方法。

称重法的基本原理是采用抽气泵抽取工作场所空气，将粉尘颗粒浓集在滤膜上，称量采样前后滤膜质量差值而推算出工作场所的粉尘浓度水平。

采样依据的标准为《工作场所空气中粉尘的测定第1部分：总粉尘浓度》GBZ/T 192.1-2007和《工作场所空气中粉尘的测定第2部分：呼吸性粉尘浓度》GBZ/T 192.2-2007。

称重法的优点在于，它可以测量粉尘的质量浓度，而且粉尘的化学成分、分散程度、粉尘粒的形状等对于测量读数均没有影响。

累积测量方式适用于作业场所浓度较高的粉尘，技术简单易行。

缺点是测量过程长而繁杂，采样和测定过程容易受干扰，且无法进行长期、实时连续测量。

6.2 光电检测法光电检测法分为光吸收测量法和光散射测量法，光吸收测量法基于光吸收现象与朗伯-比尔原理，光散射测量法是基于光散射现象与散射理论，这类方法也称为不透明度法。

不透明度法利用了颗粒物的遮光性质，其原理可简述为：激光器产生的入射光照射到分光器，分光器将入射的光分为强度相等的两束光，一束作为信号光束照射测量区，然后进入光电探测器，另一束作为参考光束，直接进入光电探测器，由于颗粒物的吸收和散射作用，前者光强变弱。

光散射法由固态光源发射经脉冲调制器调制的近红外线或激光平行光束，向测定气体照射，颗粒物对光在所有方向散射，散射的光被聚焦到检测器检测，由放大器放大输出电压或电流信号，在一定范围内信号与颗粒物浓度成比例。

根据接收器与光源所成角度的大小可分为前散射、边散射和后散射。

利用该方法的测尘仪一般具有较高的灵敏度。

由不透明度法和光散射法的原理可以看出，两者虽然可以实现在线连续测量，但测定准确度都受颗粒物的直径大小、分布状况、颗粒物浓度以及水分、测定气体的颜色等因素影响，获得结果的可靠性不高。

6.3 声学法声学法的测量原理是指在粉尘待测区域内放置检测声源和接收器，当检测声源震动穿透待测粉尘区域时受到固体颗粒的阻碍而造成声能值的损失，此时声源声能损失值与粉尘颗粒浓度含量有对应的函数关系。

声学法是利用声音的的声能损失值来测量粉尘浓度，在测量过程中测量通道的气流速度与压强、通道湿度和温度的变化以及粉尘分散度差异等都会影响测量结果的准确性，因此精确度相对较低。

6.4 光学法光学法测量原理是利用光学原理中光的透射性对粉尘浓度待测区域进行测量，通过光电信号之间转换后连接到信号处理系统，测量出粉尘颗粒浓度值。

该测量方法可以实现远距离的实时在线测量，应用范围广泛，操作简单。

目前，各行业使用最多的工业粉尘测量仪器都是依据光学法原理开发研制的。

光学法具有测量精度高、结果可靠的优点，透射式粉尘浓度测量仪测量精度好于散射式光学粉尘测量仪器。

一般情况下，光学法仪器仅适用低浓度粉尘测量（环境级水平测量），粉尘浓度变化大、成份复杂及中高浓度粉尘环境中，易受到粉尘颗粒物理化学性质的影响，测量结果误差较大，因而，不适用于生产性粉尘的监测场所。

6.5 压电震动法压电震动法是采用两块相同的压电晶体(石英晶体谐振器)，一块晶体用于参考对比，另一块作为测量装置被安置采样室内。

压电震动法的测量原理是在位于待测区域的采样室内放置滤带，滤带的作用就是当被测粉尘通过滤带时会被吸附在滤带上从而引起其本身质量的变化，当滤带质量改变时会引起采样室内压电晶体振动频率的改变，测得压电晶体振动频率的改变量就可测得取样粉尘颗粒的质量，从而可测量粉尘颗粒的质量浓度。

压电震动法测量时需要对压电晶体在测量过程沉积粉尘颗粒进行清除，操作复杂且自动化程度低，因此不适合实时在线的长时间的粉尘浓度的检测。

6.6 射线吸收法当射线穿过测试区域时，与粉尘颗粒发生吸收和散射等相互作用，射线束强度的衰减变化程度与粉尘颗粒浓度具有线性关系。

射线吸收法的测量动态范围很广，在大多数的光谱范围内都可以测量，并且具有测量精确度高和灵敏度高等优点，通常使用β放射性同位素。

射线吸收法能够实现自动连续地监测工作场所空气中的总粉尘质量浓度或呼吸性粉尘浓度，直接获得粉尘质量浓度测量结果而不受粉尘种类、粒度，分散度、形状、颜色、光泽等因素影响；测量结果可与经典的标准方法—称重法等效，减少样品的处理时间和受污染的机会；不会带来人为误差且无误差积累，不需要经常校准和调零；能实现自动连续监测等是射线吸收法的主要优点。

但因射线吸收方法的固有特性，选用适宜的放射源，合理设置其辐射场分布，选择适宜的探测系统和需要考虑放射源的辐射防护要求是这一方法的难点和重点。

从技术角度出发，采用较高活度和较高射线能量的源项对有效提高监测结果准确性和可靠性具有决定意义，但同时也为测量系统能够满足相关辐射防护标准要求提出了苛刻的实现条件，如何平衡两者关系，兼顾测量结果的可靠性和辐射防护要求，受到现场实际应用条件的限制。

7.仪器原理与标定设备7.1仪器原理7.1.1利用β射线通过物质时电离吸收产生的衰减与物质的质量成比例这一原理，并结合电离室结构研制成具有无动力随机等速采样功能的传感器探头。