CN108760412A - 一种VOCs吸附管采样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种VOCs吸附管采样装置，包括烟枪、主机、第一和第二半导体制冷片、吸收瓶、脱水腔、吸附管组件、第一和第二温度传感器置；烟枪包括管体和主体，管体的内管外部设置有加热件，主体内设置有第一主控板、加热模块和温控模块；主机包括外壳体、第二主控板、流量控制器、抽气动力装置和进气嘴；依次连接烟枪的出气口、脱水腔、吸附管组件和进气嘴；第一控制板控制第一半导体制冷片工作直至第一温度传感器检测的温度大于第一预设温度且控制第二半导体制冷片工作直至第二温度传感器检测的温度大于第二预设温度；第二主控板接收流量控制器输出的气体流量并根据预设流量和预设流量误差控制抽气动力装置的转速。用于提高VOCs吸附效率。

Description

一种VOCs吸附管采样装置

技术领域

本发明属于气体采样技术领域，具体涉及一种VOCs吸附管采样装置。

背景技术

挥发性有机化合物（volatile organic compounds，VOCs）是石油、制药、印刷等行业排放的常见污染物。VOCs大多对人类健康有负面影响，但是这些物质在回收后又多数具有经济价值，所以在进行回收之前需要对VOCs进行采样，以确定其中是否存在待回收的有益物质，或者检测废气中VOCs的含量以确定排放废气是否符合国家相关规定的排放标准。通常，VOCs存在于其中的烟气温湿度较大，现市场上用于采样VOCs的仪器一般通过烟枪直接引流烟气并通过吸附管对VOCs进行采样，由于烟气温湿度大，容易导致烟枪管路内形成冷凝水，影响后续吸附管对VOCs的吸附效率，并且烟气湿度大所带来的水蒸气也会影响吸附管对VOCs的吸附，导致吸附效率低。

发明内容

本发明提供一种VOCs吸附管采样装置，用于提高VOCs吸附效率。

为了解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案予以解决：

一种VOCs吸附管采样装置，包括带有采样口的烟枪、主机和制冷脱水装置；所述烟枪包括管体和主体，所述管体内的内管外部设置有加热件，所述主体内设置有第一主控板，在所述第一主控板上设置有用于加热所述加热件的加热模块和温控模块；所述主机包括外壳体、设置在所述外壳体内的第二主控板、与所述第二主控板连接的流量控制器、抽气动力装置和进气嘴；所述制冷脱水装置包括第一半导体制冷片、第二半导体制冷片、带有吸收瓶的脱水腔、吸附管组件、用于检测所述脱水腔内温度的第一温度传感器和用于检测所述吸附管组件的温度的第二温度传感器，依次连接所述烟枪的出气口、脱水腔、吸附管组件和进气嘴；所述第一控制板控制第一半导体制冷片工作直至接收到所述第一温度传感器检测的温度大于第一预设温度，且控制第二半导体制冷片工作直至接收到所述第二温度传感器检测的温度大于第二预设温度；所述第二主控板接收所述流量控制器输出的从所述进气嘴采集到的气体的流量并根据预设流量和预设流量误差控制所述抽气动力装置的转速，使所述流量与所述预设流量之间的比较值处于所述预设流量误差内。

进一步地，所述制冷脱水装置还包括与所述第一主控板相连的第一单向阀和第二单向阀；所述吸附管组件包括制冷腔、主路吸附管和旁路吸附管，所述主路吸附管和旁路吸附管的入口均伸入在所述制冷腔内，所述第二温度传感器用于检测所述制冷腔内的温度；所述第一单向阀连接所述脱水腔的出口和所述旁路吸附管的入口，所述旁路吸附管的出口连接所述进气嘴，所述第二单向阀连接所述脱水腔的出口和所述主路吸附管的入口，所述主路吸附管的出口连接所述进气嘴。

进一步地，所述制冷脱水装置还包括与所述第一主控板相连的三通阀；所述吸附管组件包括制冷腔、主路吸附管和旁路吸附管，所述主路吸附管和旁路吸附管的入口均伸入所述制冷腔内，所述第二温度传感器用于检测所述制冷腔的温度；所述脱水腔的出口连接所述三通阀的进口，所述三通阀的一个出口连接所述旁路吸附管的入口，所述旁路吸附管的出口连接所述进气嘴，所述三通阀的另一个出口连接所述主路吸附管的入口，所述主路吸附管的出口连接所述进气嘴。

进一步地，所述制冷脱水装置还包括设置在所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片上方的散热装置，所述散热装置包括散热罩、设置在所述散热罩内的散热风扇和散热器。

进一步地，所述VOCs吸附管采样装置还包括设置在所述采样口处的第一滤网和滤筒。

进一步地，所述进气嘴处设置有第二滤网。

进一步地，所述VOCs吸附管采样装置还包括干燥筒，所述吸附管组件的出气口通过连接管接入所述干燥筒的入口，所述干燥筒的出口通过连接管接入所述进气嘴。

进一步地，所述主机的外壳体的外侧壁上设置有燕尾槽，所述干燥筒的外侧壁上设置有用于卡入所述燕尾槽的燕尾结构。

进一步地，所述制冷脱水装置还包括至少一个挂柱，所述主机的外壳体的外侧壁上开设有与各挂柱对应的挂孔，所述挂柱卡入所述挂孔内。

进一步地，所述抽气动力装置为进口无刷隔膜泵。

与现有技术相比，本发明的VOCs吸附管采样装置的优点和有益效果是：通过加热件可对内管加热，避免气体在烟枪内管内形成冷凝水而影响后续吸附管对VOCs的吸附效率，通过第一半导体制冷片对脱水腔降温，在气体经过脱水腔时对气体降温冷却，使得气体中的水蒸气冷凝于吸收瓶内，减小水蒸气对VOCs吸附的影响，并且通过第二半导体制冷片对吸附管组件降温，从而在气体进入吸附管组件时对气体降温，实现低温吸附采样，提高吸附效率。

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，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简要介绍，显而易见地，下面描述的附图是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明的VOCs吸附管采样装置的结构图；

图2为本发明的VOCs吸附管采样装置的主视图；

图3为本发明的VOCs吸附管采样装置的左视图；

图4为本发明的VOCs吸附管采样装置中制冷脱水装置的爆炸图；

图5为本发明的VOCs吸附管采样装置中制冷脱水装置剖视图；

图6为本发明的VOCs吸附管采样装置中主机的正视图；

图7为本发明的VOCs吸附管采样装置中主机的后视图，其中干燥筒卡在主机上；

其中，100-制冷脱水装置，110-第一半导体制冷片，110'-第二半导体制冷片，120-脱水腔，121-吸收瓶，122-第一温度传感器，122'-第一冷凝器座，123-第二温度传感器，123'-第二冷凝器座，130-吸附管组件，131-主路吸附管，132-旁路吸附管，133-主路吸附管接嘴，134-旁路吸附管接嘴，135-制冷腔，136-三通，137-连接管，138-挂柱，140-散热装置，141-散热器，142-散热风扇，143-散热罩，150-安装框架，160-隔温棉，170-第一单向阀，180-筒形壳体，181-进气口，190-吸附管外壳，200-主机，210-外壳体，211-挂孔，212-燕尾槽，220-进气嘴，230-主机显示屏，300-烟枪，310-采样口，320-管体，321-内管，322-加热带，323-滤筒，330-主体，331-烟枪显示屏，332-手柄，400-干燥筒。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

为了实现废气中VOCs的采集，本实施例涉及一种VOCs吸附管采样装置，包括带有采样口310的烟枪300、主机200和制冷脱水装置100；烟枪300包括管体320和主体330，管体320内的内管321外部设置有加热件322，主体330内设置有第一主控板（未示出），在第一主控板上设置有用于加热加热件322的加热模块（未示出）和温控模块（未示出）；主机200包括外壳体210、设置在外壳体210内的第二主控板（未示出）、与第二主控板连接的流量控制器（未示出）、抽气动力装置（未示出）和进气嘴220；制冷脱水装置100包括第一半导体制冷片110、第二半导体制冷片110'、带有吸收瓶121的脱水腔120、吸附管组件130、用于检测脱水腔120内温度的第一温度传感器122和用于检测吸附管组件130的温度的第二温度传感器123，依次连接烟枪300的出气口（未示出）、脱水腔120、吸附管组件130和进气嘴220；第一控制板控制第一半导体制冷片110工作直至接收到第一温度传感器122检测的温度大于第一预设温度，且控制第二半导体制冷片110'工作直至接收到第二温度传感器123检测的温度大于第二预设温度；第二主控板接收流量控制器输出的从进气嘴220采集到的气体的流量并根据预设流量和预设流量误差控制抽气动力装置的转速，使流量与预设流量之间的比较值处于预设流量误差内。

具体地，如图1和图2所示，在使用该采样装置进行采样时，首先通过第一主控板根据温控模块反馈的温度控制加热模块对加热件322加热，在本实施例中，加热范围选择在100℃-160℃之间，其由第一主控板和温控模块实现。本实施例加热件322为加热带，该加热带包覆在内管321外周向，从而对整个长度的内管321进行加热。在采样废气时，将烟枪300放置烟道中，烟道中废气通过采样口310进入烟枪300内管321,加热件322对内管321中废气加热，避免当烟温湿度均较高时而外界温度较低时被测气体易在内管321中形成冷凝水，所产生的冷凝水影响吸附管组件130对VOCs的吸附效率。在从烟枪300的出气口引出的气体进入脱水腔120并通过脱水腔120脱水后进入吸附管组件130，在本实施例中，脱水腔120内的温度由第一温度传感器122检测且吸附管组件130内的温度由第二温度传感器123检测，在第一主控板中事先设定第一预设温度（例如，2℃）和第二预设温度（例如，2℃），在由第一温度传感器122检测到的温度大于第一预设温度时第一主控板控制第一半导体制冷片110工作，在小于第一预设温度时控制第一半导体制冷片110停止工作，实现降低脱水腔120内温度，从而进入脱水腔120内的气体的水蒸气会冷凝成水而收集在吸收瓶121中，并且在由第二温度传感器123检测到的温度大于第二预设温度时第一主控板控制第二半导体制冷片110'工作，在小于第二预设温度时控制第二半导体制冷片110'停止工作，实现降吸附管组件130的温度，从而脱水腔120冷凝后的气体进入吸附管组件130进行吸附采样时实现低温采样，提高对VOCs的吸附效率。从吸附管组件130的出气口出来的气体引入主机200的进气嘴220，主机200对整个气体的流量进行恒速闭环控制，以便保证流量稳定性及准确性，具体地，在气体从进气嘴220流入主机200时，流量计模块实时采集到气体并计算气体流量，第二主控板事先设置预设流量和预设流量误差并将采集到的气体流量与预设流量进行比较，当两者的比较值不处于（例如超过或低于）预设误差范围内时，第二主控板控制抽气动力装置的转速（例如降低或增加），直至两者的比较值处于（例如超过或低于）预设误差范围内，实现流量控制的稳定性，其中本实施例中抽气动力装置优选为进口无刷隔膜泵。

在首先使用烟枪300进行废气采集时有可能在最开始管道中进入了空气，或者在更换吸附管组件130中的吸附管时在连接管路中进入了空气，因此再次利用该采样装置时无法保证进入吸附管的气体完全为烟道中的废气，降低吸附管对VOCs的吸附效率，针对该问题，在本实施例中，如图1、图4和图5所示，吸附管组件130包括制冷腔135、主路吸附管131、旁路吸附管132、设置在主路吸附管131出口处的吸附管接嘴133和设置在旁路吸附管132出口处的吸附管接嘴134，其中主路吸附管131的入口和旁路吸附管132的入口均伸入至制冷腔135内，设置第一单向阀170和第二单向阀（未图示），并且对应地，由第一主控板控制第一单向阀170连通脱水腔120和旁路吸附管132的入口，由第一主控板控制第二单向阀连通脱水腔120和主路吸附管131的入口，主路吸附管131的出口和旁路吸附管132的出口经过三通136通过连接管137接入进气嘴220，其中第二温度传感器123用于检测制冷腔135内的温度，因此可以同时检测到主路吸附管131和旁路吸附管132内的温度，在开始采集气体之前，首先第一主控板控制第一单向阀170接通，对烟枪300内管321、旁路吸附管132和各连接管进行气体清洗，当流量计模块采集到旁路采样体积达到预设量（例如300ml）时，第二主控板控制切换接通第二单向阀并断开第一单向阀，此时流通至制冷腔135和主路吸附管131的气体完全为废气，提高主路吸附管131的吸附效率。

替代地，设置有三通阀（未图示）替代第一单向阀170和第二单向阀，脱水腔120的出口连接三通阀的进口，三通阀的一出口连接主路吸附管131的入口而另一出口连接旁路吸附管132的入口，主路吸附管131的出口和旁路吸附管132的出口经过三通136通过连接管137接入进气嘴220，在开始采集气体之前，首先第二主控板控制三通阀切换至连接旁路吸附管132，对烟枪300内管321、旁路吸附管132和各其他连接管进行气体清洗，当流量计模块采集到旁路采样体积达到预设量（例如300ml）时，第二主控板控制三通阀切换至连接主路吸附管131，此时流通主路吸附管131的气体完全为废气，提高主路吸附管131的吸附效率。

进一步地，如图1至图4所示，为了提高对气体的冷凝效果，制冷脱水装置100还包括设置在第一半导体制冷片110和第二半导体制冷片110'上方的散热装置140，其包括散热器141、散热风扇142和散热罩143。此外，如图4所示，为了将制冷脱水装置100装配至烟枪300上，还设置有安装至烟枪300上的筒形壳体180，其中一端开设有用于接收来自内管321内气体的进气口181；如图1、图3和图4所示，设置有安装框架150，该安装框架150安装至筒形壳体180上，本实施例安装框架150整体为矩形框架，在其相对的两侧面的各侧面上开设有两个第一螺纹孔（未示出），并且在散热罩143两侧边的各侧边上均开设有两个第二螺纹孔（未示出），挂柱138依次第一螺纹孔和第二螺纹孔将散热罩143固定至安装框架150上；为了方便放置第一温度传感器122和第二温度传感器123，对应设置有第一冷凝器座122'和第二冷凝器座123'，在第一冷凝器座122'的底部开设有第一缺口，用于嵌入第一温度传感器122，使得第一温度传感器122接触脱水腔120，在第二冷凝器座123'的底部开设有第二缺口，用于嵌入第二温度传感器123，使得第二温度传感器123接触制冷腔135；为了保存第一半导体制冷片11和/或第二半导体制冷片110'的冷量，还设置有隔温棉160；并且便于快速传递冷量，还设置有导冷块（未标示）。如图1至图4，为了保护主路吸附管131和旁路吸附管132且避免冷量散失，在主路吸附管131和旁路吸附管132罩有吸附管外壳190。

为了避免外界颗粒物或水进入烟枪300而降低烟枪300的使用寿命，如图2所示，在采样口310处设置有滤网（未图示）和滤筒323。进一步地，为了避免颗粒物或水进入主机200内部而降低主机200的使用寿命或影响流量计模块的稳定性及准确度，在进气嘴220处设置有滤网（未图示），并且在如图1所示，在将从主路吸附管131和旁路吸附管132出来的气体通过干燥筒400干燥后再通入进气嘴220内。在本实施例中，为了方便携带干燥筒400，如图1和图7所示，在外壳体220的后壁上设置有多组燕尾槽，每组燕尾槽包括横排设置的两个燕尾槽212，对应地，在干燥筒400的外侧壁上设置有两个与燕尾槽配合的燕尾结构（未示出），燕尾结构卡入燕尾槽，将干燥筒400和主机200连接，当然每组燕尾槽的数量不限于两个。

如图1和图3所示，由于挂柱138外端为包括横截面积渐变大的第一节和第二节的工字型结构，对应地，在外壳体220的外侧壁上开设有与两个挂孔211，挂孔211为包括大孔径和小孔径的水滴形挂孔，其中第一节的径向长度小于大孔径且大于小孔径，在挂接时，首先第一节同心嵌入大孔径，然后移动主机200平移至小孔径，此时挂柱138不能从小孔径中出来，从而实现主机200的挂接。

另外，为了便于采样人员更好地稳持烟枪300，如图1所示，主体330上设置有手柄332。如图3所示，在主体330上还设置有显示屏331，其通过显示模块（未示出）与第一主控板相连，可以用于显示加热带的温度。并且如图6所示，在主机200上也设置有显示屏230，其通过显示模块（未示出）与第二主控板相连，用于显示气体流量、采样体积、采样时间等，便于采样人员查看并记录。

本发明的VOCs吸附管采样装置，通过加热带322可对内管321加热，避免气体在烟枪300内管321内形成冷凝水而影响后续主路吸附管131对VOCs的吸附效率，通过第一半导体制冷片110对脱水腔120降温，在气体经过脱水腔120时对气体降温冷却，使得气体中的水蒸气冷凝于吸收瓶121内，减小水蒸气对VOCs吸附的影响，并且通过第二半导体制冷片110'对制冷腔135降温，从而在气体进入制冷腔135对气体降温，即对进入主路吸附管131的气体降温，实现主路吸附管131低温采样，提高吸附效率；通过切换控制接通第一单向阀170和第二单向阀，实现对主路吸附管131和旁路吸附管132的切换，对内管321、旁路吸附管132和各连接管进行气体清洗，保证进入主路吸附管131的气体完全为废气，提高吸附效率；主机200通过流量计模块对整个气体的流量进行恒速闭环控制，保证流量稳定性及准确性。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种VOCs吸附管采样装置，包括带有采样口的烟枪、主机和制冷脱水装置；所述烟枪包括管体和主体，所述管体内的内管外部设置有加热件，所述主体内设置有第一主控板，在所述第一主控板上设置有用于加热所述加热件的加热模块和温控模块；所述主机包括外壳体、设置在所述外壳体内的第二主控板、与所述第二主控板连接的流量控制器、抽气动力装置和进气嘴；所述制冷脱水装置包括第一半导体制冷片、第二半导体制冷片、带有吸收瓶的脱水腔、吸附管组件、用于检测所述脱水腔内温度的第一温度传感器和用于检测所述吸附管组件的温度的第二温度传感器，依次连接所述烟枪的出气口、脱水腔、吸附管组件和进气嘴；所述第一控制板控制第一半导体制冷片工作直至接收到所述第一温度传感器检测的温度大于第一预设温度，且控制第二半导体制冷片工作直至接收到所述第二温度传感器检测的温度大于第二预设温度；所述第二主控板接收所述流量控制器输出的从所述进气嘴采集到的气体的流量并根据预设流量和预设流量误差控制所述抽气动力装置的转速，使所述流量与所述预设流量之间的比较值处于所述预设流量误差内。

2.根据权利要求1所述的VOCs吸附管采样装置，其特征在于，所述制冷脱水装置还包括与所述第一主控板相连的第一单向阀和第二单向阀；所述吸附管组件包括制冷腔、主路吸附管和旁路吸附管，所述主路吸附管和旁路吸附管的入口均伸入所述制冷腔内；所述第二温度传感器用于检测所述制冷腔内的温度，所述第一单向阀连接所述脱水腔的出口和所述旁路吸附管的入口，所述旁路吸附管的出口连接所述进气嘴，所述第二单向阀连接所述脱水腔的出口和所述主路吸附管的入口，所述主路吸附管的出口连接所述进气嘴。

3.根据权利要求1所述的VOCs吸附管采样装置，其特征在于，所述制冷脱水装置还包括与所述第一主控板相连的三通阀；所述吸附管组件包括制冷腔、主路吸附管和旁路吸附管，所述主路吸附管和旁路吸附管的入口均伸入所述制冷腔内，所述第二温度传感器用于检测所述制冷腔内的温度；所述脱水腔的出口连接所述三通阀的进口，所述三通阀的一个出口连接所述旁路吸附管的入口，所述旁路吸附管的出口连接所述进气嘴，所述三通阀的另一个出口连接所述主路吸附管的入口，所述主路吸附管的出口连接所述进气嘴。

4.根据权利要求1所述的VOCs吸附管采样装置，其特征在于，所述制冷脱水装置还包括设置在所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片上方的散热装置，所述散热装置包括散热罩、设置在所述散热罩内的散热风扇和散热器。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的VOCs吸附管采样装置，其特征在于，还包括设置在所述采样口处的第一滤网和滤筒。

6.根据权利要求5所述的VOCs吸附管采样装置，其特征在于，所述进气嘴处设置有第二滤网。

7.根据权利要求5所述的VOCs吸附管采样装置，其特征在于，还包括干燥筒，所述吸附管组件的出气口通过连接管接入所述干燥筒的入口，所述干燥筒的出口通过连接管接入所述进气嘴。

8.根据权利要求7所述的VOCs吸附管采样装置，其特征在于，所述主机的外壳体的外侧壁上设置有燕尾槽，所述干燥筒的外侧壁上设置有用于卡入所述燕尾槽的燕尾结构。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的VOCs吸附管采样装置，其特征在于，所述制冷脱水装置还包括至少一个挂柱，所述主机的外壳体的外侧壁上开设有与各挂柱对应的挂孔，所述挂柱卡入所述挂孔内。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的VOCs吸附管采样装置，其特征在于，所述抽气动力装置为进口无刷隔膜泵。