CN106872719A - 一种高效的挥发性有机物在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效的挥发性有机物在线监测系统，包括采样探头系统、反吹系统、预处理系统、在线色谱仪、PLC控制系统、氢气发生器、空气发生器、高纯氮气发生器、数据处理系统和数据采集仪,所述在线色谱仪与数据处理系统通讯连接，所述数据处理系统分别与数据采集仪和PLC控制系统通讯连接，所述PLC控制系统分别与采样探头系统、反吹系统、预处理系统、氢气发生器、空气发生器、高纯氮气发生器和DCS通讯连接。本发明不但能够准确的测量出废气中含有挥发性有机物的含量值，并且还能够有效的吹除附着在探头内部以及过滤器外侧的灰尘，并且还能够避免产生冷凝水，有效的提高了测量的准确度，同时整个处理周期较短。

Description

一种高效的挥发性有机物在线监测系统

技术领域

本发明涉及在线监测系统技术领域，特别涉及到一种高效的挥发性有机物在线监测系统。

背景技术

随着经济的发展，企业种类越来越多，而在众多企业中，有些企业的排放物会严重的污染环境，例如炼油企业、制药企业、喷涂企业、化工企业、汽车企业、半导体企业、制革企业、铸造企业以及油品的存储、运输和加油站等各个领域，排放的废气中含有大量的苯系物或非甲烷总烃或其他特征的挥发性有机物，企业人员为了能够降低废气中的挥发性有机物的含量，在排放废气的烟道内安装了废气处理装置，废气处理装置的设置虽然降低了废气中挥发性有机物的含量，但是难以清楚的了解挥发性有机物在废气中的实际含量值，企业人员在废气处理装置的出气口处设置了用于监测废气中含有挥发性有机物的含量的在线监测系统。

现有技术的挥发性有机物在线检测系统存在以下几点不足：1.挥发性有机物在线检测系统的采样探头系统通过探头进行采集，由于探头的温度较低，在采集样气过程中，难免会有液态水形成，进而还需要设置除水环节，而挥发性有机物在除水环节中极易损失，严重影响了测量的准确度；2.采样探头系统的探头以及过滤器在采样过程中极易堵塞，严重影响了采样探头系统的采样工作，给采样探头的采样工作带来了较大的不便；3.现有技术用于挥发性有机物在线检测系统的反吹系统吹设在探头内部以及过滤器外侧的空气绝大部分为冷空气，极易产生冷凝水，严重影响了测量的准确度；4.现有技术用于挥发性有机物在线检测系统的预处理系统整体结构复杂，整个预处理周期较长，不但影响了测量的准确度，并且还降低了测量效率，给整个在线检测系统的检测工作带来了较大的不便。

然而针对现有技术的不足，研发者有必要研制一种设计合理、结构紧凑、不但能够准确的测量出废气中含有挥发性有机物的含量值，并且还能够有效的吹除附着在探头内部以及过滤器外侧的灰尘，并且还能够避免产生冷凝水，有效的提高了测量的准确度，同时整个处理周期较短，提高了测量的准确度和测量效率的高效的挥发性有机物在线监测系统。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明目的提供了一种设计合理、结构紧凑、不但能够准确的测量出废气中含有挥发性有机物的含量值，并且还能够有效的吹除附着在探头内部以及过滤器外侧的灰尘，并且还能够避免产生冷凝水，有效的提高了测量的准确度，同时整个处理周期较短，提高了测量的准确度和测量效率的高效的挥发性有机物在线监测系统。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案来实现的：

一种高效的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于，包括采样探头系统、反吹系统、预处理系统、在线色谱仪、PLC控制系统、氢气发生器、空气发生器、高纯氮气发生器、数据处理系统和数据采集仪；

所述采样探头系统的进气口与废气处理装置的出气口相连通，所述采样探头系统的出气口通过伴热管分别与预处理系统和在线色谱仪的进气口相连通；

所述反吹系统与采样探头系统相连通，用于吹扫粘附在采样探头系统的探头内部以及过滤器外侧的灰尘；

所述氢气发生器、空气发生器以及高纯氮气发生器的出气口分别与在线色谱仪相连通，用于为在线色谱仪提供氢气、空气以及氮气；

所述在线色谱仪与数据处理系统通讯连接，所述数据处理系统分别与数据采集仪和PLC控制系统通讯连接，所述PLC控制系统分别与采样探头系统、反吹系统、预处理系统、氢气发生器、空气发生器、高纯氮气发生器和DCS通讯连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述采样探头系统包括探头壳体，在所述探头壳体上分别设有采样接头、全程标定接头和反吹接头，在所述探头壳体内部设有探头座，在所述探头座上设有过滤器，在废气处理装置的出气口处设有用于采集样气的探头，所述探头的出气口与过滤器的进气口相连通，所述过滤器的出气口分别与采样接头和全程标定接头相连通，在所述探头座上设有探头加热块，所述探头加热块分布在过滤器四周，在所述探头加热块上且位于过滤器的位置开设有反吹口，所述反吹口与反吹接头相连通，在所述探头座上还设有用于控制探头加热块温度的温控器，所述控制器与PLC控制系统通讯连接。

在本发明的一个优选实施例中，在过滤器的出气口与采样接头连接的管道上设有采样阀，所述采样阀与PLC控制系统通讯连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述反吹系统包括反吹箱，在所述反吹箱内设有储气罐，在所述储气罐的上部分别设有进气口和出气口，所述储气罐的进气口与能够产生无油、无尘的洁净空气的空气发生器相连通，所述储气罐的出气口与采样探头系统的反吹接头相连通，在所述储气罐的外周面上包覆有加热袋，所述加热袋与PLC控制系统通讯连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述储气罐的进气口通过进气管道与能够产生无油、无尘的洁净空气的空气发生器相连通，在所述进气管道上依次设有止回阀、减压阀和压缩空气阀，所述止回阀分布在靠近储气罐的进气口的一端处。

在本发明的一个优选实施例中，所述储气罐的出气口通过出气管道与采样探头系统的反吹接头相连通，在所述出气管道上设有反吹电磁阀，所述反吹电磁阀与PLC控制系统通讯连接。

在本发明的一个优选实施例中，在所述储气罐的下部设有排水口，在所述排水口上设有排水阀。

在本发明的一个优选实施例中，所述预处理系统包括设置在分析柜内部用于对样气进行预处理的样气预处理系统和用于对标气进行预处理的标气预处理系统；

所述样气预处理系统包括降温螺旋管、排水瓶、采样泵、预抽电磁阀和采样流量计，所述降温螺旋管的进气口通过伴热管与采样探头系统的采样接头相连通，在连通降温螺旋管的进气口与采样探头系统的采样接头的伴热管上设有采样手动阀，所述降温螺旋管的出气口与排水瓶的进气口相连通，所述排水瓶的出气口与采样泵的进气口相连通，所述采样泵的出气口分别与预抽电磁阀和采样流量计相连通，所述采样泵、预抽电磁阀和采样流量计均与PLC控制系统通讯连接；

所述标气预处理系统包括近标调节阀、全标调节阀和全标流量计，所述近标调节阀与全标调节阀的进气口分别与标气罐相连通，所述近标调节阀的出气口通过伴热管与采样探头系统的采样接头相连通，所述全标调节阀的出气口与全标流量计的进气口相连通，所述全标流量计的出气口与采样探头系统的全程标定接头相连通，所述近标调节阀、全标调节阀和全标流量计均与PLC控制系统通讯连接。

在本发明的一个优选实施例中，在所述降温螺旋管上设有降温风扇，所述降温风扇与PLC控制系统通讯连接。

在本发明的一个优选实施例中，在所述排水瓶的下端开设有出液口，在所述出液口上设有蠕动泵，所述蠕动泵与PLC控制系统通讯连接。

与现有技术相比，本发明具有以下几点优点：

1.在探头座上设有探头加热块，探头在采集样气过程中，探头加热块将其加热到120℃，避免液态水的形成，能够准确的测量出废气中含有挥发性有机物的含量值，该系统与样气接触的部分均采用不锈钢材料加工而成，在高温调节下抗腐蚀性能较强；

2.储气罐的进气口与能够产生无油、无尘的洁净空气的空气发生器相连通，储气罐的出气口与采样探头系统的反吹接头相连通，采用此种结构能够有效的吹除附着在探头内部以及过滤器外侧的灰尘，在储气罐的外周面上包覆有加热袋，加热袋用于给储气罐内部的压缩空气进行加热，加热后的空气吹扫在探头内部以及过滤器外侧时，不会产生冷凝水，有效的提高了测量的准确度；

3.整体结构较为紧凑，整个处理周期较短，不但提高了测量的准确度，并且还提高了测量效率，给整个在线检测系统的检测工作带来了较大的便利。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的采样探头系统的结构示意图。

图3为本发明的反吹系统的结构示意图。

图4为本发明的预处理系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参照图1所示，图中给出的一种高效的挥发性有机物在线监测系统，包括采样探头系统100、反吹系统200、预处理系统300、在线色谱仪400、PLC控制系统500、氢气发生器600、空气发生器700、高纯氮气发生器800、数据处理系统900和数据采集仪1000。

采样探头系统100的进气口与废气处理装置的出气口相连通，采样探头系统100的出气口通过伴热管分别与预处理系统300和在线色谱仪400的进气口相连通。

反吹系统200与采样探头系统100相连通，用于吹扫粘附在采样探头系统100的探头内部以及过滤器外侧的灰尘。

氢气发生器600、空气发生器700以及高纯氮气发生器800设置在气源柜1500内，氢气发生器600、空气发生器700以及高纯氮气发生器800的出气口分别与在线色谱仪400相连通，用于为在线色谱仪400提供氢气、空气以及氮气。

在线色谱仪400与数据处理系统900通讯连接，数据处理系统900分别与数据采集仪1000和PLC控制系统500通讯连接，数据采集仪1000将接收到的数据传送至环保局1300，PLC控制系统500分别与采样探头系统100、反吹系统200、预处理系统300、氢气发生器600、空气发生器700、高纯氮气发生器800和DCS1200通讯连接，预处理系统300、在线色谱仪400、PLC控制系统500和数据处理系统900均设置在分析柜1400内。

参照图2所示，采样探头系统包括探头壳体1010，在探头壳体1010上分别设有采样接头1011、全程标定接头1012和反吹接头1013。

在探头壳体1010内部设有探头座1020，在探头座1020上设有过滤器1030，在烟道1100的废气处理装置的出气口处设有用于采集样气的探头1040，在探头1040上设有用于检测其温度的温度传感器。

探头1040的出气口与过滤器1030的进气口相连通，过滤器1030的出气口通过管道1070、1080分别与采样接头1011和全程标定接头1012相连通，在过滤器1030的出气口与采样接头1011连接的管道上设有采样阀1071，采样阀1071与PLC控制系统通讯连接。

在探头座1020上设有探头加热块1050，探头加热块1050分布在过滤器1030四周，在探头加热块1050上且位于过滤器1030的位置开设有反吹口1051，反吹口1051通过管道1090与反吹接头1051相连通，在探头座1020上还设有用于控制探头加热块1050温度的温控器1060，控制器1060与温度传感器分别与PLC控制系统500通讯连接。

过滤器1030的设置主要用于过滤出废气中颗粒大于5μm的粉尘，更换过滤器1030时，只需要松开螺母，可将其从探头加热块1050内部拉出，大大缩短了维修更换时间，并降低了维修人员的劳动强度。

探头1040在采集样气过程中，探头加热块1050将其加热到120℃，避免液态水的形成，能够准确的测量出废气中含有挥发性有机物的含量值，当探头1040的温度值小于120℃时，温度传感器将探测的温度信号发送至PLC控制系统500，PLC控制系统500控制温度器1060工作，使探头加热块1050温度升高，从而将探头1040加热至120℃。

参照图3所示，反吹系统包括反吹箱2010，在反吹箱2010内设有储气罐2020，储气罐2020用来储存反吹需要的压缩空气。

在储气罐2020的上部分别设有进气口2021和出气口2022，储气罐2020的进气口2021通过进气管道2040与能够产生无油、无尘的洁净空气的空气发生器相连通，在进气管道2040上依次设有止回阀2041、减压阀2042和压缩空气阀2043，止回阀2041分布在靠近储气罐2020的进气口2021的一端处，止回阀2041的设置用于防止进入储气罐2020的压缩空气返回。

储气罐2020的出气口2022通过出气管道2050与采样探头系统的反吹接头相连通，在出气管道2050上设有反吹电磁阀2051，反吹电磁阀2051与PLC控制系统500通讯连接，反吹电磁阀2051通过PLC控制系统500控制储气罐2020的压缩空气吹扫附着在过滤器外侧和探头内部的粉尘。

在储气罐2020的外周面上包覆有加热袋2030，加热袋2030与PLC控制系统500通讯连接，加热袋300用于给储气罐200内部的压缩空气进行加热，加热后的空气吹扫在探头内部以及过滤器外侧时，不会产生冷凝水，有效的提高了测量的准确度。

在储气罐2020的下部设有排水口2023，在排水口2023上设有排水阀2060，当系统停止运行检修时，打开排水阀2060，把储气罐2020里的压缩空气少量的冷凝水排除，有效的提高了该反吹系统的实用性能。

参照图4所示，预处理系统包括设置在分析柜内部用于对样气进行预处理的样气预处理系统和用于对标气进行预处理的标气预处理系统。

样气预处理系统包括降温螺旋管3110、排水瓶3120、采样泵3140、预抽电磁阀3150和采样流量计3160，降温螺旋管3110用于将样气冷却到环境温度，排水瓶3120用于将降温螺旋管内的液态水搜集储存，采用薄膜式原理，采样泵3140为防腐型结构，用来采取废气样，是个真空泵，采样时稳定运行，运行时流量大，保持数据的实时性和有效性。

预抽电磁阀3150为不锈钢阀，采样状态的前90秒为打开状态，90秒之后为关闭状态，由于在空气反吹探头的粉尘后，探头气路内含有大量的空气，打开预抽电磁阀3150，空气快速的被抽掉，原废气迅速进入在线色谱仪400内，使系统的监测数据的时效性和有效性大大提高，采样流量计用于显示采样流量的大小，通过该流量计上的调节阀调节流量的大小，采样时调节到2-4L/min。

降温螺旋管3110的进气口通过伴热管3170与采样探头系统100的采样接头相连通，在连通降温螺旋管3110的进气口与采样探头系统的采样接头的伴热管3170上设有采样手动阀3171，采样手动阀3171采样运行时打开，近端标定时关闭，降温螺旋管3110的出气口与排水瓶的进气口相连通，排水瓶3120的出气口与采样泵3140的进气口相连通，采样泵3140的出气口分别与预抽电磁阀3150和采样流量计3160相连通，采样泵3140、预抽电磁阀3150和采样流量计3160均与PLC控制系统500通讯连接。

标气预处理系统包括近标调节阀3210、全标调节阀3220和全标流量计3230，通过近标调节阀3210能够调节色谱就地标定的标气气流量的大小，通过全标调节阀3220能够调节色谱全程标定的标气气流量的大小，全标流量计3230用于显示经过色谱分析的样气流量的大小，通过全标流量计上的调节阀调节流量的大小，确保全程标定时的标气流量要与采样时的流量大小一致。

近标调节阀3210与全标调节阀3220的进气口分别与标气罐相连通，近标调节阀3210的出气口通过伴热管3240与采样探头系统的采样接头相连通，全标调节阀3220的出气口与全标流量计3230的进气口相连通，全标流量计3230的出气口与采样探头系统的全程标定接头相连通，近标调节阀3210、全标调节阀3220和全标流量计3230均与PLC控制系统500通讯连接。

在降温螺旋管3110上设有降温风扇3111，降温风扇3111的设置能够辅助降温螺旋管3110将样气降温到环境温度，降温风扇3111与PLC控制系统500通讯连接。

在排水瓶3120的下端开设有出液口3121，在出液口3121上设有蠕动泵3130，蠕动泵3130与PLC控制系统500通讯连接，蠕动泵3130把排水瓶3120里的液态水抽到室外排放，只要系统运行，蠕动泵3130就运行。

综上所述本发明具有以下几点优点：

1.在探头座上设有探头加热块，探头在采集样气过程中，探头加热块将其加热到120℃，避免液态水的形成，能够准确的测量出废气中含有挥发性有机物的含量值，该系统与样气接触的部分均采用不锈钢材料加工而成，在高温调节下抗腐蚀性能较强；

2.储气罐的进气口与能够产生无油、无尘的洁净空气的空气发生器相连通，储气罐的出气口与采样探头系统的反吹接头相连通，采用此种结构能够有效的吹除附着在探头内部以及过滤器外侧的灰尘，在储气罐的外周面上包覆有加热袋，加热袋用于给储气罐内部的压缩空气进行加热，加热后的空气吹扫在探头内部以及过滤器外侧时，不会产生冷凝水，有效的提高了测量的准确度；

3.整体结构较为紧凑，整个处理周期较短，不但提高了测量的准确度，并且还提高了测量效率，给整个在线检测系统的检测工作带来了较大的便利。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种高效的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于，包括采样探头系统、反吹系统、预处理系统、在线色谱仪、PLC控制系统、氢气发生器、空气发生器、高纯氮气发生器、数据处理系统和数据采集仪；

所述采样探头系统的进气口与废气处理装置的出气口相连通，所述采样探头系统的出气口通过伴热管分别与预处理系统和在线色谱仪的进气口相连通；

所述反吹系统与采样探头系统相连通，用于吹扫粘附在采样探头系统的探头内部以及过滤器外侧的灰尘；

所述氢气发生器、空气发生器以及高纯氮气发生器的出气口分别与在线色谱仪相连通，用于为在线色谱仪提供氢气、空气以及氮气；

所述在线色谱仪与数据处理系统通讯连接，所述数据处理系统分别与数据采集仪和PLC控制系统通讯连接，所述PLC控制系统分别与采样探头系统、反吹系统、预处理系统、氢气发生器、空气发生器、高纯氮气发生器和DCS通讯连接。

2.如权利要求1所述的一种高效的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：所述采样探头系统包括探头壳体，在所述探头壳体上分别设有采样接头、全程标定接头和反吹接头，在所述探头壳体内部设有探头座，在所述探头座上设有过滤器，在废气处理装置的出气口处设有用于采集样气的探头，所述探头的出气口与过滤器的进气口相连通，所述过滤器的出气口分别与采样接头和全程标定接头相连通，在所述探头座上设有探头加热块，所述探头加热块分布在过滤器四周，在所述探头加热块上且位于过滤器的位置开设有反吹口，所述反吹口与反吹接头相连通，在所述探头座上还设有用于控制探头加热块温度的温控器，所述控制器与PLC控制系统通讯连接。

3.如权利要求2所述的一种高效的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：在过滤器的出气口与采样接头连接的管道上设有采样阀，所述采样阀与PLC控制系统通讯连接。

4.如权利要求1所述的一种高效的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：所述反吹系统包括反吹箱，在所述反吹箱内设有储气罐，在所述储气罐的上部分别设有进气口和出气口，所述储气罐的进气口与能够产生无油、无尘的洁净空气的空气发生器相连通，所述储气罐的出气口与采样探头系统的反吹接头相连通，在所述储气罐的外周面上包覆有加热袋，所述加热袋与PLC控制系统通讯连接。

5.如权利要求4所述的一种高效的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：所述储气罐的进气口通过进气管道与能够产生无油、无尘的洁净空气的空气发生器相连通，在所述进气管道上依次设有止回阀、减压阀和压缩空气阀，所述止回阀分布在靠近储气罐的进气口的一端处。

6.如权利要求4所述的一种高效的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：所述储气罐的出气口通过出气管道与采样探头系统的反吹接头相连通，在所述出气管道上设有反吹电磁阀，所述反吹电磁阀与PLC控制系统通讯连接。

7.如权利要求4所述的一种高效的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：在所述储气罐的下部设有排水口，在所述排水口上设有排水阀。

8.如权利要求1所述的一种高效的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：所述预处理系统包括设置在分析柜内部用于对样气进行预处理的样气预处理系统和用于对标气进行预处理的标气预处理系统；

所述样气预处理系统包括降温螺旋管、排水瓶、采样泵、预抽电磁阀和采样流量计，所述降温螺旋管的进气口通过伴热管与采样探头系统的采样接头相连通，在连通降温螺旋管的进气口与采样探头系统的采样接头的伴热管上设有采样手动阀，所述降温螺旋管的出气口与排水瓶的进气口相连通，所述排水瓶的出气口与采样泵的进气口相连通，所述采样泵的出气口分别与预抽电磁阀和采样流量计相连通，所述采样泵、预抽电磁阀和采样流量计均与PLC控制系统通讯连接；

所述标气预处理系统包括近标调节阀、全标调节阀和全标流量计，所述近标调节阀与全标调节阀的进气口分别与标气罐相连通，所述近标调节阀的出气口通过伴热管与采样探头系统的采样接头相连通，所述全标调节阀的出气口与全标流量计的进气口相连通，所述全标流量计的出气口与采样探头系统的全程标定接头相连通，所述近标调节阀、全标调节阀和全标流量计均与PLC控制系统通讯连接。

9.如权利要求8所述的一种高效的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：在所述降温螺旋管上设有降温风扇，所述降温风扇与PLC控制系统通讯连接。

10.如权利要求8所述的一种高效的挥发性有机物在线监测系统，其特征在于：在所述排水瓶的下端开设有出液口，在所述出液口上设有蠕动泵，所述蠕动泵与PLC控制系统通讯连接。