CN108663470A - 一种轻型汽车排气污染物中nmhc的检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,包括稀释排气流量测量单元、采样处理单元和NMHC分析单元,汽车排气排出后,与新鲜空气混合稀释,后经由连续采样保温管路进入热过滤器中进行处理,最终进入NMHC分析单元,本发明的NMHC分析单元采用切换阀组切换气路,实现一次进样同步分析总烃和甲烷,再通过差值计算得到非甲烷总烃(NMHC)分析结果,缩短了非甲烷总烃的分析周期,检测装置满足国家标准。
Description
技术领域
本发明涉及汽车排气污染物检测领域,特别是涉及一种轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置。
背景技术
VOCs(挥发性有机化合物,通常指在常温下容易挥发的有机化合物)来源比较广泛,有化石燃料燃烧和机动车排放的一级污染物,还有经过光化学反应产生的二次污染物。大多数的VOCs化合物具有大气化学反应活泼性,是形成光化学烟雾污染的重要前体物,这些污染物通过呼吸道,消化道和皮肤进入人体,会伤害肝脏、肾脏、大脑和神经系统,造成记忆力减退等严重后果,甚至可能致癌,对人体的健康存在很大危害。
2017年7月1日起,新国家排放标准GB18352.5-2013轻型汽车污染物排放限值及测量方法在全国范围内正式实施;最新国家排放标准GB18352.6-2016轻型汽车污染物排放限值及测量方法也于2016年12月23日公布。在最新国家排放标准GB18352.5-2013和GB18352.6-2016的I型试验中增加了排放污染物非甲烷总烃(NMHC)的检测,同时标准中规定甲烷(CH4)分析仪可以采用气相色谱法(GC)+氢火焰离子化(FID)型,或者非甲烷截止器(NMC)+氢火焰离子化(FID)型。(备注:非甲烷总烃(NMHC)=总烃(THC)-甲烷(CH4))基于气相色谱法(GC)原理的非甲烷总烃分析仪已经广泛的应用于固定污染源烟气中挥发性有机物(VOCs)的检测,固定污染源非甲烷总烃分析仪相关国家标准规定,仪器响应时间≦200s,但对于国家排放标准GB18352.5-2013和GB18352.6-2016提出的轻型汽车排气污染物中NMHC(非甲烷总烃)的检测,至今市场上还没有符合型式检验的装置。
因此,如何改变现有技术中,没有符合国家标准的轻型汽车排气污染物中NMHC(非甲烷总烃)检测装置的现状,是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,以解决上述现有技术存在的问题,符合国家标准,使轻型汽车排气污染物中NMHC能够检测精准。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:本发明提供一种轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,包括:
稀释排气流量测量单元,包括混合罐,所述混合罐与稀释空气相连通,汽车排气能够在混合罐中与空气混合稀释;
采样处理单元,包括连续采样保温管路和热过滤器,所述连续采样保温管路与所述混合罐相连通,稀释后排气经由所述连续采样保温管路加热后进入所述热过滤器;
NMHC分析单元,包括质量流量计和分别与所述质量流量计相连通的定量环、分析柱和FID检测器,所述质量流量计与所述热过滤器相连通,所述质量流量计和所述定量环、所述分析柱、所述FID检测器之间均加装切换阀组,所述分析柱包括甲烷分析柱和总烃分析柱,所述FID检测器与燃气和助燃气体相连通。
优选地,所述连续采样保温管路通过稀释通道与所述混合罐相连通。
优选地,所述稀释排气流量测量单元还包括旋流风机,所述旋流风机通过临界流文氏管与所述混合罐相连通,所述稀释通道位于所述临界流文氏管和所述混合罐之间。
优选地,所述旋流风机处还设置溢流口。
优选地,所述采样处理单元还包括加热型防化学膜片泵,所述加热型防化学膜片泵能够对所述稀释通道内的排气进行采样,所述加热型防化学膜片泵的一端通过临界流文丘里管与所述稀释通道相连通,所述加热型防化学膜片泵的另一端与所述热过滤器相连通。
优选地,所述切换阀组还与载气气源相连通,通过转换所述切换阀组的状态能够切换气路将定量采样气体导入所述甲烷分析柱中或所述总烃分析柱中。
优选地,所述甲烷分析柱的外径为3mm,长度为2m,所述甲烷分析柱内部填充60-80目的乙基乙烯苯和二乙烯苯共聚物,所述总烃分析柱的外径为3mm,长度为0.5m,所述总烃分析柱内填充80-100目的玻璃微珠,所述甲烷分析柱和所述总烃分析柱均由不锈钢材质制成。
优选地,所述FID检测器包括样气口、燃气口和助燃气口,所述样气口与所述热过滤器相连通,所述样气口还连接有喷嘴,所述喷嘴指向燃烧腔室,所述燃气口与所述燃气相连通,所述助燃气口与所述助燃气体连通。
优选地,所述FID检测器由铝合金材质制成,所述FID检测器的外表面作绝缘处理,所述FID检测器的电极片由不锈钢材质制成,所述FID检测器的电极片表面作镀金处理,所述气口、所述燃气口和所述助燃气口处均设置内螺纹。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:本发明的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,包括稀释排气流量测量单元、采样处理单元和NMHC分析单元,汽车排气排出后,与新鲜空气混合稀释,后经由连续采样保温管路进入热过滤器中进行处理,最终进入NMHC分析单元,本发明的NMHC分析单元采用切换阀组切换气路,实现一次进样同步分析总烃和甲烷,再通过差值计算得到非甲烷总烃(NMHC)分析结果,缩短了非甲烷总烃的分析周期,检测装置满足国家标准。
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性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置的结构示意图;
图2为本发明的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置的NMHC分析单元同时进样分析的气路图;
图3为本发明的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置的FID检测器的结构示意图;
其中,1为混合罐,2为稀释空气,3为热过滤器,4为质量流量计,5为分析柱,6为FID检测器,7为旋流风机,8为临界流文氏管,9为切换阀组,10为加热型防化学膜片泵,11为临界流文丘里管,12为甲烷分析柱,13为总烃分析柱,14为第一定量环,15为第二定量环,16为燃气口,17为助燃气口,18为样气口,19为燃烧腔室,20为弧形电极片,21为点火线圈,22为温度传感器,23为绝缘耐热材料,24为喷嘴,25为卡具,26为稀释通道。
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,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,以解决上述现有技术存在的问题,符合国家标准,使轻型汽车排气污染物中NMHC能够检测精准。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-3,其中,图1为本发明的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置的结构示意图,图2为本发明的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置的NMHC分析单元同时进样分析的气路图,图3为本发明的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置的FID检测器的结构示意图。
本发明提供一种轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,包括:
稀释排气流量测量单元,包括混合罐1,混合罐1与稀释空气2相连通,汽车排气能够在混合罐1中与空气混合稀释;
采样处理单元,包括连续采样保温管路和热过滤器3,连续采样保温管路与混合罐1相连通,稀释后排气经由连续采样保温管路加热后进入热过滤器3;
NMHC分析单元,包括质量流量计4和分别与质量流量计4相连通的定量环、分析柱5和FID检测器6,质量流量计4与热过滤器3相连通,质量流量计4和定量环、分析柱5、FID检测器6之间均加装切换阀组9,分析柱5包括甲烷分析柱12和总烃分析柱13,FID检测器6与燃气和助燃气体相连通。
连续采样保温管路通过稀释通道26与混合罐1相连通,具体地,稀释通道26内设置采样口,连续采样保温管路通过稀释通道26中的采样口与稀释后的排气相连通。
稀释排气流量测量单元还包括旋流风机7,旋流风机7通过临界流文氏管8与混合罐1相连通,稀释通道26位于临界流文氏管7和混合罐1之间。
汽车排气排出后,与新鲜空气混合稀释,后经由连续采样保温管路进入热过滤器3中进行处理,最终进入NMHC分析单元,本发明的NMHC分析单元采用切换阀组9切换气路,实现一次进样同步分析总烃和甲烷,再通过差值计算得到非甲烷总烃(NMHC)分析结果,缩短了非甲烷总烃的分析周期,检测装置满足国家标准。
其中,旋流风机7处还设置溢流口,采样处理单元对经稀释的排气进行定量采样,其余经过稀释的排气能够由溢流口排出。
具体地,采样处理单元还包括加热型防化学膜片泵10,旋流风机7排出经稀释的排气,加热型防化学膜片泵10能够对稀释通道26内的排气进行采样,加热型防化学膜片泵10通过临界流文丘里管11与稀释通道26相连通,加热型防化学膜片泵10还与热过滤器3相连通。稀释后排气由旋流风机7排到大气,加热型防化学膜片泵10采集微量稀释排气,经由连续采样保温管路(加热至191±10℃、保温)进入热过滤器3进行处理。此处需要说明的是,本装置从采样到分析全程191±10℃保温,无需除水,有效避免样气损失,保证检测数据准确可靠。同时,加热型防化学膜片泵10还通过临界流文丘里管11与稀释通道26相连通,需要说明的是,整体装置从采样到分析全程加热保温,在实际生产应用中,稀释通道26与临界流文丘里管11之间的传输距离较大,需要更加完善的保温措施,确保排气不会因热量损失而影响测试结果。
更具体地,切换阀组9还与载气气源相连通,通过转换切换阀组9的状态能够切换气路将采样气体导入甲烷分析柱12中或总烃分析柱13中。工作原理请参考图2,V1、V2切换阀置于OFF,如图中实线所示,样气由样气入口经V2阀口ⅲ、ⅱ、ⅴ、ⅳ和V1阀口Ⅹ、Ⅰ、Ⅷ、Ⅸ分别进入第一定量环14和第二定量环15等体积定样。载气由载气入口经V1阀口Ⅶ、Ⅵ、Ⅱ、Ⅲ反吹净甲烷色谱柱内前一分析周期的其他组分。V1、V2切换阀置于ON,如图中虚线所示,载气由载气入口经V1阀口Ⅶ、Ⅷ载着第一定量环14的样气由V1阀口Ⅰ、Ⅱ进入甲烷色谱柱;同时载气由载气入口2经V2阀口、载着定量环2的样气由v2阀口、进入总烃色谱柱。
NMHC分析单元采用双阀双柱并联反吹色谱分离技术,实现一次进样同步分析总烃和甲烷,再通过差值计算得到非甲烷总烃(NMHC)分析结果。缩短了非甲烷总烃的分析周期,该方法分析周期小于60s,而且反吹甲烷分析柱5将高沸点组分吹净,有效避免了出峰较晚的高沸点组分对分析结果的影响。
另外,甲烷分析柱12的外径为3mm,长度为2m,甲烷分析柱12内部填充60-80目的乙基乙烯苯和二乙烯苯共聚物,总烃分析柱13的外径为3mm,长度为0.5m,总烃分析柱13内填充80-100目的玻璃微珠,甲烷分析柱12和总烃分析柱13均由不锈钢材质制成。由于甲烷色谱柱比总烃色谱柱长度长,且总烃出峰时间早于甲烷出峰时间,所以样气进入燃烧的FID检测器6先分析出总烃而后分析出甲烷,两者之间差即为非甲烷总烃。
进一步地,FID检测器6包括样气口18、燃气口16和助燃气口17,样气口18与热过滤器3相连通,样气口18还连接有喷嘴24,喷嘴24指向燃烧腔室19,燃气口16与燃气相连通,助燃气口17与助燃气体连通。FID检测器6由铝合金材质制成,FID检测器6的外表面作绝缘处理,气口、燃气口16和助燃气口17处均设置内螺纹,用于连接进气管的外螺纹接头。弧形电极对由极化极片和收集极片构成。弧形电极对与燃烧腔室19之间用绝缘耐热材料23进行了很好的电绝缘隔离,使电荷只能经收集极片传导至信号采集板。喷嘴24用不锈钢毛细管材料制造,卡具25由绝缘耐热材质制成,用于固定喷嘴24。
FID检测器6的结构请参考图3,工作时,从助燃气口17通入空气,待温度传感器22测量燃烧腔室19温度高于100℃时,由燃气口16通入氢气,氢气经喷嘴24进入燃烧腔室19,此时,助燃气(空气)已经环绕在喷嘴24周围空间,系统给出点火信号,由点火线圈21点燃气体。此时会电离出少量的离子。当样气口18通入样气,样气与燃气(氢气)在腔内混合后经喷嘴24到达出口处燃烧,产生的离子数瞬间增多,这些离子在极化极片外加电场的作用下,向收集极片运动,形成电流,电流信号经超高阻与放大处理后变为电压信号输出。其中,弧形电极片20的材质是不锈钢表面镀金,不锈钢硬度高,不易变形,而且抗氧化性强,表面镀金后导电性明显提高,这样处理既克服了检测器调试或修正后,纯银线安装时易于变形,导致电荷移动路径改变,从而影响仪器测量的准确性的问题,也克服了全不锈钢电极因导电性引起电荷丢失而导致仪器灵敏度下降的问题。
本发明的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,包括稀释排气流量测量单元、采样处理单元和NMHC分析单元,本装置采用双阀双柱并联反吹色谱分离技术,实现一次进样同步分析总烃和甲烷,再通过差值计算得到非甲烷总烃(NMHC)分析结果,缩短了非甲烷总烃的分析周期,该方法分析周期小于60s,而且反吹甲烷分析柱12将高沸点组分吹净,有效避免了出峰较晚的高沸点组分对分析结果的影响;FID检测器6表面处理方法和操作工艺,提高了仪器的测量准确度和灵敏度;本装置从采样到分析全程191±10℃保温,无需除水,有效避免样气损失,保证检测数据准确可靠。本装置满足国家排放标准GB18352.5-2013和GB18352.6-2016,提供了适用于机动车和发动机领域测量NMHC新型检测装置。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,其特征在于,包括:
稀释排气流量测量单元,包括混合罐,所述混合罐与稀释空气相连通,汽车排气能够在所述混合罐中与空气混合稀释;
采样处理单元,包括连续采样保温管路和热过滤器,所述连续采样保温管路与所述混合罐相连通,稀释后排气经由所述连续采样保温管路加热后进入所述热过滤器;
NMHC分析单元,包括质量流量计和分别与所述质量流量计相连通的定量环、分析柱和FID检测器,所述质量流量计与所述热过滤器相连通,所述质量流量计和所述定量环、所述分析柱、所述FID检测器之间均加装切换阀组,所述分析柱包括甲烷分析柱和总烃分析柱,所述FID检测器与燃气和助燃气体相连通。
2.根据权利要求1所述的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,其特征在于:所述连续采样保温管路通过稀释通道与所述混合罐相连通。
3.根据权利要求2所述的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,其特征在于:所述稀释排气流量测量单元还包括旋流风机,所述旋流风机通过临界流文氏管与所述混合罐相连通,所述稀释通道位于所述临界流文氏管和所述混合罐之间。
4.根据权利要求3所述的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,其特征在于:所述旋流风机处还设置溢流口。
5.根据权利要求4所述的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,其特征在于:所述采样处理单元还包括加热型防化学膜片泵,所述加热型防化学膜片泵能够对所述稀释通道内的排气进行采样,所述加热型防化学膜片泵的一端通过临界流文丘里管与所述稀释通道相连通,所述加热型防化学膜片泵的另一端与所述热过滤器相连通。
6.根据权利要求1所述的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,其特征在于:所述切换阀组还与载气气源相连通,通过转换所述切换阀组的状态能够切换气路将定量采样气体导入所述甲烷分析柱中或所述总烃分析柱中。
7.根据权利要求6所述的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,其特征在于:所述甲烷分析柱的外径为3mm,长度为2m,所述甲烷分析柱内部填充60-80目的乙基乙烯苯和二乙烯苯共聚物,所述总烃分析柱的外径为3mm,长度为0.5m,所述总烃分析柱内填充80-100目的玻璃微珠,所述甲烷分析柱和所述总烃分析柱均由不锈钢材质制成。
8.根据权利要求1所述的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,其特征在于:所述FID检测器包括样气口、燃气口和助燃气口,所述样气口与所述热过滤器相连通,所述样气口还连接有喷嘴,所述喷嘴指向燃烧腔室,所述燃气口与所述燃气相连通,所述助燃气口与所述助燃气体连通。
9.根据权利要求8所述的轻型汽车排气污染物中NMHC的检测装置,其特征在于:所述FID检测器由铝合金材质制成,所述FID检测器的外表面作绝缘处理,所述FID检测器的电极片由不锈钢材质制成,所述FID检测器的电极片表面作镀金处理,所述气口、所述燃气口和所述助燃气口处均设置内螺纹。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20181016 |
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