CN107782819A - 一种挥发性有机物连续在线监测系统及其监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挥发性有机物连续在线监测系统，包括采样探头、伴热管线、预处理单元、气源管路、监测单元、数据处理显示单元；同时，提供一种挥发性有机物连续在线监测系统的监测方法。本发明高灵敏度、操作简便、经济适用且便于维护。
Description
技术领域
本发明涉及挥发性有机物的监测应用领域，特别涉及一种挥发性有机物连续在线监测系统及其监测方法。
背景技术
挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,简称VOCs)是指沸点在50-260℃之间，常温常压下蒸气压大于13.332pa，分子量范围约在16amu～250amu(amu为原子量单位)的有机化合物的总称，其成分包括烃类、含氧烃、卤代烃、低沸点多环芳烃等多种类型，是环境空气主要污染物之一。VOCs排放总量和防治难度大，易引起光化学污染、大气雾霾，严重危害人体健康。
VOCs检测方法主要有气相色谱-火焰离子化检测法(GC-FID)、傅里叶红外法(FTIR)、光离子化检测法(PID)。GC-FID检测技术对大部分VOCs成分均有响应，并且是等碳响应，适合用于VOCs总量监测，也可通过更换色谱柱材料等方式实现特征成分的检测；FTIR检测技术因其光谱范围宽，可同时检测多种VOCs特征成分含量，响应速度快；PID检测技术通过对有机物成分进行紫外电离，检测其离子电流，从而分析有机物浓度。值得注意的是，依据欧洲标准“TGN M16”技术文件要求，PID检测器对低碳饱和烃响应较弱，且响应因子不一致，检测器表面易受污染，不适合用于污染源VOCs在线监测。依据美国标准“Method 25A”和欧洲标准“EN 12619”的技术要求，规定固定污染源VOCs在线监测应采用GC-FID检测技术，采样探头、样品输送管路和分析仪中样品管路应采用120℃以上高温伴热，应选用抗腐蚀和惰性化的材料，以减少样品吸附。
所以，研发新一代VOCs连续在线监测系统，发展高灵敏度、操作简便、经济适用且便于维护的VOCs系统，在挥发性有机物连续在线监测领域具有重要意义。
发明内容
为解决上述背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高灵敏度、操作简便、经济适用且便于维护的挥发性有机物连续在线监测系统及其监测方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种挥发性有机物连续在线监测系统，包括采样探头、伴热管线、预处理单元、气源管路、监测单元、数据处理显示单元；
所述采样探头为高温采样探头，探头的工作时温度为120℃，所述采样探头与所述预处理单元通过伴热管线相连接，用于采集样气后进入预处理单元；
所述预处理单元与监测单元相连接，用于对采集的气体进行预处理后再进入监测单元，所述预处理单元包括除尘和流路控制；
所述气源管路包括载气气源、燃气气源和助燃气气源；
所述监测单元分别与所述载气气源、燃气气源、助燃气气源和数据处理显示单元相连接，用于对预处理后的样气进行浓度分析，样气通过所述监测单元中的色谱柱进行分离，分离后的样品进入到监测单元的检测器收集信号，采集信号后经过信号放大器发送至所述数据处理显示单元；
所述载气气源为监测单元提供所需的载气；所述燃气气源和助燃气气源为监测单元提供所需的燃气；
所述数据处理显示单元将所述监测单元的型号处理并计算浓度，最后显示。
优选的，所述预处理单元包括样气预处理单元和标气预处理单元，
所述样气预处理单元包括加热箱体、粉尘过滤器、采样泵、旁路流量计、样气精密过滤器、空压机；
所述样气精密过滤器和采样泵设置在加热箱体的内部，所述加热箱体进行整体加热，温度不小于120℃，并避免水汽凝结于管路中；
所述粉尘过滤器与所述采样泵相连接，还与空压机通过反吹阀相连接，用于除去样气中较大的颗粒物；
所述空压机用于提供反吹气体，反吹从所述采样探头到预处理单元的管路；
所述采样泵与样气精密过滤器相连接，用于抽取样气；
所述样气精密过滤器用于除去样气中较小的颗粒物；
所述旁路流量计通过三通阀与样气精密过滤器相连接，用于调节样气流量的大小；
所述标气预处理单元包括流路切换阀、标气流量计和流量调节阀；
所述流路切换阀分别与标气流量计和样气预处理单元通过三通阀相连接，用于切换样气流路和标气流路；
所述样气流量计与所述流量调节阀相连接，用于显示进入监测单元的样气流量；
所述流量调节阀用于调节进入监测单元的样气流量。
优选的，所述监测单元包括柱箱、多通阀、检测器、信号输出口、载气进口、燃气进口、助燃气进口、样气进口、样气出口，所述柱箱内设置有色谱分离填充柱，其分别与多通阀和检测器相连接，用于对样气中的所要监测的组分进行分离；
所述载气进口位于监测单元的背板上，与所述载气气源和多通阀相连接，用于向色谱分离填充柱输送载气；
所述燃气进口位于监测单元的背板上，与所述燃气气源和检测器相连接，用于向检测器输送燃气；
所述助燃气进口位于监测单元的背板上，与所述助燃气气源和检测器相连接，用于向检测器输送助燃气；
所述样气进口位于监测单元的侧板上，与所述预处理单元和多通阀相连接，用于向所述多通阀提供预处理后的样气；
所述样气出口位于监测单元的侧板上，与所述多通阀相连接，用于输出多余的没有进入色谱柱的样气；
所述多通阀用于定量进入色谱分离填充柱的样气量；
所述检测器经信号放大后与信号输出口连接，用于采集信号并通过信号放大器放大后送至信号输出口；
所述信号输出口与数据处理显示单元相连接，用于将信号放大器放大的信号发送至数据处理显示单元。
一种挥发性有机物连续在线监测系统的监测方法，包括以下步骤：
步骤一，通过多通阀的切换，使样气经过样气通道和多通阀，进入定量环进行样气定量；
步骤二，多通阀切换，样品气进预柱预分离，待甲烷经过预柱进入分析柱，由载气进入检测器出甲烷峰；
步骤三，多通阀再次切阀，预柱中组分由载气进入分析柱，进入检测器检测出非甲烷总烃峰。
通过上述技术方案，本发明提供的挥发性有机物连续在线监测系统及其监测方法，其优点为：1、通过高温采样探头、高温伴热管线、高温加热箱、样气全程处在高温环境下，避免了由于冷凝除水方式，凝结后产生的负误差，同时能够很好做好除尘处理，保证样气的干净、干燥；2、监测单元分离部分包括预柱和分析柱，采用反吹技术防止高沸点组分化合物进入分析柱，延长分析柱的使用寿命，并大大缩短由于高沸点组分化合物分离而导致的较长分析时间，色谱柱采用进口的不锈钢填充柱，分离度好，使用寿命长；3、具有自动吹扫功能，可自动去除粉尘过滤器表面的粉尘，延长过滤器中滤芯使用寿命。
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。
图1为本发明实施例所公开的一种挥发性有机物连续在线监测系统的工作流程图；
图2为本发明实施例所公开的一种挥发性有机物连续在线监测系统的监测单元的分析方法图；
图3为本发明实施例所公开的一种挥发性有机物连续在线监测系统的非甲烷总烃谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供的一种挥发性有机物连续在线监测系统，如图1-3所示，包括采样探头、伴热管线、预处理单元、气源管路、监测单元、数据处理显示单元；
所述采样探头为高温采样探头，探头的工作时温度为120℃，所述采样探头与所述预处理单元通过伴热管线相连接，用于采集样气后进入预处理单元；
所述预处理单元与监测单元相连接，用于对采集的气体进行预处理后再进入监测单元，所述预处理单元包括除尘和流路控制；
所述气源管路包括载气气源、燃气气源和助燃气气源；
所述监测单元分别与所述载气气源、燃气气源、助燃气气源和数据处理显示单元相连接，用于对预处理后的样气进行浓度分析，样气通过所述监测单元中的色谱柱进行分离，分离后的样品进入到监测单元的检测器收集信号，采集信号后经过信号放大器发送至所述数据处理显示单元；
所述载气气源为监测单元提供所需的载气；所述燃气气源和助燃气气源为监测单元提供所需的燃气；
所述数据处理显示单元将所述监测单元的型号处理并计算浓度，最后显示。
所述预处理单元包括样气预处理单元和标气预处理单元，
所述样气预处理单元包括加热箱体、粉尘过滤器、采样泵、旁路流量计、样气精密过滤器、空压机；
所述样气精密过滤器和采样泵设置在加热箱体的内部，所述加热箱体进行整体加热，温度不小于120℃，并避免水汽凝结于管路中；
所述粉尘过滤器与所述采样泵相连接，还与空压机通过反吹阀相连接，用于除去样气中较大的颗粒物；
所述空压机用于提供反吹气体，反吹从所述采样探头到预处理单元的管路；
所述采样泵与样气精密过滤器相连接，用于抽取样气；
所述样气精密过滤器用于除去样气中较小的颗粒物；
所述旁路流量计通过三通阀与样气精密过滤器相连接，用于调节样气流量的大小；
所述标气预处理单元包括流路切换阀、标气流量计和流量调节阀；
所述流路切换阀分别与标气流量计和样气预处理单元通过三通阀相连接，用于切换样气流路和标气流路；
所述样气流量计与所述流量调节阀相连接，用于显示进入监测单元的样气流量；
所述流量调节阀用于调节进入监测单元的样气流量。
所述监测单元包括柱箱、多通阀、检测器、信号输出口、载气进口、燃气进口、助燃气进口、样气进口、样气出口，所述柱箱内设置有色谱分离填充柱，其分别与多通阀和检测器相连接，用于对样气中的所要监测的组分进行分离；
所述载气进口位于监测单元的背板上，与所述载气气源和多通阀相连接，用于向色谱分离填充柱输送载气；
所述燃气进口位于监测单元的背板上，与所述燃气气源和检测器相连接，用于向检测器输送燃气；
所述助燃气进口位于监测单元的背板上，与所述助燃气气源和检测器相连接，用于向检测器输送助燃气；
所述样气进口位于监测单元的侧板上，与所述预处理单元和多通阀相连接，用于向所述多通阀提供预处理后的样气；
所述样气出口位于监测单元的侧板上，与所述多通阀相连接，用于输出多余的没有进入色谱柱的样气；
所述多通阀用于定量进入色谱分离填充柱的样气量；
所述检测器经信号放大后与信号输出口连接，用于采集信号并通过信号放大器放大后送至信号输出口；
所述信号输出口与数据处理显示单元相连接，用于将信号放大器放大的信号发送至数据处理显示单元。
一种挥发性有机物连续在线监测系统的监测方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤一，通过多通阀的切换，使样气经过样气通道和多通阀，进入定量环进行样气定量；
步骤二，多通阀切换，样品气进预柱预分离，待甲烷经过预柱进入分析柱，由载气进入检测器出甲烷峰；
步骤三，多通阀再次切阀，预柱中组分由载气进入分析柱，进入检测器检测出非甲烷总烃峰。
通过调节载气流量反吹，从分析柱1和分析柱2出来的样气在不同时间段进入检测器分析。
本方法的优点在于，运用一个多通阀，一个检测器，一次定量即可测量非甲烷总烃的含量，同时运用反吹技术有效地缩短了非甲烷总烃的分析周期，提高了检测的精度和分析效率。
本发明公开的一种挥发性有机物连续在线监测系统及其监测方法，其优点为：1、通过高温采样探头、高温伴热管线、高温加热箱、样气全程处在高温环境下，避免了由于冷凝除水方式，凝结后产生的负误差，同时能够很好做好除尘处理，保证样气的干净、干燥；2、监测单元分离部分包括预柱和分析柱，采用反吹技术防止高沸点组分化合物进入分析柱，延长分析柱的使用寿命，并大大缩短由于高沸点组分化合物分离而导致的较长分析时间，色谱柱采用进口的不锈钢填充柱，分离度好，使用寿命长；3、具有自动吹扫功能，可自动去除粉尘过滤器表面的粉尘，延长过滤器中滤芯使用寿命。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种挥发性有机物连续在线监测系统，其特征在于，包括采样探头、伴热管线、预处理单元、气源管路、监测单元、数据处理显示单元；
所述采样探头为高温采样探头，探头的工作时温度为120℃，所述采样探头与所述预处理单元通过伴热管线相连接，用于采集样气后进入预处理单元；
所述预处理单元与监测单元相连接，用于对采集的气体进行预处理后再进入监测单元，所述预处理单元包括除尘和流路控制；
所述气源管路包括载气气源、燃气气源和助燃气气源；
所述监测单元分别与所述载气气源、燃气气源、助燃气气源和数据处理显示单元相连接，用于对预处理后的样气进行浓度分析，样气通过所述监测单元中的色谱柱进行分离，分离后的样品进入到监测单元的检测器收集信号，采集信号后经过信号放大器发送至所述数据处理显示单元；
所述载气气源为监测单元提供所需的载气；所述燃气气源和助燃气气源为监测单元提供所需的燃气；
所述数据处理显示单元将所述监测单元的型号处理并计算浓度，最后显示。
2.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物连续在线监测系统，其特征在于，所述预处理单元包括样气预处理单元和标气预处理单元，
所述样气预处理单元包括加热箱体、粉尘过滤器、采样泵、旁路流量计、样气精密过滤器、空压机；
所述样气精密过滤器和采样泵设置在加热箱体的内部，所述加热箱体进行整体加热，温度不小于120℃，并避免水汽凝结于管路中；
所述粉尘过滤器与所述采样泵相连接，还与空压机通过反吹阀相连接，用于除去样气中较大的颗粒物；
所述空压机用于提供反吹气体，反吹从所述采样探头到预处理单元的管路；
所述采样泵与样气精密过滤器相连接，用于抽取样气；
所述样气精密过滤器用于除去样气中较小的颗粒物；
所述旁路流量计通过三通阀与样气精密过滤器相连接，用于调节样气流量的大小；
所述标气预处理单元包括流路切换阀、标气流量计和流量调节阀；
所述流路切换阀分别与标气流量计和样气预处理单元通过三通阀相连接，用于切换样气流路和标气流路；
所述样气流量计与所述流量调节阀相连接，用于显示进入监测单元的样气流量；
所述流量调节阀用于调节进入监测单元的样气流量。
3.根据权利要求1所述的一种挥发性有机物连续在线监测系统，其特征在于，所述监测单元包括柱箱、多通阀、检测器、信号输出口、载气进口、燃气进口、助燃气进口、样气进口、样气出口，所述柱箱内设置有色谱分离填充柱，其分别与多通阀和检测器相连接，用于对样气中的所要监测的组分进行分离；
所述载气进口位于监测单元的背板上，与所述载气气源和多通阀相连接，用于向色谱分离填充柱输送载气；
所述燃气进口位于监测单元的背板上，与所述燃气气源和检测器相连接，用于向检测器输送燃气；
所述助燃气进口位于监测单元的背板上，与所述助燃气气源和检测器相连接，用于向检测器输送助燃气；
所述样气进口位于监测单元的侧板上，与所述预处理单元和多通阀相连接，用于向所述多通阀提供预处理后的样气；
所述样气出口位于监测单元的侧板上，与所述多通阀相连接，用于输出多余的没有进入色谱柱的样气；
所述多通阀用于定量进入色谱分离填充柱的样气量；
所述检测器经信号放大后与信号输出口连接，用于采集信号并通过信号放大器放大后送至信号输出口；
所述信号输出口与数据处理显示单元相连接，用于将信号放大器放大的信号发送至数据处理显示单元。
4.一种挥发性有机物连续在线监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，通过多通阀的切换，使样气经过样气通道和多通阀，进入定量环进行样气定量；
步骤二，多通阀切换，样品气进预柱预分离，待甲烷经过预柱进入分析柱，由载气进入检测器出甲烷峰；
步骤三，多通阀再次切阀，预柱中组分由载气进入分析柱，进入检测器检测出非甲烷总烃峰。
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