CN111855918A - 一种便携式在线烟道气体快检仪器及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种便携式在线烟道气体快检仪器及检测方法，采用手提式箱体，箱体内安装有操作平台，其上盖内安装有上盖配件，箱体内安装有功能模块系统，上盖配件包括高温气体取样探头、高温过滤器、外部连接管道；功能模块系统包括热交换器、散热风扇、分水过滤器、精密过滤器、吹扫装置、气体分析室、抽气泵、控制器、串口通信模块、电源管理模块、可充电电池以及控制器。高温气体取样探头及高温过滤器通过外部连接管道连接到进气口；进气口通过耐高温管道连接到热交换器；热交换器通过管道连接到分水过滤器；分水过滤器通过管道与精密过滤器连接；精密过滤器通过管道连接到吹扫装置；吹扫装置连接洁净气口，并与外部压缩洁净气体连接；精密过滤器的出气口连接到气体分析室，精密过滤器的进气口与分水过滤器连接。
Description
技术领域
本发明属于高温气体检测技术领域，具体涉及一种便携式在线烟道气体快检仪器及检测方法。
背景技术
在工业排放，焚化炉排放，汽车排放等尾气中，包含有大量有害大气污染物，包括烟尘、SO2、NOx、CO、HCl、HF、NH3、VOCs、重金属和二噁英类物质等，对周边环境及人体健康产生影响。为了更好地治理尾气排放问题，需随时随地检测及分析现场气体成分。由于现场温度较高，高温气体进入气体分析仪，使分析仪发烫，降低气体分析仪使用寿命，影响检测精度；同时，工业尾气中含有的水蒸气、腐蚀性气体或者杂质较多，不仅会腐蚀样气取样管路，而且这样的样气直接进入到气体分析器中，长此以往，不仅会造成气体分析器的损坏，影响了气体分析器的使用寿命，还会严重影响气体分析系统对样气的分析效果。
为了解决上述问题，现有的解决方案一般在气体分析系统中加入外置方式进行冷却与过滤，其冷却效果和过滤效果有限，只能过滤大颗粒的灰尘，对水汽、微小颗粒等杂质过滤效果不佳，并且，过滤部件使用一段时间后，容易堵塞，影响气体分析精准度及装置寿命。
如专利CN201921318821.4描述，现有的解决方案一般为集成多个部件组合，装置整体体积比较大，需要现场进行安装固定，不能随身携带。目前极需一种方法和设备，方便携带，满足随时随地现场检测的应用需求；具备冷却和过滤，实现高温排放气体的采样和分析；具备气体通道洁净和传感器校准设计，保障气体分析精准度和装置寿命。
因此，开发一种适用于高温检测环境的便携式高温气体快检仪器以解决上述问题是有必要的。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种便携式在线烟道气体快检仪器，采用手提箱式一体化结构设计，内置冷却、过滤、气体检测一体化功能，能满足随时随地对现场高温气体排放检测的应用需求，并具备气体通道洁净和传感器校准设计，保障气体分析精准度和装置寿命。
一种便携式在线烟道气体快检仪器，具体为手提式箱体，气体采样机检测装置安装在手提箱内部，箱体内安装有操作平台，其上设置有气体接口、电气接口、操控接口；手提箱上盖内安装有上盖配件，操控平台下方、手提箱体内安装有功能模块系统。
优选地，手提箱包括箱体、箱盖、连接箱体和箱盖的铰链，手提箱还具有锁扣、手提把手；铰链包括上合页、下合页和固定轴，上合页和下合页分别嵌入式安装在箱盖和箱体上，使箱盖可以绕着固定轴旋转。
进一步，操作平台包括一块隔板，通过螺钉紧固于所述手提箱内部。
进一步，操作平台上安装的气体接口包括进气口、洁净气口、废水废气出口、校准气口。
进一步，操作平台上安装的电气接口包括电源供电口、通信口。
进一步，操作平台上安装的操控接口包括电源开关、操作按键、状态指示灯、显示屏。
进一步，手提箱上盖内，在操控平台上方，装置了配件放置隔槽，隔槽可由弹性材料制成，从而可较好地固定所述箱体内配件。
进一步，上盖配件包括高温气体取样探头、高温过滤器、外部连接管道。
进一步，功能模块系统包括热交换器、散热风扇、分水过滤器、精密过滤器、吹扫装置、气体分析室、抽气泵、控制器、串口通信模块、电源管理模块、可充电电池以及控制器。
进一步，气体分析室内安装有一个或多个气体分析传感器。
进一步，高温气体取样探头及高温过滤器通过外部连接管道连接到进气口；进气口通过耐高温管道连接到热交换器；热交换器通过管道连接到分水过滤器；分水过滤器通过管道与精密过滤器连接；精密过滤器通过管道连接到吹扫装置；吹扫装置连接洁净气口，并与外部压缩洁净气体连接；精密过滤器的出气口连接到气体分析室，精密过滤器的进气口与分水过滤器连接。
进一步，功能模块系统还包括电源管理模块、可充电电池模块。
进一步，控制器分别与热交换器、分水过滤器、精密过滤器、吹扫装置和气体分析装室、气体分析传感器连接。
优选地，在热交换器中设置散热风扇，加速热交换器的热量散出，提升冷却效果。
优选地，在气体分析室内，设置温湿度传感器，控制器可通过传感器总线，读取到采样气体的温度湿度数据。
本发明还提供了一种便携式在线烟道气体快检仪器的检测方法，具体包括以下步骤：
打开所述手提箱锁扣，打开所述手提箱上盖，从所述上盖隔槽内取出所述高温气体取样探头、所述高温过滤器，并通过所述外部连接管道连接到箱内操作平台上的所述进气口；所述高温气体取样探头连接到烟道气体采集点；打开所述电源开关，启动所述抽气泵，高温气体通过所述高温气体取样探头冷却，通过所述高温过滤器过滤初级大颗粒风尘，从所述进气口进入所述热交换器进一步冷却，通过所述分水过滤器过滤水、油等液体成分，通过所述精密过滤器过滤捕捉微米级别颗粒，通过所述气体分析室内的所述气体分析传感器对气体进行成分分析，所述控制器从所述气体分析传感器采集数据，并通过所述通信接口，把气体分析数据传送出系统外部。
进一步，高压洁净气体如氮气，通过减压阀调节合适压力，通过所述洁净气口，接入到所述精密过滤器的吹气孔，利用气体压强，通过反向方式，把附着在所述精密过滤器上的颗粒，通过排尘孔排出，即为气体管道吹扫。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用手提箱式一体化结构设计，结构坚固，手提式设计方便携带。
(2)本发明采用内置冷却、过滤、气体检测一体化功能设计，便于使用；仪器内置可充电电池，可随时随地使用。
(3)本发明采用多级冷却装置，包括前置冷却装置(高温采样探头、高温过滤器)及内置热交换装置；快速冷却高温气体，有效确保气体检测系统能够进行正常检测。
(4)本发明采用多级过滤装置，包括前置的高温过滤器，内置精密过滤器，内置分水过滤器；对含粉尘、水蒸气等杂质的气体进行分层次过滤，实现气体净化，提高检测结果准确性。
(5)本发明采用压缩空气对过滤部件进行反吹处理，提高过滤部件清洁度，确保过滤部件经过上述处理后即可重复使用。
(6)本发明采用标气校准通道，可外接标注气体，对气体分析传感器进行校准，保障检测精度。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它附图。
图1是本发明实施例提供的手提箱式装置的外形示意图；
图2是本发明实施例提供的手提箱式装置的内部结构示意图；
图3是本发明实施例的各功能模块结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
实施例1
本发明公开一种手提箱便携式在线烟道气体快检仪器，参考图1和图2所示，手提箱式装置的外形包括上盖、下盖、锁扣、手提把手；手提箱式装置的内部结构、包括上盖、下盖、铰链、操作平台、配件放置隔槽、功能区。
配件放置隔槽在手提箱上盖内，在操控平台上方，隔槽可由弹性材料制成，从而可较好地固定箱体内配件。本实施例配件放置隔槽设置了高温气体取样探头，高温过滤器，及检测装置外部连接管道。
操作平台是一块隔板，通过螺钉紧固于手提箱内；操作平台上装置了气体接口，电气接口，操控接口。
操作平台上装置的气体接口，包括进气口，洁净气口，废水废气出口，校准气口；
操作平台上装置的电气接口，包括电源供电口，通信口；
操作平台上装置的操控接口，包括电源开关，操作按键，状态指示灯，显示屏；
拆卸操作平台隔板固定螺钉，在操作平台下方，箱体内部是功能区，设置了各功能模块。
参考图3所示，为本发明实施例的各功能模块结构，具体包括热交换器、散热风扇、分水过滤器、精密过滤器、吹扫装置、分析气室、抽气泵、控制器、串口通信模块、电源管理模块和可充电电池。
高温气体取样探头采用耐高温材料，如硅质石英管材料，高温过滤器包括过滤器管件，过滤器管件内部设置过滤材料，如脱脂棉。过滤器管件可拆开，更换其内部设置的过滤材料；高温采样探头通过耐高温气体连接管与高温过滤器连接，高温过滤器通过耐高温气体连接管与快检仪器进气口连接；所述的耐高温气体连接管可设置为PU四弗耐高温管制作而成的结构。
热交换器，包括热交换腔体、热交换气体管道；热交换腔体内设置热交换介质，热交换介质可以为水，也可以为导热油。因导热效率高，优选的，上述热交换器中的热交换介质为导热油。热交换气体管道采用高导热材料如铜；高温气体通过热交换管道，与热交换介质进行热量交换，通过介质循环冷却，风冷等方式，实现高温气体的冷却。
分水过滤器，可采用丝网分离方式，设置小孔径丝网，当采样气体通过丝网时，就象过筛一样，气体通过了，而液体被拦截而留在丝网上，并在重力的作用下下流至分离器底部排出；排出废水通过管道连接到废水废气出口，排出气体快检仪器外部。
精密过滤器，包括壳体，壳体内设有水平布置的隔板，隔板将壳体内分为上部的洁净气体腔室和下部的含尘气体腔室，壳体上端设有与洁净气体腔室连通的出气管及与吹扫装置连接的吹气孔；壳体下端侧壁上设有与含尘气体腔室连通的进气管，壳体下端设有排尘口；隔板上设有多个上下贯通的通孔，多个所述通孔内均套设有陶瓷纤维过滤管，陶瓷纤维过滤管具有耐高温、稳定性高等特点，可过滤捕捉直径小于微米的颗粒，实现精密过滤。
吹扫装置与精密过滤器吹气孔连接，通过高压压缩洁净气体对精密过滤器进行反向吹扫，把粉尘颗粒物通过排尘孔吹扫出精密过滤器，防止粉尘颗粒物阻塞精密过滤器；排尘孔通过管道连接到废水废气出口，排到气体快检仪器外部。
气体分析室是密闭的气体腔体，采样气体通过冷却、过滤，汇集在分析室内；分析室内设置一个或多个气体分析传感器，传感器与气体充分接触，通过电化学、红外光谱等分析方法，检测到气体内特定成分及含量。
控制器，分别与热交换器、过滤器、吹扫装置和气体分析装室、气体分析传感器连接，并用于控制热交换器、过滤器、吹扫装置和气体分析装室、气体分析传感器工作。控制器从气体分析传感器采集数据，并做处理分析；与控制器连接的通信接口，把气体分析数据传送出系统外部。
本实施例所述的高温气体分析系统中，还包括电源管理模块，可充电电池模块。外部电源通过电源输入口对可充电电池模块进行充电；可充电电池通过电源管理模块，为各功能模块提供供电，可在无外部电源供电场景下，继续完成气体采样和分析工作。
本实施例所述的高温气体分析系统，在上述热交换器内设置散热风扇，加速热交换器的热量散出，提升冷却效果。
本实施例所述的高温气体分析系统，在气体分析室内，设置了温湿度传感器，控制器可通过传感器总线，读取到采样气体的温度湿度数据。
本实施例所述的高温气体分析系统，采用手提箱式一体化结构设计，结构坚固，手提式，方便携带。
本实施例所述的高温气体分析系统，内置冷却、过滤、气体检测一体化功能设计，便于使用；内置可充电电池，可随时随地使用。
本实施例所述的高温气体快检仪器，前置过滤冷却装置对高温、含粉尘的气体进行过滤及冷却，降低气体温度并避免大粉尘的气体进入气体快检仪器；内置热交换装置，可快速冷却高温气体，有效确保气体检测系统能够进行正常检测；分水过滤器，去除气体内水、油等液体成分，提高检测准确度；精密过滤器通过陶瓷纤维过滤管，过滤捕捉直径小于微米的颗粒，实现精密过滤；吹扫装置从过滤部件内吹出聚集的粉尘，提高过滤部件清洁度，确保过滤部件经过上述处理后即可重复使用。通过以上方案，实现耐高温、除尘过滤、气体冷却功能，为气体分析传感器提供稳定、低温和净化的气体环境，从而实现精准的高温气体分析检测。
本实施例所述的高温气体快检仪器还包括标气校准通道，可外接标注气体，对气体分析传感器进行校准，保障检测精度。
实施例2
本发明公开了一种手提箱式便携式在线烟道气体快检仪器的检测方法，具体参照实施例1的检测仪器，其检测方法如下：
打开手提箱锁扣，打开手提箱上盖，从上盖隔槽内取出高温气体取样探头、高温过滤器，并通过外部连接管道连接到箱内操作平台上的进气口；高温气体取样探头连接到烟道气体采集点；打开电源开关，启动抽气泵，高温气体通过高温气体取样探头冷却，通过高温过滤器过滤初级大颗粒风尘，从进气口进入热交换器进一步冷却，通过分水过滤器过滤水、油等液体成分，通过精密过滤器过滤捕捉微米级别颗粒，通过气体分析室内的气体分析传感器对气体进行成分分析，控制器从气体分析传感器采集数据，并通过通信接口，把气体分析数据传送出系统外部，实现在线检测。
其中气体管道吹扫方法为：高压洁净气体如氮气，通过减压阀调节合适压力，通过洁净气口，接入到精密过滤器的吹气孔，利用气体压强，通过反向方式，把附着在精密过滤器上的颗粒，通过排尘孔排出。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经过适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本发明中所未详细描述的技术细节，均可通过本领域中的任一现有技术实现。特别的，本发明中所有未详细描述的技术特点均可通过任一现有技术实现。
Claims (13)
1.一种便携式在线烟道气体快检仪器，其特征在于，所述快检仪器为手提式箱体，气体采样机检测装置安装在手提箱内部，箱体内安装有操作平台，其上设置有气体接口、电气接口、操控接口；所述手提箱上盖内安装有上盖配件，所述操控平台下方、所述手提箱体内安装有功能模块系统。
2.根据权利要求1所述的一种便携式在线烟道气体快检仪器，其特征在于，所述手提箱包括箱体、箱盖、连接箱体和箱盖的铰链，所述手提箱还具有锁扣、手提把手；所述铰链包括上合页、下合页和固定轴，所述上合页和所述下合页分别嵌入式安装在所述箱盖和所述箱体上，使所述箱盖可以绕着所述固定轴旋转。
3.根据权利要求1所述的一种便携式在线烟道气体快检仪器，其特征在于，所述操作平台包括一块隔板，通过螺钉紧固于所述手提箱内部。
4.根据权利要求1所述的一种便携式在线烟道气体快检仪器，其特征在于，所述气体接口包括进气口、洁净气口、废水废气出口、校准气口。
5.根据权利要求1所述的一种便携式在线烟道气体快检仪器，其特征在于，所述电气接口包括电源供电口、通信口。
6.根据权利要求1所述的一种便携式在线烟道气体快检仪器，其特征在于，所述操控接口包括电源开关、操作按键、状态指示灯、显示屏。
7.根据权利要求1所述的一种便携式在线烟道气体快检仪器，其特征在于，所述上盖配件包括高温气体取样探头、高温过滤器、外部连接管道。
8.根据权利要求1所述的一种便携式在线烟道气体快检仪器，其特征在于，所述功能模块系统包括热交换器、散热风扇、分水过滤器、精密过滤器、吹扫装置、气体分析室、抽气泵、控制器、串口通信模块、电源管理模块、可充电电池以及控制器、电源管理模块、可充电电池模块。
9.根据权利要求8所述的一种便携式在线烟道气体快检仪器，其特征在于，所述气体分析室内安装有一个或多个气体分析传感器。
10.根据权利要求7-8所述的一种便携式在线烟道气体快检仪器，其特征在于，所述高温气体取样探头及所述高温过滤器通过所述外部连接管道连接到所述进气口；所述进气口通过耐高温管道连接到所述热交换器；所述热交换器通过管道连接到所述分水过滤器；所述分水过滤器通过管道与所述精密过滤器连接；所述精密过滤器通过管道连接到所述吹扫装置；所述吹扫装置连接所述洁净气口，并与外部压缩洁净气体连接；所述精密过滤器的出气口连接到所述气体分析室，所述精密过滤器的进气口与所述分水过滤器连接。
11.根据权利要求8-9所述的一种便携式在线烟道气体快检仪器，其特征在于，所述控制器分别与所述热交换器、所述分水过滤器、所述精密过滤器、所述吹扫装置和所述气体分析装室、所述气体分析传感器连接。
12.一种如权利要求1-8所述的便携式在线烟道气体快检仪器的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
打开所述手提箱锁扣，打开所述手提箱上盖，从所述上盖隔槽内取出所述高温气体取样探头、所述高温过滤器，并通过所述外部连接管道连接到箱内操作平台上的所述进气口；所述高温气体取样探头连接到烟道气体采集点；打开所述电源开关，启动所述抽气泵，高温气体通过所述高温气体取样探头冷却，通过所述高温过滤器过滤初级大颗粒风尘，从所述进气口进入所述热交换器进一步冷却，通过所述分水过滤器过滤水、油等液体成分，通过所述精密过滤器过滤捕捉微米级别颗粒，通过所述气体分析室内的所述气体分析传感器对气体进行成分分析，所述控制器从所述气体分析传感器采集数据，并通过所述通信接口，把气体分析数据传送出系统外部。
13.根据权利要求12所述的一种便携式在线烟道气体快检仪器的检测方法，其特征在于，高压洁净气体如氮气，通过减压阀调节合适压力，通过所述洁净气口，接入到所述精密过滤器的吹气孔，利用气体压强，通过反向方式，把附着在所述精密过滤器上的颗粒，通过排尘孔排出，即为气体管道吹扫。
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