CN105865855B - 一种用于二恶英在线检测的烟气采样净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有机污染物检测技术，旨在提供一种用于二恶英在线检测的烟气采样净化系统。该系统包括用于采集烟气样本的采样设备，采样设备通过伴热管线依次连接冷凝除水组件、调节阀、流量计和采样泵，采样泵的排放口通大气；所述伴热管线与温控装置连接，以实现温度控制。本发明可以实现普通采样泵提供抽气动力将高温烟气以分流的方式净化浓缩并连续不断地提供给后续检测系统，最终实现二恶英实时在线检测。本发明很好地克服了长期以来采样检测技术的缺点，可以快速及时地反映烟气中二恶英的排放浓度。

Description

一种用于二恶英在线检测的烟气采样净化系统

技术领域

本发明涉及有机污染物检测技术，特别涉及用于二恶英在线检测的烟气采样净化系统。

背景技术

二恶英属于痕量级物质，要准确检测出烟气中二恶英的浓度，具有很高的技术难度。现今对二恶英的检测主要采用的是现场采集样品后进行离线分析，采集得到的样品须经过繁琐复杂的样品预处理过程后，用高分辨气相色谱/高分辨质谱联用仪(HRGC/HRMS)分析结果。离线分析测量周期通常需要1到2周时间，耗时严重，化学试剂费用以及人工成本昂贵，并且分析结果具有延迟性无法对现场工况提供实时的指导作用，难以广泛地开展二恶英的检测工作，同时也制约着全面有限地控制二恶英排放。

二恶英在线检测实现的一个关键因素是能够选择与二恶英具有一定相关性的指示物。由于二恶英的数量级过低，通常在线检测技术手段是实时在线检测烟气中与二恶英浓度存在良好相关性的高于二恶英数量级的指示物，来反映出二恶英的实时排放情况。目前研究发现较为合适的指示物多为氯苯、氯酚等氯代环状有机分子，而这类有机物尤其是低氯代的挥发性强，采样中损失大。实时采样的烟气成分非常复杂，既包含有常规污染物如CO、HCl，也含有一定数量的不完全燃烧产物(PICs)、氯代小分子化合物、氯代芳香化合物、多氯联苯、二恶英等有机污染物。虽然氯苯、氯酚等物质在烟气中的浓度相比二恶英，高出两个数量级，可达到PPM级，但要保持烟气中实际浓度情况，不受烟气中其他成分干扰，连续不断地进入在线检测装置中检测，仍具有很大的难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于二恶英在线检测的烟气采样净化系统。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种用于二恶英在线检测的烟气采样净化系统，包括用于采集烟气样本的采样设备；所述采样设备通过伴热管线依次连接冷凝除水组件、调节阀、流量计和采样泵，采样泵的排放口通大气；所述伴热管线与温控装置连接，以实现温度控制。

本发明中，在采样设备出口的伴热管线上设有三通，三通的一个接口通过伴热管线接至预浓缩仪。

本发明中，还包括带加热功能的过滤器，能滤过的颗粒物粒径为0.1μm以下；过滤器的入口与采样设备出口相接，过滤器的出口与冷凝除水组件相接。

本发明中，所述采样设备是采样枪；采样枪包括采样气入口、采样气出口、反吹气入口、初级过滤器和温控加热部件；初级过滤器为陶瓷滤芯，能滤过的颗粒物粒径为1.0μm以下。

本发明中，所述冷凝除水组件由冷凝管与多个干燥器串联组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明可以实现普通采样泵提供抽气动力将高温烟气以分流的方式净化浓缩并连续不断地提供给后续检测系统，最终实现二恶英实时在线检测。

2、本发明很好地克服了长期以来采样检测技术的缺点，可以快速及时地反映烟气中二恶英的排放浓度。

附图说明

图1为烟气采集和过滤设备示意图。

图2为采样泵组和预浓缩仪示意图。

图中附图标记：采样枪1、温控器2、过滤器3、冷凝管4、干燥器5、调节阀6、流量计7、采样泵8、预浓缩仪9。

具体实施方式

如图1所示，本发明用于二恶英在线检测的烟气采样净化系统包括用于采集烟气样本的采样枪1；采样枪1通过伴热管线依次连接过滤器3、冷凝除水组件、调节阀6、流量计7和采样泵8，采样泵8的排放口通大气。过滤器3与冷凝除水组件之间的伴热管线上设有三通，三通的一个接口通过伴热管线接至预浓缩仪9。冷凝除水组件由冷凝管4与多个干燥器5串联组成。本发明所述伴热管线和带加热功能的过滤器3均由独立的温控器2实现温度控制。采样枪1包括采样气入口、采样气出口、反吹气入口、初级过滤器和温控加热部件，温控加热部件与独立的温控器相连；初级过滤器为陶瓷滤芯，能滤过的颗粒物粒径为1.0μm以下。

使用方法说明：

采样泵8工作产生连续的抽气动力，调节阀6根据流量计7调节到所需的抽气流量。采样点的高温烟气从采样枪1的采样气体入口进入，经过初级过滤器(温度控制在150℃)除去烟气中的焦油、粉尘等杂质，将烟气净化到颗粒物粒径1.0μm以下，经过150℃温控下的伴热管线输送到过滤器3(温度控制在150℃)，将烟气再次净化到颗粒物粒径0.1μm以下，之后经过分流三通，一路进入预浓缩仪9，一路经过冷凝除水组件，将高温烟气水经冷凝降温至室温后干燥除水，再经过调节阀6、流量计7，与采样泵8的抽气端连接。与采样泵8相连的气体管路为采样气体总路，为分流三通前端提供抽气动力和总流量调控。预浓缩仪9所在气体支路为最终的二恶英在线检测采样用气支路，用预浓缩仪9的流量控制，采集浓缩供后续检测仪器使用。

本发明中，采用了伴热管线、带加热功能的过滤器3、采样枪1的温控加热部件的设计，其目的都是为了保证烟气以高温状态采集进入预浓缩仪，防止烟气内目标有机物的损失。所有的加热部件都各自安装有一套温控装置(为温度控制器-固态继电器的组合)，调控恒温。其中，伴热管线为不锈钢316SS材质，保证良好的温度稳定和气体长距离运输。过滤器3采用不锈钢外壳和空心圆柱型玻璃纤维滤芯，滤芯对0.1μm以下的颗粒物过滤效率可以达到99％。采用压力式固定方式，烟气从过滤器3入口进入滤芯内侧后穿过滤芯过滤到达外侧，再从出口排除，保证充分的过滤接触面积。同时不锈钢外壳有加热功能，防止烟气冷凝损失，可采用AtmoSeal公司的FPD型号产品。

冷凝除水组件将高温的烟气冷凝降温再干燥满足采样泵8的使用要求。采样泵8和调节阀6、流量计7组合，提供连续的抽气动力，并调节抽气流量范围。分流三通用于实现高温烟气进样支路与冷凝除水后烟气抽气总路的组合。预浓缩仪9调节高温烟气进样支路的流量即采样流量并在固定可调的浓缩比下，进行浓缩。

本发明中，除尘处理后的采样气体进入到预浓缩仪9中。预浓缩仪9装载了吸附介质，在低温下吸附采样气体中绝大部分的二恶英指示物分子；当吸附完成后，预浓缩仪9快速升温，使得吸附介质中的指示物分子在极短时间内迅速地脱离，随着少量载气快速流出预浓缩仪9进入后续分析步骤。经过这样一个吸附/脱附的过程，烟气中原本含量极低的指示物分子得到了浓缩，浓度可以提升2至3个数量级，进而大大增强检测信号，提高了整个系统的检测限。本发明中的预浓缩仪9装载两组平行的吸附介质，当其中一组处于吸附状态时，另一组则处于脱附状态，从而提高采样与检测的效率。本发明中的预浓缩仪9可采用Marks公司生产的TT24-7型号产品。

Claims (3)

1.一种用于二恶英在线检测的烟气采样净化系统，包括用于采集烟气样本的采样设备；其特征在于，所述采样设备通过伴热管线依次连接冷凝除水组件、调节阀、流量计和采样泵，采样泵的排放口通大气；所述伴热管线与温控装置连接，以实现温度控制；

在采样设备出口的伴热管线上设有三通，三通的一个接口通过伴热管线接至预浓缩仪；预浓缩仪装载两组平行的吸附介质，当其中一组处于吸附状态时，另一组则处于脱附状态，以提高采样与检测的效率；

该系统还包括带加热功能的过滤器，过滤器由不锈钢外壳和空心圆柱型玻璃纤维滤芯制成，对0.1μm以下的颗粒物过滤效率达到99%；过滤器的入口与采样设备出口相接，过滤器的出口与冷凝除水组件相接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述采样设备是采样枪；采样枪包括采样气入口、采样气出口、反吹气入口、初级过滤器和温控加热部件；初级过滤器为陶瓷滤芯，能滤过的颗粒物粒径为1.0μm以下。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷凝除水组件由冷凝管与多个干燥器串联组成。