CN103091416A - 气体分析系统及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种气体分析系统，包括：取样单元，用于取样待测环境中的被测气体，并传送到传输单元；传输单元，用于维持所述被测气体的温度，并传送到降温单元；降温单元，用于降低传输单元传送来的被测气体的温度；吸附单元，用于选择性地吸附从降温单元传送来的被测气体中的待测组分；加热单元，用于加热所述吸附单元；吹扫单元，用于将加热后的吸附单元内的所述待测组分吹进检测单元；检测单元，所述检测单元用于检测所述待测组分的含量。本发明具有稳定性好、通用性好、可有效降低信号波动、有利于提高后续检测准确度等优点。

Description

气体分析系统及其工作方法
技术领域
本发明涉及气体分析，特别涉及气体分析系统及其工作方法。
背景技术
采用在线色谱技术进行垃圾焚烧气中有机物在线检测过程中，由于垃圾焚烧气中含有大量的水蒸气，约占气体体积分数的10％～30％，水蒸气进入色谱仪中容易引起色谱柱流失，缩短色谱柱的使用寿命；与垃圾焚烧气中的腐蚀性气体冷凝后，产生酸性液体，容易腐蚀仪器内部管路。导致仪器需要经常维护，和更换零部件，不利于仪器的长期在线分析检测。
现有技术解决方法：
1、半导体制冷除水，将分析气体降温至4℃进行除水，该方法适用于沸点较低的样品分析处理中，在烟气有机物分析中，有机物总类较多，样品沸点范围较宽，从180℃炉气温度降至低温后，会造成有机物的大量损失，尤其是沸点较高的物质，损失会更大；
2、Nafion管除水，Nafion管是一种特殊的材料，最高使用温度可达120℃，可将样品干燥至100℃，要干燥至常温条件时，需要使用另外一根常温Nafion管进行二次干燥，同样会引起高沸点物质的损失，且常温条件下Nafion管对部分有机物具有一定的吸附残留，会造成一定的背景干扰；
3、氯化锂干燥管，采用无水氯化锂填料的干燥管在100℃下对样品进行干燥，干燥后将氯化锂干燥管升温至300℃反吹，将氯化锂干燥管进行老化处理。但该干燥装置使用过程中容易结块，堵塞气路，且烟气中含有部分无机类气体，在水蒸汽作用下容易与氯化锂发生反应，造成干燥装置失活。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种稳定性好、检测准确的气体分析系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种气体分析系统，所述气体分析系统包括：
取样单元，所述取样单元用于取样待测环境中的被测气体，并传送到传输单元；
传输单元，所述传输单元用于维持所述被测气体的温度，并传送到降温单元；
降温单元，所述降温单元用于降低传输单元传送来的被测气体的温度；
吸附单元，所述吸附单元用于选择性地吸附从降温单元传送来的被测气体中的待测组分以及在被加热单元解热时释放出所述待测组分；
加热单元，所述加热单元用于加热所述吸附单元；
吹扫单元，所述吹扫单元用于将加热后的吸附单元内的所述待测组分吹进检测单元；
检测单元，所述检测单元用于检测所述待测组分的含量。
根据上述的分析系统，优选地，所述吸附单元内填充Tenax TA或Tenax GR。
根据上述的分析系统，可选地，所述待测组分是挥发性有机物。
根据上述的分析系统，优选地，通过所述降温单元后的被测气体的温度高于95度。
根据上述的分析系统，可选地，所述吹扫单元包括：
第一切换模块，所述第一切换模块用于使所述吸附单元的输入端选择性地连通所述传输单元、第一端；
第二切换模块，所述第二切换模块用于使所述吸附单元的输出端选择性地连通外界或第二端；
所述检测单元连通所述第一端或第二端。
根据上述的分析系统，优选地，所述待测环境为垃圾焚烧中的烟道或烟囱。
根据上述的分析系统，优选地，所述传输单元采用惰性化处理的不锈钢管道。
本发明的目的是通过以下技术方案实现：
根据上述的分析系统的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
(A1)取样单元工作，待测环境内的被测气体进入传输单元并被维持一定的温度；
(A2)降温单元降低传输单元传送来的被测气体的温度，防止液态水的出现；
(A3)降温后的被测气体进入吸附单元，被测气体中的待测组分被吸附，其它组分排走；
(A4)关闭吸附单元与外界的连通，加热所述吸附单元至200度以上，所述待测组分释放出来；
(A5)吹扫气体将所述吸附单元内的所述待测组分吹出，并输送到检测单元；
(A6)检测单元分析所述待测组分的含量。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、适用高温条件下去除有机物中的水蒸气和腐蚀性气体，特别适用于垃圾焚烧场合下气体监测；
2、装置简单，长期稳定性好；
3、可依据待分析的组分性质选择不同的吸附填料，如Tenax TA、TenaxGR等，具有一定的选择性。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例1的工作方法的流程图；
图2是根据本发明实施例2的分析系统的结构简图。
具体实施方式
图1、2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
本发明实施例的气体分析系统，所述分析系统包括：
取样单元，所述取样单元用于取样待测环境中的被测气体，并传送到传输单元；所述取样单元通常包括取样探头、抽气泵，取样探头安装在烟道、烟囱等待测环境中，抽气泵采用隔膜泵、射流泵等器件；
传输单元，所述传输单元用于维持所述被测气体的温度，并传送到降温单元；优选地，所述传输单元可采用惰性化处理的不锈钢管道；
降温单元，所述降温单元用于降低传输单元传送来的被测气体的温度；所述降温单元可采用热交换器等器件，用于将被测气体的温度降到吸附单元可承受的温度区间内，且最好高于水的沸点(加入所有少量的液态水析出，也可以接受，因此少量的液态水会被气流带走)，如100度、95度；
吸附单元，所述吸附单元用于选择性地吸附从降温单元传送来的被测气体中的待测组分以及在被加热单元解热时释放出所述待测组分；根据待测组分去选择吸附单元，如要检测挥发性有机物，则选择Tenax TA或Tenax GR作为填料；
加热单元，所述加热单元用于加热所述吸附单元，以使吸附单元吸附的待测组分在加热的环境下释放出来，加热温度应高于200度；
吹扫单元，所述吹扫单元用于将加热后的吸附单元内的所述待测组分吹进检测单元；
检测单元，所述检测单元用于检测所述待测组分的含量。所述检测单元可采用气体传感器、光谱分析仪器、色谱分析仪器等装置。
根据上述的分析系统，可选地，所述吹扫单元包括：
第一切换模块，所述第一切换模块用于使所述吸附单元的输入端选择性地连通所述传输单元、第一端；
第二切换模块，所述第二切换模块用于使所述吸附单元的输出端选择性地连通外界或第二端；第一和第二切换模块都可以采用三通电磁阀或其它切换器件；
所述检测单元连通所述第一端或第二端。
图1示意性地给出了本发明实施例的分析系统的工作方法的流程图，如图1所示，所述工作方法包括以下步骤：
(A1)取样单元工作，待测环境内的被测气体进入传输单元并被维持一定的温度；
(A2)降温单元降低传输单元传送来的被测气体的温度，防止液态水的出现；
(A3)降温后的被测气体进入吸附单元，被测气体中的待测组分被吸附，其它组分排走；
(A4)关闭吸附单元与外界的连通，加热所述吸附单元，所述待测组分释放出来；
(A5)吹扫气体将所述吸附单元内的所述待测组分吹出，并输送到检测单元；
(A6)检测单元分析所述待测组分的含量。
根据本发明实施例1达到的益处在于：
实施例2：
根据本发明实施例1的分析系统和方法在垃圾焚烧气中高沸点有机物在线检测中的应用例。
图1示意性地给出了本发明实施例的气体分析系统的结构简图，如图1所示，取样单元采用采样探头21、高温采样泵22，所述采样探头安装在烟囱11上，具有过滤功能，所述高温采样泵22设置在吸附单元61的下游，用于抽出烟囱11内的烟气。输送单元31采用惰性化处理的不锈钢管道，外围采用电加热以伴热管道内的烟气，使得烟气温度达到烟囱内的180度。降温单元41采用热交换器，使得降温后的烟气温度为100度，不低于水的沸点，从而避免液态水的出现。为了吸附有机物，在吸附单元内填充Tenax GR。同时在吸附单元61的外围设置电伴热器件，用于加热吸附单元61以释放出有机物，加热温度高于200度，保证吸附的有机物的充分释放。吹扫单元包括第一三通阀51、第二三通阀52及气源，所述第一三通阀51设置在降温单元和吸附单元之间，用于使烟气、吹扫气体选择性地进入吸附单元，所述第二三通阀52设置在所述吸附单元61和检测单元71之间，使得选择性地使吸附单元61内除去有机物的烟气排出，或者使吹扫气和有机物的混合气进入检测单元71。检测单元71采用色谱分析模块。

Claims (8)

1.一种气体分析系统，所述气体分析系统包括：
取样单元，所述取样单元用于取样待测环境中的被测气体，并传送到传输单元；
传输单元，所述传输单元用于维持所述被测气体的温度，并传送到降温单元；
降温单元，所述降温单元用于降低传输单元传送来的被测气体的温度；
吸附单元，所述吸附单元用于选择性地吸附从降温单元传送来的被测气体中的待测组分以及在被加热单元解热时释放出所述待测组分；
加热单元，所述加热单元用于加热所述吸附单元；
吹扫单元，所述吹扫单元用于将加热后的吸附单元内的所述待测组分吹进检测单元；
检测单元，所述检测单元用于检测所述待测组分的含量。
2.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于：所述吸附单元内填充TenaxTA或Tenax GR。。
3.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于：所述待测组分是挥发性有机物。
4.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于：通过所述降温单元后的被测气体的温度高于95度。
5.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于：所述吹扫单元包括：
第一切换模块，所述第一切换模块用于使所述吸附单元的输入端选择性地连通所述传输单元、第一端；
第二切换模块，所述第二切换模块用于使所述吸附单元的输出端选择性地连通外界或第二端；
所述检测单元连通所述第一端或第二端。
6.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于：所述待测环境为垃圾焚烧中的烟道或烟囱。
7.根据权利要求1所述的分析系统，其特征在于：所述传输单元采用惰性化处理的不锈钢管道。
8.根据权利要求1-7任一所述的分析系统的工作方法，所述工作方法包括以下步骤：
(A1)取样单元工作，待测环境内的被测气体进入传输单元并被维持一定的温度；
(A2)降温单元降低传输单元传送来的被测气体的温度，防止液态水的出现；
(A3)降温后的被测气体进入吸附单元，被测气体中的待测组分被吸附，其它组分排走；
(A4)关闭吸附单元与外界的连通，加热所述吸附单元，所述待测组分释放出来；
(A5)吹扫气体将所述吸附单元内的所述待测组分吹出，并输送到检测单元；
(A6)检测单元分析所述待测组分的含量。
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