CN107389425A - 一种防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置及方法 - Google Patents

一种防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置，包括进气口、出气口、排水口、过滤单元、制冷单元、储存单元和检测单元，所述进气口位于所述储存单元的顶端，所述出气口位于所述储存单元的一侧，所述排水口位于所述储存单元的底部；所述检测单元为第一湿度传感器和第二湿度传感器，所述第一湿度传感器位于进气口处，所述第二湿度传感器位于出气口处。本发明通过将样气依次经过过滤单元、制冷单元，不仅去除了样气中的颗粒物，还去除了样气中的水汽，并通过检测单元实时监测水汽去除效率，动态调节制冷单元的功率大小，从而提高水汽去除效率，提高样气的分析质量。

Description

一种防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置及方法
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域，特别是涉及一种防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置及方法。
背景技术
环境空气监测系统是环境监测领域中自动化集成程度最高的组成单元之一，也肩负着实况发布空气质量在线监测数据的使命。全国目前空气站的国控点位有1436个之多，而且数量还在逐年增加，在特殊天气条件下，普遍存在着气态分析仪冷凝结露和防尘的问题。
环境空气监测系统中气态分析仪包含有SO2、O3、NO2和CO四种分析仪。一方面，根据《环境空气气态污染物(SO2、NO2、O3、CO)连续自动监测系统技术要求及检测方法》(HJ 654-2013)中的要求，为了防止因室内外空气温度的差异而致使采样总管内壁结露，从而对监测污染物吸附，一般对采样总管加装保温套或加热器(加热温度一般控制在30～50℃)。但是，在线监测设备对室内环境的温度要求在15～35℃之间，当样品中的水汽含量较高，室内温度降低到露点时，分析仪采样管路便会出现冷凝结露的现象。尤其在炎热的夏季，室内外环境温差较大，在南方水汽含量较高的地区，冷凝结露现象更加频繁，技术人员很难准确判断站房空调的设定温度。另一方面，由于气态分析仪在分析环境空气中气态污染物的样品时，为了免受样品中颗粒物的影响，一般在分析仪器与支管接头之间的管路上安装孔径不大于5μm的聚四氟乙烯滤膜去除样品中的颗粒物。可如果未及时更换滤膜，分析仪器的采样流量便会超出警告范围，从而造成监测结果失真。一般情况下，技术人员需要每周查看过滤滤膜是否需要更换，但是，由于现有选用的是47mm滤膜，接触面积小，在一些重污染天气，尤其是在沙尘暴过境后，更换滤膜的频次会大大增加，对于一些偏远的站点，技术人员很难及时进行处理，且由于现有结构的缺陷，技术人员也难以直观的发现过滤滤膜是否需要更换。
目前，湿度控制装置从原理上主要包括以下四类除湿方法：(1)加热除湿，是目前环境空气监测系统最普遍使用的方法，其是利用加热器对采样总管进行加热，使样气的温度高于露点，并在采样总管和支路管路加装保温套，阻隔室内温度对样气的影响，避免冷凝结露对采样总管进行加热；但该法的缺点是并未对连接分析仪器与采样总管的支路管路进行加热，所以很容易在支路形成冷凝结露。(2)分压差除湿，利用全氟磺酸膜两侧水汽的分压不同会产生压力差，使膜内测湿度较高的气体中的水汽透过膜，达到除湿的效果；该方法虽然不需要加热，但除湿效果易受到外界温度等因素的影响，控制不稳定，成本也较高，且具有强酸性，会导致样气受到干扰，不利于应用到环境空气的分析。(3)硅胶干燥管除湿，其是利用硅胶的吸水性，带有水汽的气流流经干燥管时，水汽向四周扩散被硅胶吸收，而样气则随气流进入仪器，以达到除湿的效果；但是，在南方地区，水汽含量较大，更换硅胶的频次就会大大增加，不足以满足连续在线监测研究的需求。(4)冷凝除湿，该法是通过冷凝结露的方式排出样品中的水汽，当水汽含量较高时，此方法具有较高的利用价值，适用于现有环境空气监测系统；但是，目前仍未开发有依据此原理用于气态分析仪除湿的发明装置，加上现有的去除颗粒物的办法主要还是利用孔径不大于5μm的聚四氟乙烯滤膜隔离，但是由于接触面积小和现有结构缺陷等原因，该法在实际应用过程中还存在很多不足之处，如重污染天气更换频次加大等。综上所述，现有的装置与方法不能有效的解决气态分析仪冷凝结露和防尘的问题。
因此，设计一种结构简单、装卸方便、成本低廉，使用效果好的防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置及方法是具有重要意义的。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置及方法，结构简单、装卸方便、成本低廉，使用效果好。
本发明的目的通过下述技术方案实现：防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置，包括进气口、出气口、排水口、过滤单元、制冷单元、储存单元和检测单元，所述过滤单元位于所述储存单元的内部，所述制冷单元位于所述储存单元的外壁，所述进气口位于所述储存单元的顶端，所述出气口位于所述储存单元的一侧，所述排水口位于所述储存单元的底部；
所述检测单元为第一湿度传感器和第二湿度传感器，所述第一湿度传感器位于进气口处，所述第二湿度传感器位于出气口处。
优选的，所述制冷单元为半导体制冷片，且所述半导体制冷片贴于所述储存单元的侧壁。
优选的，所述排水口上设有电磁阀。
优选的，所述过滤单元为过滤筒。
优选的，所述储存单元包括玻璃筒和用于封闭所述玻璃筒的筒盖。
优选的，所述玻璃筒的上端外壁设有外螺纹，所述筒盖的内壁设有与所述外螺纹相配合的内螺纹。
优选的，所述玻璃筒由有机材料制成。
本发明还提供一种如上述所述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的方法，包括以下步骤：
样气进入进气口；
样气经过制冷单元制冷，形成液态水；
液态水经排水口排出。
上述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的方法中，在样气进入进气口的步骤后，还包括：
第一湿度传感器监测处理前的样气的水汽湿度；
样气经过过滤单元。
上述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的方法中，在液态水经排水口排出的步骤后，还包括：
第二湿度传感器监测经过过滤单元的样气的水汽湿度；
样气进入气态分析仪进行分析测定。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明的防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置，包括进气口、出气口、排水口、过滤单元、制冷单元、储存单元和检测单元，所述过滤单元位于所述储存单元的内部，所述制冷单元位于所述储存单元的外壁，所述进气口位于所述储存单元的顶端，所述出气口位于所述储存单元的一侧，所述排水口位于所述储存单元的底部，所述检测单元为第一湿度传感器和第二湿度传感器，所述第一湿度传感器位于进气口处，所述第二湿度传感器位于出气口处，通过将样气依次经过过滤单元、制冷单元，不仅去除了样气中的颗粒物，还去除了样气中的水汽，结构简单、装卸方便。
2、本发明中的制冷单元为半导体制冷片，且所述半导体制冷片贴于所述储存单元的侧壁，通过检测单元实时监测水汽去除效率，动态调节半导体制冷片的功率大小，从而提高水汽去除效率。
附图说明
图1是本发明实施例防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置的结构示意图；
图2是本发明实施例未加装防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置的采样示意图；
图3是本发明实施例加装防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置的采样示意图。
其中，本发明实施例中：1、进气口；2、出气口；3、排水口；4、半导体制冷片；5、过滤筒；6、玻璃筒；7、筒盖；8、过滤器；9、气态分析仪；10、总管；11、第一湿度传感器；12、第二湿度传感器。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一：
如图1所示，本发明优选实施例的一种防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置，包括进气口1、出气口2、排水口3、过滤单元、制冷单元、储存单元和检测单元，过滤单元位于储存单元的内部，制冷单元位于储存单元的外壁，进气口1位于储存单元的顶端，出气口2位于储存单元的一侧，排水口3位于储存单元的底部；检测单元为第一湿度传感器11和第二湿度传感器12，第一湿度传感器11位于进气口处，第二湿度传感器12位于出气口处。本发明通过将样气依次经过过滤单元、制冷单元，不仅去除了样气中的颗粒物，还去除了样气中的水汽，结构简单、装卸方便，适用于长时间连续运行的环境空气在线监测系统，提高了样气的分析质量。
如图2所示，未加装本防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置前，气体由采样总管10进入，经过采样支管和颗粒物过滤器8，直接进入气态分析仪9进行分析测定。当进行采样工作时，样气由进气口进入采样总管，随后再分四个气路经过各自气路上的过滤滤膜，之后进入气态分析仪9进行分析，效果较差。
如图3所示，为加装防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置的采样示意图。制冷单元为半导体制冷片4，且半导体制冷片4贴于储存单元的侧壁。通过检测单元实时监测水汽去除效率，动态调节半导体制冷片4的功率大小，从而提高水汽去除效率。首先，利用位于进气口的第一湿度传感器监测样气处理前的水汽含量，利用位于出气口的第二湿度传感器监测样气处理后的水汽含量，根据样气处理前后水汽含量计算水汽去除效率，即，δ＝1-Y/X，其中，进气口湿度测值为X；出气口湿度测值为Y。根据水汽去除效率动态调节半导体制冷片4的功率大小，从而更有效的去除样气中的水汽含量。
此外，储存单元包括玻璃筒6和用于封闭玻璃筒的筒盖7，玻璃筒6的上端外壁设有外螺纹，筒盖7的内壁设有与外螺纹相配合的内螺纹。在本实施例中，玻璃筒6由有机材料制成。半导体制冷片4贴在有机玻璃筒6的外壁，当样气遇冷时，其所含的气态水达到饱和而凝结成液态水，便实现了去除样气中水汽的功能。在本发明所述的防气态分析仪冷凝和除尘的装置中，排水口3上设有电磁阀。当水汽冷凝富集一段时间后，由电磁阀自动排水口3排出。随后，去除的颗粒物和水汽的样气再由出气口2进入总管10，用于后续分析。
在本实施例中，过滤单元为高效过滤筒5。将高效过滤筒5置于玻璃筒6的内部，采用该种嵌套的连接方式，在进行正常采样作业时，不会对在线监测结果产生负面影响，可以满足本发明最初设定的要求。
一种如上述所述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的方法，包括以下步骤：
首先，样气进入进气口1；然后，第一湿度传感器11监测处理前的样气的水汽湿度；样气经过过滤单元，去除颗粒物；之后，样气经过制冷单元制冷，形成液态水；液态水经排水口3排出；最后，第二湿度传感器12监测经过过滤单元的样气的水汽湿度；样气进入气态分析仪9进行分析测定。
综上所述，本发明所述的防气态分析仪冷凝和除尘的装置，利用半导体材料的温差电效应即帕尔贴效应，将冷面的温度转移到热面，由此产生的制冷效果，使样气中的水汽冷凝结露，再加上，本装置具有高效过滤筒5，可以兼顾去除样气中颗粒物的干扰，结构简单，使用效果好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置，其特征在于，包括进气口、出气口、排水口、过滤单元、制冷单元、储存单元和检测单元，所述过滤单元位于所述储存单元的内部，所述制冷单元位于所述储存单元的外壁，所述进气口位于所述储存单元的顶端，所述出气口位于所述储存单元的一侧，所述排水口位于所述储存单元的底部；
所述检测单元为第一湿度传感器和第二湿度传感器，所述第一湿度传感器位于进气口处，所述第二湿度传感器位于出气口处。
2.如权利要求1所述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置，其特征在于，所述制冷单元为半导体制冷片，且所述半导体制冷片贴于所述储存单元的侧壁。
3.如权利要求1所述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置，其特征在于，所述排水口上设有电磁阀。
4.如权利要求1所述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置，其特征在于，所述过滤单元为过滤筒。
5.如权利要求1所述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置，其特征在于，所述储存单元包括玻璃筒和用于封闭所述玻璃筒的筒盖。
6.如权利要求5所述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置，其特征在于，所述玻璃筒的上端外壁设有外螺纹，所述筒盖的内壁设有与所述外螺纹相配合的内螺纹。
7.如权利要求5所述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的装置，其特征在于，所述玻璃筒由有机材料制成。
8.一种如上述权利要求1至7任一项所述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的方法，其特征在于，包括以下步骤：
样气进入进气口；
样气经过制冷单元制冷，形成液态水；
液态水经排水口排出。
9.如权利要求8所述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的方法，其特征在于，在样气进入进气口的步骤后，还包括：
第一湿度传感器监测处理前的样气的水汽湿度；
样气经过过滤单元。
10.如权利要求8所述的防气态分析仪冷凝结露和防尘的方法，其特征在于，在液态水经排水口排出的步骤后，还包括：
第二湿度传感器监测经过过滤单元的样气的水汽湿度；
样气进入气态分析仪进行分析测定。
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