CN112285191B - 检测气体的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了检测气体的装置和方法，所述检测气体的装置包括FID检测器；负压产生单元在检测单元下游的气路上产生相对于检测单元上游的负压；检测单元具有并行设置的第一气体通道和第二气体通道，在第一气体通道内，样气依次穿过第一多孔板、内腔和出口；在第二气体通道内，样气依次穿过第二多孔板和外腔；所述FID检测器设置在所述内腔内，所述内腔连通燃气。本发明具有灵敏度高、准确度高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测，特别涉及检测气体的装置和方法。
背景技术
氢火焰离子化检测器(Flame ionization detector，FID)由于其较高的灵敏度、较强的抗污染能力和较长的使用寿命，被认为是一种理想的通用性在线检测器。在石化企业VOCs在线实时监测应用场景中，为了保证系统极快的响应时间，采用大流量直接进样配合FID实时检测是常规的分析思路。但是这种分析方式存在以下几个问题：
1.由于分析系统是实时采样实时分析的，样气的压力变化会极大的影响检测的准确度。
2.由于FID是微流量检测器，直接大流量进样无法保证氢焰的稳定燃烧，检测器很难正常工作。因此想要在实时监测中获得令人满意的响应时间，必须配合复杂的前端采样设计，包含大流量采样和样品分流装置，使得整体的气路结构变得比较复杂，增加仪器体积、重量和成本。
3.许多实时监测工况属于持续性重度污染工况，而FID属于精密型的检测器，无法避免周期性的维护；而大多数的FID由于设计比较复杂，对现场维护能力的要求普遍较高。
目前，上述技术问题的常规解决办法是：
1.在FID进样口加装稳压装置保证稳定的进样量；然而稳压精度、稳压装置的稳定性、装置抗污染吸附的能力将直接影响FID检测的准确性，目前几乎没有将上述三者完美融合的稳压方案出现。
2.采用合适的FID负压进样方式能够避免样气压力波动对FID检测准确度的影响，但为了保证足够快速的响应时间，通常需要配合多级采样装置来同时保证大流量采样和微流量进样，采样装置整体流路因此变得相当复杂，对装置稳定性的要求极高，长时间使用时伴随着流量漂移甚至装置失效的风险。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种灵敏度高、准确度高、稳定性好的检测气体的装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
检测气体的装置，所述检测气体的装置包括FID检测器；所述检测气体的装置还包括：
负压产生单元，所述负压产生单元在检测单元下游的气路上产生相对于检测单元上游的负压；
检测单元，所述检测单元具有并行设置的第一气体通道和第二气体通道，在第一气体通道内，样气依次穿过第一多孔板、内腔和出口；在第二气体通道内，样气依次穿过第二多孔板和外腔；所述FID检测器设置在所述内腔内，所述内腔连通燃气。
本发明的另一目的在于提供了应用检测气体的装置的检测气体的方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
检测气体的方法，所述检测气体的方法为：
在检测单元的下游产生相对检测单元上游的负压，使得；
样气进入检测单元内，部分样气穿过第一多孔板后进入内腔，在燃气助燃下燃烧，FID检测器检测样气中待测成分含量；
部分样气穿过第二多孔板后进入外腔，外腔内的气体阻力小于内腔内的气体阻力，内腔和外腔的气体隔离；
排出所述内腔的气体和外腔气体汇合，流往下游。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.灵敏度高、准确度高；
利用多孔板以及内外腔间气体的隔离，降低了样气压力波动对内腔内火焰的影响，内腔内燃烧充分，提高了灵敏度，也提高了准确度；
2.稳定性好；
相互气体隔离的内腔和外腔的设计，实现了大流量采样功能，无需再在外部集成采样模块，装置体积和成本将大幅减小；且由于精简了稳压和复杂的外部采样模块，该方案的稳定性得到了极大的提高；
3.结构简答、可维护性好；
检测单元采用模块化设计，使得现场的维护变得非常简单，非专业人员也可进行维护；
4.具有隔爆功能；
多孔板和烧结材料的使用，使得内腔具备隔爆功能，能够直接应用于危险区域的实时在线监测。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的检测气体的方法流程图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
本发明实施例的检测气体的装置，所述检测气体的装置包括：
FID检测器；
负压产生单元，所述负压产生单元在检测单元下游的气路上产生相对于检测单元上游的负压，使得样气能够进入检测单元内；
检测单元，所述检测单元具有并行设置的第一气体通道和第二气体通道，在第一气体通道内，样气依次穿过第一多孔板、内腔和出口；在第二气体通道内，样气依次穿过第二多孔板和外腔；所述FID检测器设置在所述内腔内，所述内腔连通燃气。
为了进一步适应大流量的样气，进一步地，所述外腔的长度大于所述内腔的长度，所述内腔出口的下游为外腔的部分，该部分外腔的直径大于所述内腔的直径；直径为腔体在垂直于检测单元的中心轴线方向的截面的最大外接圆的直径。
为了实现防爆功能，进一步地，所述出口处设置具有多孔的烧结材料，如烧结金属网或烧结陶瓷。
为了降低结构复杂度，进一步地，所述第一多孔板和第二多孔板是同一个多孔板的不同部分。
为了采用纯机械的方式产生负压，进一步地，所述负压产生单元包括：
第一部分，所述第一部分的内部连通所述检测单元；
第二部分，沿着内部的气体流动方向，所述第二部分的内径变大；
气体管道，所述气体管道的出口设置在所述第二部分内。
图1给出了本发明实施例的检测气体的方法的流程图，也即根据本实施例的装置的工作方法，如图1所示，所述检测气体的方法为：
在检测单元的下游产生相对检测单元上游的负压，使得；
样气进入检测单元内，部分样气穿过第一多孔板后进入内腔，在燃气助燃下燃烧，FID检测器检测样气中待测成分含量；
部分样气穿过第二多孔板后进入外腔，外腔内的气体阻力小于内腔内的气体阻力，内腔和外腔的气体隔离；
排出所述内腔的气体和外腔气体汇合，流往下游。
实施例2：
根据本发明实施例1的检测气体的装置及方法的应用例。
在该应用例中，负压产生单元包括第一部分和第二部分，第一部分连通检测单元的第二气体通道，沿着内部的气体流动方向，第二部分的内径变大；气体管道的出口端设置在第二部分内，高压气体排出气体管道而进入第二部分内，高压气体膨胀，从而产生相对于检测单元上游的负压；
检测单元为长方体状，入口处设置多孔板，部分作为第一多孔板，成为；内腔的入口侧壁，FID检测器设置在内腔内，烧结金属网作为内腔的出口侧壁；部分作为第二多孔板，成为外腔的入口侧壁；外腔的长度和厚度分别大于内腔的长度和厚度，所述内腔出口的下游为外腔的部分，该部分外腔的直径大于所述内腔的直径；直径为腔体在垂直于检测单元的中心轴线方向的截面的最大外接圆的直径。
本发明实施例的检测气体的方法，也即根据本实施例的装置的工作方法，所述检测气体的方法为：
高压气体从气体管道进入第二部分内，发生膨胀，使得在第二部分内产生相对检测单元上游的飞负压，使得；
样气进入检测单元内，部分样气进入第一气体通道，也即穿过第一多孔板后进入内腔，在燃气助燃下燃烧，FID检测器检测样气中待测成分含量，之后废气穿过金属烧结网进入第二气体通道；
部分样气进入第二气体通道，穿过第二多孔板后进入外腔；鉴于气体穿过外腔的气体阻力小于气体穿过内腔的气体阻力，使得第二气体通道内的气体流量超过第一气体通道内的气体流量，且内腔和外腔的气体隔离：外腔气体不会进入内腔内；
排出所述内腔的气体和外腔气体在第二气体通道内汇合，流往负压产生单元。
根据本发明实施例的检测气体的装置及方法达到的益处在于：
1.内外腔气体阻力的不同，使得样气中的大部分进入第二气体通道，小部分进入第一气体通道，实现了大流量样气的检测，保证了检测的稳定性和实时性；
2.第一多孔板的设置，显著地降低了样气压力波动对内腔内火焰的影响，确保了检测灵敏度和准确度；
3.负压产生单元采用纯机械设计，第一多孔板和多孔烧结材料的组合，使得内腔具有防爆功能，本发明技术方案可应用在更多场合，拓展了应用范围；
4.多孔板、多孔烧结材料等的现有模块的采用，降低了本装置的复杂度，使得普通人员也可维护。
Claims (5)
1. 检测气体的装置的工作方法，所述检测气体的装置包括FID 检测器；其特征在于，所述检测气体的装置还包括：负压产生单元，所述负压产生单元在检测单元下游的气路上产生相对于检测单元上游的负压；检测单元，所述检测单元具有并行设置的第一气体通道和第二气体通道，在第一气体通道内，样气依次穿过第一多孔板、内腔和出口；在第二气体通道内，样气依次穿过第二多孔板和外腔；所述FID 检测器设置在所述内腔内，所述内腔连通燃气；所述外腔的长度大于所述内腔的长度，所述内腔出口的下游为外腔的部分，该部分外腔的直径大于所述内腔的直径，直径为腔体在垂直于检测单元的中心轴线方向的截面的最大外接圆的直径；所述工作方法为：在检测单元的下游产生相对检测单元上游的负压，使得；样气进入检测单元内，小部分样气穿过第一多孔板后进入内腔，在燃气助燃下燃烧，FID检测器检测样气中待测成分含量；大部分样气穿过第二多孔板后进入外腔，外腔内的气体阻力小于内腔内的气体阻力，内腔和外腔的气体隔离，所述外腔内的气体不会进入所述内腔内；排出所述内腔的气体和外腔气体汇合，流往下游。
2. 根据权利要求1 所述的检测气体的装置的工作方法，其特征在于：所述出口处设置具有多孔的烧结材料。
3. 根据权利要求2 所述的检测气体的装置的工作方法，其特征在于：所述烧结材料为烧结金属网或烧结陶瓷。
4. 根据权利要求1 所述的检测气体的装置的工作方法，其特征在于：所述第一多孔板和第二多孔板是同一个多孔板的不同部分。
5. 根据权利要求1 所述的检测气体的装置的工作方法，其特征在于：所述负压产生单元采用射流泵。
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