CN102621272A

CN102621272A - 一种大气碳氢化合物在线分析仪

Info

Publication number: CN102621272A
Application number: CN2012100684914A
Authority: CN
Inventors: 崔延青; 马越超; 钮江浩; 王强; 王春迎; 王丽轻; 唐溢; 郑雷玉
Original assignee: HEBEI SAILHERO ENVIRONMENTAL PROTECTION HI-TECH Co Ltd
Current assignee: HEBEI SAILHERO ENVIRONMENTAL PROTECTION HI-TECH Co Ltd
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2012-03-15
Publication date: 2012-08-01

Abstract

一种大气碳氢化合物在线分析仪，属于大气监测设备技术领域，用于环境气体进行有机物监测，其技术方案是：它由进样组件，动力提供组件，高温转化炉组件，检测器组件组成，样气，零气或标气经过进样组件阀的切换进入高温转化炉，此处气体被分为两路，其中一路经过高温转化炉转化后，只剩余甲烷，另一路仍为样气，两种气体最后进入氢火焰离子化检测，分别得出甲烷及总碳氢化合物的含量，二者相减得到非甲烷总烃的含量，实现气体中有机物的实时快速检测。本发明可实现环境大气中碳氢化合物的实时在线监测，省略了其他色谱法在线碳氢化合物分析仪中色谱柱的选择及复杂的阀控技术，具有结构简单、运行周期长、监测数据快速准确、无污染等优点。

Description

一种大气碳氢化合物在线分析仪

技术领域

本发明涉及一种用于环境空气、温室气体以及垃圾填埋、化工园区、垃圾焚烧等场所空气的自动监测装置，属于环境大气监测设备技术领域。

背景技术

随着工业化进程的加快，各种人为有机物的排放日益严重，直接影响到广大人民群众的健康，对于环境空气的监测一直局限于SO₂、NOx、PM₁₀等常规参数，而针对大气中碳氢化合物的监测一直处于空白，碳氢化合物属于挥发性有机物，挥发性有机物可有嗅味，有刺激性，而且有些化合物具有基因毒性，极易对人体造成伤害。相关的研究表明，挥发性有机物能引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等自觉症状，还可能影响消化系统，出现食欲不振、恶心等，严重时可损伤肝脏和造血系统，出现变态反应等。

碳氢化合物主要包括甲烷及非甲烷总烃。甲烷是目前公认的温室气体，导致全球变暖，最新的方式是以20年来计算，得出甲烷的温室效应比二氧化碳强72倍，实现对甲烷的监测是目前进行温室气体监测的重要内容之一。非甲烷总烃通常是指除甲烷以外的所有可挥发的碳氢化合物(其中主要是C₂～C₈)，大气中的非甲烷总烃超过一定浓度，除直接对人体健康有害外，在一定条件下经日光照射还能产生光化学烟雾，对环境和人类造成危害。

对于碳氢化合物的监测一般采用经典的色谱的方法，需要复杂的管路设计及阀控技术，此种方式的实现相对要求较高，易出现熄火等问题，对于操作人员技术要求相对较高。因此需要开发研制易于实现的大气碳氢化合物在线分析仪，实现碳氢化合物的简单快速检测。本发明通过研制新型分离技术实现甲烷、非甲烷总烃及碳氢化合物总烃的监测，改变了传统的色谱分离方法，实现大气中碳氢化合物的实时在线简单准确监测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是研制一种能够改变传统的色谱分离方法，实现甲烷、非甲烷总烃及碳氢化合物总烃的分别监测，适用于环境空气、温室气体以及垃圾填埋、化工园区、垃圾焚烧等场所空气自动监测的新型的大气碳氢化合物在线分析仪。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种大气碳氢化合物在线分析仪，由进样组件、动力提供组件、高温转化炉组件、检测器组件组成，进样组件在仪器的前端，进样组件上有采样溢出口、样气口、零气口与外界大气连通，进样组件与动力提供组件相连接，动力提供组件的输出端连接到高温转化炉组件，高温转化炉组件的输出端与检测器组件相连接。

上述大气碳氢化合物在线分析仪，所述进样组件为进样阀块，进样阀块内有样气气路、标气气路、零气气路，在样气气路和标气气路之间安装有采样校准阀，在标气气路和零气气路之间安装零标阀。

上述大气碳氢化合物在线分析仪，所述动力提供组件为采样泵或有压力的气体。

上述大气碳氢化合物在线分析仪，所述高温转化炉组件包括进气阀、出气阀和高温转化炉，高温转化炉由内装转化剂的不锈钢管、控温装置、保温层、高温转化炉外壳组成，保温层将内装转化剂的不锈钢管、控温装置包裹为一体，进气阀分别与出气阀和内装转化剂的不锈钢管相连通，出气阀与检测器组件相连接，进气阀和出气阀为可以定时切换的三通电磁阀。

上述大气碳氢化合物在线分析仪，所述检测器组件由几个流量控制阀及检测器组成，高温转化炉组件的出气口、燃气口、助燃气口分别通过流量控制阀与检测器相连接，流量控制阀为可调节电磁阀，检测器为氢火焰离子化检测器。

本发明的有益效果是：

本发明可实现环境大气中碳氢化合物的实时在线监测，可实现测定温室气体甲烷的在线监测，省略了其他色谱法在线碳氢化合物分析仪中色谱柱的选择及复杂的阀控技术，具有结构简单、运行周期长、监测数据快速准确、可以与中心控制站进行实时传输和控制、无污染等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的高温转化炉组件示意图。

图中标记如下：采样溢出口1、样气口2、零气口3、标气口4、样气出口5、样气入口6、燃气口7、助燃气口8、旁路排出口9、检测器排出口10、进样组件11、动力提供组件12、高温转化炉组件13、检测器组件14、氢火焰离子化检测器15、第一流量调节阀16a、第二流量调节阀16b、第三流量调节阀16c、采样校准阀17、零标阀18、第一限流装置19a、第二限流装置19b、第三限流装置19c、第四限流装置19d、机箱外壳20、转化剂21、保温层22、高温转化炉外壳23、控温装置24、进气阀25、出气阀26。

具体实施方式

本发明的检测过程是：样气经进气管路进入分析仪、一路经过高温转化炉，高温转化炉内装有转化剂，在150-250℃的条件下将气体中非甲烷总烃全部破坏掉，只检测剩余的甲烷；另一路不经过高温转化炉，含有监测气体中所有的物质即总碳氢化合物，通过电磁阀的定时切换，两路最终分别进入进行氢火焰离子化检测器检测，分别得到甲烷及总碳氢化合物的浓度，两路所得数值相减得到非甲烷总烃，检测过程中燃气（氢气）及助燃气（零空气）通过限流装置直接进入氢火焰离子化检测器。

本发明由进样组件11，动力提供组件12，高温转化炉组件13，检测器组件14组成。

图中显示，动力提供组件12为气体提供进入高温转化炉组件13，检测器组件14的动力，可为泵或在进气口本身为带有压力的气体。采样时，样气由样气口2进入进样组件11。在进样组件11中，采样溢出口1一般是封闭的，此时采样校准阀17常开。当进行零点校准时，零气从零气口3进入，此时采样校准阀17常闭，零标阀18常开；当进行标气校准时，标气由标气口4进入，此时采样校准阀17常闭，零标阀18常开闭。在进样组件11模块里通过阀的开闭控制不同的气体进入分析仪器。

图中显示，高温转化炉组件13包括进气阀25、出气阀26和高温转化炉。高温转化炉由内装转化剂21的不锈钢管、控温装置24、保温层22、高温转化炉外壳23组成，其中温控装置24安装到一不锈钢固定支架上，支架将装有转化剂21的不锈钢反应管及温控装置24固定于一体。在高温转化炉组件13中，气体经由进气阀25分两路，其中一路进入高温转化炉，在高温及转化剂21的条件下将非甲烷总烃破坏掉，只剩余甲烷。气体反应后经过出气阀26进入检测器组件14进行检测，此路检测结果为甲烷。另一路不经过高温转化炉，直接经过出气阀26进入检测器组件14进行检测，检测结果为总碳氢化合物，两路气体通过出气阀26的定时切换进行气路切换。二者相减得出非甲烷总烃。出气阀26为可切换的电磁阀。

高温转化炉可为各种形状，温度在（150-250）℃之间。

图中显示，在检测器组件14中氢气、零空气及样气通过流量控制结构进入氢火焰离子化检测器15进行检测，氢气为氢火焰离子化检测器15提供可燃气源，零空气为氢火焰离子化检测器15点火提供助燃气源。

图中显示，气体在进入检测器组件14经过一个第四限流装置19d，此时气体流量较大但只是为了增加响应时间。随后气体经过第一流量调节阀16a及第三限流装置19c调节后，一部分多余的样气通过旁路排出口9被排出，如果不排出多余的气体，则进入样气入口6的流量远大于后面氢火焰离子化检测器15需要的流量。多余气体排出后，剩余测试气体在高温转化炉组件13分两路进行切换后进入氢火焰离子化检测器15，分别进行甲烷/总碳氢化合物的检测，由检测器排出口10排出。

图中显示，氢气通过燃气口7经过第二流量调节阀16b调节流量进入氢火焰离子化检测器15，进行甲烷/总碳氢化合物的检测，由检测器排出口10排出。

图中显示，零空气通过助燃气口8经过第三流量调节阀16c调节流量进入氢火焰离子化检测器15，进行甲烷/总碳氢化合物的检测，由检测器排出口10排出。

图中显示，本发明的流量通过第一限流装置19a、第二限流装置19b、第三限流装置19c、第四限流装置19d的可调节电磁阀及压管结构进行控制，此电磁阀通过反馈电路调节阀的开闭程度以控制气体压力，将样气、燃气气路及助燃气气路压力控制在15-25psi之间，从而控制气路流量变化。

分析仪实时监测甲烷及总碳氢化合物数据，通过GPRS按照约定的协议发送到中心站监控平台，同时中心站监控平台通过GPRS向分析仪发送命令，实现对分析仪的控制。中心站监控平台采集远程监测数据，并进行分析、对比，判断变化趋势，及时上报监测结果。

Claims

1.一种大气碳氢化合物在线分析仪，其特征在于：它由进样组件（11）、动力提供组件（12）、高温转化炉组件（13）、检测器组件（14）组成，进样组件（11）在仪器的前端，进样组件（11）上有采样溢出口（1）、样气口（2）、零气口（3）与外界大气连通，进样组件（11）与动力提供组件（12）相连接，动力提供组件（12）的输出端连接到高温转化炉组件（13），高温转化炉组件（13）的输出端与检测器组件（14）相连接。

2.根据权利要求1所述的大气碳氢化合物在线分析仪，其特征在于：所述进样组件（11）为进样阀块，进样阀块内有样气气路、标气气路、零气气路，在样气气路和标气气路之间安装有采样校准阀（17），在标气气路和零气气路之间安装零标阀（18）。

3.根据权利要求1或2所述的大气碳氢化合物在线分析仪，其特征在于：所述动力提供组件（12）为采样泵或有压力的气体。

4.根据权利要求3所述的大气碳氢化合物在线分析仪，其特征在于：所述高温转化炉组件（13）包括进气阀（25）、出气阀（26）和高温转化炉，高温转化炉由内装转化剂（21）的不锈钢管、控温装置（24）、保温层（22）、高温转化炉外壳（23）组成，保温层（22）将内装转化剂（21）的不锈钢管和控温装置（24）包裹为一体，进气阀（25）分别与出气阀（26）和内装转化剂（21）的不锈钢管相连通，出气阀（26）与检测器组件（14）相连接，进气阀（25）和出气阀（26）为可以定时切换的三通电磁阀。

5.根据权利要求4所述的大气碳氢化合物在线分析仪，其特征在于：所述检测器组件（14）由几个流量控制阀及检测器组成，高温转化炉组件（13）的出气口、燃气进口（7）、助燃气进口（8）分别通过流量控制阀与检测器相连接，流量控制阀为可调节电磁阀，检测器为氢火焰离子化检测器（15）。