CN101900716A - 用于畜禽场有害气体监测的在线分析系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于畜禽场有害气体检测的在线分析系统，包括依次连接的取样单元、净化单元和分析单元。采样单元通入压力恒定的蒸汽经喷射泵将气体送入净化单元，而后通入气体分析单元。经多次过滤和除湿处理实现了畜禽场通风口所排气体可以在各种工况下实现气体的稳定采样，采样后的气体自动进行除尘、除湿干燥、稳压稳流、精细过滤、流量计量与定量分析。还通过在分析单元连接的标准气体对气体分析仪进行量程标定与零点校准，实现了分析系统在线标定。本发明还公开了一种用于畜禽场有害气体检测的在线分析方法。通过本发明的在线分析系统和方法可实现畜禽场通风口硫化氢、氨气、二氧化碳、一氧化碳与甲烷排放的准确、可靠、在线检测与分析。

Description

用于畜禽场有害气体监测的在线分析系统和方法

技术领域

本发明涉及一种在线实时监测系统，尤其涉及一种在线分析系统，用于畜禽场内有害气体的实时监测。

背景技术

硫化氢、氨气、二氧化碳、一氧化碳和甲烷等是畜禽场内常见的有害气体。这些有害气体浓度过高不仅会威胁畜禽和人的身体健康，亦对周围环境造成较大影响。以氨气为例，畜禽对氨气特别敏感，低浓度的氨气就能引起畜禽结膜炎症和上呼吸道粘膜充血、水肿及分泌物增多，持续高浓度的氨气则会损坏畜禽呼吸道上皮组织，破坏其天然屏障，降低对细菌、病毒的抵抗力，导致疾病的发生。氨气如果被吸入肺部，可以通过肺泡上皮而进入血液，同血红蛋白结合，破坏血液的运氧功能，导致畜禽贫血。过量的氨气还会降低饲料报酬、延迟性成熟、降低畜禽的生产性能等。有资料指出，当鸡舍内氨气浓度达到20ppm并持续6周时，就会引发鸡肺部充血水肿、鸡群食欲下降、产蛋率降低；而达到50ppm时，数日后就会导致鸡发生喉头水肿、坏死性支气管炎、肺出血、呼吸频率降低，严重的将出现死亡；达到80ppm并持续2个月时，可以导致蛋鸡产蛋率减少90％，死亡率增加；达100ppm时，死亡率将明显增加。鉴于此，一般畜禽场氨气的浓度应该控制在20ppm以下。另外，规模化畜禽场多建在城市近郊的城乡结合部，并且国内绝大多数畜禽场未设置污染处理配套设施，故氨气等畜禽场有害气体亦对周围居民造成了较大影响。随着我国畜禽养殖业的迅猛发展，畜禽养殖业产生的污染已经成为我国农村污染的主要来源。

部分有害气体的排放虽可通过喂养饲料合理搭配、喷雾降尘、使用粪便添加剂、生物过滤与生物洗涤等方法进行控制，但控制效果的评定、排放量与排放规律的监测等都需要首先对畜禽场有害气体排放量进行准确可靠的在线定量检测与分析。

目前，畜禽场有害气体排放的检测方法主要为离线采样后到实验室进行检测，这不仅不能实时监测，而且测量误差也高达20-40％。造成这一问题的主要原因是没有相应的畜禽场气体检测在线采样处理系统。据报道，对于过程气体分析仪运行的好坏，采样处理系统所起的作用占50％以上。而对于畜禽场复杂气体环境，气体采样处理系统所起作用更加重要。

畜禽场气体环境复杂，灰尘多(尤其通风口)、湿气大、采样压力小(尤其未开排气风机时)、气体压力与流量很不稳定、气体成分多并容易形成交叉干扰，因此需要针对这些方面构建专门的采样处理系统。目前，尚没有一种方法或设备可以同时解决畜禽场有害气体在线采样、处理和分析。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于畜禽场有害气体监测的在线分析系统，对畜禽场采集的气体及时进行处理和分析。

本发明的另一个目的是提供一种用于畜禽场有害气体监测的在线分析方法，对畜禽场采集的气体及时进行处理和分析。

本发明所采用的技术方案如下：

一种用于畜禽场有害气体检测的在线分析系统，包括依次连接的取样单元、净化单元和分析单元。

取样单元包括采样管、喷射泵、第一球阀和第二球阀；第一球阀和第二球阀分别与喷射泵相连，采样管连接于第一球阀。采样管垂直于通风管道从侧面采样；喷射泵采用干蒸气喷射泵，蒸气压力为0.4MPa，其为畜禽场各种工况下均提供足够的取样压力与取样温度，保证气体良好的流动性。

净化单元包括依次连接的除尘器、过滤器和制冷器。其中，除尘器用于除掉颗粒大(如：20微米以上)的灰尘；过滤器用于除去小颗粒粉尘；制冷器通过降温脱水达到除湿的目的。除尘器、过滤器与制冷器产生的灰尘与冷凝水经管路向外排除。

分析单元包括依次连接的稳压阀、干燥器、过滤器、四通阀、流量计与气体分析仪。压力表连接于稳压阀和干燥器之间。稳压阀采用锥形阀芯式，对入口压力有自我调节功能；干燥器采用吸湿式除湿器，膜式过滤器采用聚苯乙烯薄膜过滤芯；通过干燥器与膜式过滤器对样气进一步除湿与精细过滤，然后经四通阀与流量计进入气体分析仪。

为了便于分析单元中气体分析仪的在线标定，本发明用于畜禽场有害气体检测的在线分析系统还包括标定单元。标定单元与分析单元相连。

标定单元包括带有减压阀的量程标准气瓶和带有减压阀的零点标准气瓶。量程标准气瓶和零点标准气瓶分别通过其带有的减压阀与分析单元的四通阀连接，在需要校准气体分析仪时，通过四通阀进行切换。

本发明还公开一种用于畜禽场有害气体检测的在线分析方法，包括如下步骤：

1)气体采样：将采样管置于垂直于畜禽场通风管道的位置，从所述通风管道的侧面进行气体采样，采样后的气体经球阀通入喷射泵，喷射泵中还通有压力为0.4MPa蒸汽；

2)气体净化：经采样后的气体由喷射泵依次通入除尘器、过滤器和制冷器；在此过程中产生的灰尘和冷凝水经管路排出；

3)气体分析：采样气体经步骤2)处理后，通入稳压阀进行压力调节，再依次经过干燥和过滤后由四通阀送入流量计进行气体流量调节，最后进入气体分析仪器。

为了便于气体分析仪的在线标定，本发明用于畜禽场有害气体检测的在线分析方法还包括气体标定步骤。通过四通阀的切换，量程标准气瓶或零点标准气瓶中的气体与管路连通，对气体分析仪进行校准。

本发明气体分析仪优先选择化学色带气体检测仪。

本发明技术方案实现的有益效果：

本发明公开的一种用于畜禽场有害气体检测的在线分析系统，包括依次连接的取样单元、净化单元和分析单元。采样单元采用压力恒定的蒸汽、前置净化单元和气体分析前的再处理实现了畜禽场通风口所排气体可以在各种工况下实现气体的稳定采样，采样后的气体自动进行除尘、除湿干燥、稳压稳流、精细过滤、流量计量与定量分析。还通过在分析单元连接的标准气体，对气体分析仪进行量程标定与零点校准，实现了分析系统在线标定。通过本发明的系统可实现畜禽场通风口硫化氢、氨气、二氧化碳、一氧化碳与甲烷排放的准确、可靠、在线检测与分析。

本发明公开的一种用于畜禽场有害气体检测的在线分析方法，包括气体采样、气体净化和气体分析等步骤。采样阶段采用压力为0.4MPa的蒸汽为畜禽场各种工况下均提供足够的取样压力与取样温度，保证气体良好的流动性。净化单元和气体分析前的再处理步骤使气体检测数据更准确和可靠。通过四通阀的切换，实现了对气体分析仪的在线标定，简化了标定过程，提高了监测过程持续性。

附图说明

图1为本发明用于畜禽场有害气体检测的在线分析系统一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的技术方案。

如图1所示，本发明用于畜禽场有害气体检测的在线分析系统，包括依次连接的取样单元1、净化单元2、分析单元3与标定单元4。

取样单元1包括采样管11、第一球阀12、第二球阀13和喷射泵14；第一球阀12和第二球阀13分别与喷射泵14相连，采样管11连接于第一球阀12。本实施例中，采样管11垂直于通风管道从侧面进行采样；喷射泵14采用干蒸气喷射泵，压力为0.4MPa的蒸气经第二球阀13通入喷射泵14。蒸气为畜禽场在各种工况条件下提供足够的取样压力与取样温度，保证气体良好的流动性。

净化单元2包括依次连接的除尘器21、过滤器22和制冷器23。本实施例中，除尘器21采用型号为HX-140(泊头市大华除尘设备有限责任公司)用于除掉粒径20微米以上的灰尘。过滤器型号为LKP306(重庆凌卡分析仪器有限公司)，配有多孔金属过滤芯，用于除去小颗粒粉尘。制冷器采用型号为SGC-G01(汇鸿过程分析仪器有限责任公司)，对气体进行降温脱水达到除湿目的。经采样单元1采样的气体通过净化单元2脱湿干燥后可大大降低酸性气体成分对气体管路与分析仪的腐蚀，并提高测量精度。除尘器21、过滤器22与制冷器23所产生的灰尘与凝水经管路24向外排除。

分析单元3包括依次连接的稳压阀31、干燥器32、过滤器33、四通阀34、流量计35与气体分析仪36。压力表37连接于稳压阀31和干燥器32之间。本实施例中，稳压阀31采用锥形阀芯式JTF-2(台州市创导科学仪器有限公司)，对入口压力进行自我调节。干燥器32采用PD-50T型吸湿式除湿器(美国PERMAPURE公司)，过滤器33采用以聚苯乙烯薄膜过滤芯的膜式过滤器LKP304(重庆凌卡分析仪器有限公司)。经净化单元2处理，制冷器23中的待分析采样气体经稳压阀1进行压力调节后，再由干燥器32与过滤器33对样气进一步除湿与精细过滤，最后通入四通阀34后，经流量计35进入型号为DK800-6F(常州常法仪器仪表有限公司)化学色带法气体检测仪36进行分析。

标定单元4包括带有减压阀43的量程标准气瓶41和减压阀43的零点标准气瓶42。量程标准气瓶41和零点标准气瓶42分别通过其带有的减压阀42与分析单元的四通阀34连接，在需要校准气体分析仪36时，通过四通阀34进行切换。

Claims (9)

1.一种用于畜禽场有害气体检测的在线分析系统，其特征是包括依次连接的取样单元、净化单元和分析单元；其中，

所述的取样单元包括采样管、喷射泵、第一球阀和第二球阀，所述的第一球阀和所述的第二球阀分别与所述的喷射泵相连，所述的采样管连接于所述的第一球阀。

2.根据权利要求1所述的用于畜禽场有害气体检测的在线分析系统，其特征是所述的净化单元包括依次连接的除尘器、过滤器和制冷器。

3.根据权利要求1所述的用于畜禽场有害气体检测的在线分析系统，其特征是所述的分析单元包括依次连接的稳压阀、干燥器、过滤器、四通阀、流量计与气体分析仪，所述稳压阀和所述干燥器之间还连接有压力表。

4.根据权利要求1所述的用于畜禽场有害气体检测的在线分析系统，其特征是所述的在线分析系统还包括标定单元，所述标定单元与所述分析单元相连。

5.根据权利要求4所述的用于畜禽场有害气体检测的在线分析系统，其特征是所述的标定单元包括带有减压阀的量程标准气瓶和带有减压阀的零点标准气瓶。

6.根据权利要求5所述的用于畜禽场有害气体检测的在线分析系统，其特征是所述的标定单元包括带有减压阀的量程标准气瓶和所述的带有减压阀的零点标准气瓶通过其各自带有的减压阀分别与所述分析单元中的所述四通阀连接。

7.一种用于畜禽场有害气体检测的在线分析方法，包括如下步骤：

1)气体采样：将采样管置于垂直于畜禽场通风管道的位置，从所述通风管道的侧面进行气体采样，采样后的气体经球阀通入喷射泵，喷射泵中还通有压力为0.4MPa蒸汽；

2)气体净化：经采样后的气体由喷射泵依次通入除尘器、过滤器和制冷器；在此过程中产生的灰尘和冷凝水经管路排出；

3)气体分析：采样气体经步骤2)处理后，通入稳压阀进行压力调节，再依次经过干燥和过滤后由四通阀送入流量计进行气体流量调节，最后进入气体分析仪器。

8.根据权利要求7所述的用于畜禽场有害气体检测的在线分析方法，其特征是所述的在线分析方法还包括气体标定步骤，通过所述四通阀的切换，量程标准气瓶或零点标准气瓶中的气体与管路连通，对气体分析仪进行校准。

9.根据权利要求7所述的用于畜禽场有害气体检测的在线分析方法，其特征是所述的气体分析仪为化学色带气体检测仪。