CN112730546B - 一种便携式的烟气分析装置 - Google Patents
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Abstract
一种便携式的烟气分析装置，涉及测量领域。便携式的烟气分析装置包括设有酸性气体吸收装置、集气装置、电化学气体传感器检测装置、气体收集罐和真空气泵的测量箱体，测量箱体连接有用于选择性地与酸性气体吸收装置、集气装置和真空气泵连通的进气部件，酸性气体吸收装置与集气装置连通，集气装置、电化学气体传感器检测装置和真空气泵依次连通，真空气泵还连接有真空气泵排气管，气体收集罐还连接有至少一个用于对其内部气体进行检测的气体检测管检测装置，真空气泵和气体检测管检测装置分别与气体收集罐连通。便携式的烟气分析装置具有气体成分检测种类多、取样精确、误差小、对气体浓度变化过程进行实时监测、对挥发性物质进行精确定量等优点。
Description
技术领域
本申请涉及测量领域，具体而言，涉及一种便携式的烟气分析装置。
背景技术
随着科技和经济的持续快速发展，各种新能源和新材料层出不穷，能源使用和废弃材料处理的过程中会释放出大量的有毒有害气体和可燃性气体，这些气体排放后会对生态环境和人民生存环境造成直接的或严重的影响，甚至带来火灾、爆炸隐患。每年我国为治理这些排放物造成的经济损失要付出上千亿元的代价，从可持续发展战略和改善民生环境的角度考虑，我们应对这些材料在各种条件下燃烧或热解释放出的气体进行精密地监测，控制排放浓度，使其符合国家排放标准。
目前现有的烟气分析仪的原理主要有以下三种：一种是采用电化学气体传感器进行检测，其原理是将待测气体经过除尘、去湿处理后进入传感器室，穿过渗透膜后进入电解槽，使在电解液中被扩散吸收的气体在规定的氧化电位下进行电位电解，根据耗用的电解电流求出气体的浓度。第二种是采用红外气体传感器进行检测，利用不同气体对红外波长的电磁波能量具有特殊吸收特性的原理而进行气体成分和气体浓度的分析，当红外光线穿过被测气体后的光强衰减满足朗伯.比尔(Lambert-Beer)定律，气体浓度越大时对光的衰减也越大。第三种是采用气体检测管进行检测，其是将待测气体通过抽取进入检测管，与管内的检测试剂发生化学反应，改变检测试剂的颜色，根据气体检测管管身的刻度，读出待测气体的浓度。
现有的烟气分析仪主要存在以下问题：第一，现有的烟气分析仪可以测量的气体种类比较有限，一般为O2、CO、CO2、NO、NO2、NOx、SO2、CxHy等，对于一些不常见的气体无法测量；第二，现有的烟气分析仪取样方式是抽样取样，精度不够，取样误差大；第三，现有的烟气分析仪得出的数据测量单位为浓度(ppm)或百分比(％)，属于半定量分析，难以得出单位质量试样产生的挥发性物质的精准定量分析；第四，现有的烟气分析仪的应用偏向于工厂生产的应用，不能满足实验室测量的精确度要求。
发明内容
本申请的目的在于提供一种便携式的烟气分析装置，其具有气体成分检测种类多、取样精确、误差小、对气体浓度变化过程进行实时监测、对挥发性物质进行精确定量等优点。
本申请的实施例是这样实现的：
本申请实施例提供一种便携式的烟气分析装置，其包括内设有酸性气体吸收装置、集气装置、电化学气体传感器检测装置、气体收集罐和真空气泵的测量箱体，测量箱体还连接有用于选择性地与酸性气体吸收装置、集气装置和真空气泵连通的进气部件，酸性气体吸收装置与集气装置连通，集气装置、电化学气体传感器检测装置和真空气泵依次连通，真空气泵还连接有真空气泵排气管，气体收集罐还连接有至少一个用于对其内部气体进行检测的气体检测管检测装置，真空气泵和气体检测管检测装置分别与气体收集罐连通。
在一些可选的实施方案中，酸性气体吸收装置包括装盛有酸性气体吸收溶液的酸性气体吸收溶液瓶，酸性气体吸收溶液瓶分别与气体三通换向阀和集气装置连通，酸性气体吸收装置进气管插入酸性气体吸收溶液液面以下。
在一些可选的实施方案中，集气装置包括集气瓶，集气瓶分别与气体三通换向阀、酸性气体吸收溶液瓶和电化学气体传感器检测装置连通。
在一些可选的实施方案中，电化学气体传感器检测装置包括内设有热电偶、烧结过滤器、O2传感器、NO传感器、CO传感器、SO2传感器和烟尘过滤网的探针检测管，电化学气体传感器检测装置两端分别与集气装置和真空气泵连通。
在一些可选的实施方案中，气体收集罐包括罐体及与罐体连接的双向气口阀门、收集罐气压表和多个气体检测管槽。
在一些可选的实施方案中，进气部件包括依次连接的进气管、进气管道连接口和气体三通换向阀，酸性气体吸收装置、集气装置和真空气泵分别通过设有酸性气体吸收装置电磁阀、集气装置电磁阀、真空气泵电磁阀的管路与气体三通换向阀连通。
在一些可选的实施方案中，气体检测管检测装置包括气体采样注射器和两端分别与气体采样注射器和气体收集罐连接的气体检测管，气体采样注射器内设有用于连通或截断与气体检测管连接的气阀片，气体采样注射器内设有可沿其移动的活塞及与活塞连接并贯穿出气体采样注射器的活塞拉杆，活塞拉杆连接有手柄。
在一些可选的实施方案中，测量箱体还设有用于控制真空气泵开闭及控制酸性气体吸收装置电磁阀、集气装置电磁阀和真空气泵电磁阀通断的控制按键。
在一些可选的实施方案中，测量箱体还设有分别与热电偶、O2传感器、NO传感器、CO传感器、SO2传感器电信号连接的显示屏。
本申请的有益效果是：本实施例提供的便携式的烟气分析装置包括内设有酸性气体吸收装置、集气装置、电化学气体传感器检测装置、气体收集罐和真空气泵的测量箱体，测量箱体还连接有用于选择性地与酸性气体吸收装置、集气装置和真空气泵连通的进气部件，酸性气体吸收装置与集气装置连通，集气装置、电化学气体传感器检测装置和真空气泵依次连通，真空气泵还连接有真空气泵排气管，气体收集罐还连接有至少一个用于对其内部气体进行检测的气体检测管检测装置，真空气泵和气体检测管检测装置分别与气体收集罐连通。本实施例提供的便携式的烟气分析装置具有气体成分检测种类多、取样精确、误差小、对气体浓度变化过程进行实时监测、对挥发性物质进行精确定量等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。
图1为本申请实施例提供的便携式的烟气分析装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的便携式的烟气分析装置中进气部件的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的便携式的烟气分析装置中酸性气体吸收装置的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的便携式的烟气分析装置中集气装置的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的便携式的烟气分析装置中电化学气体传感器检测装置的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的便携式的烟气分析装置中真空气泵的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的便携式的烟气分析装置中气体收集罐的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的便携式的烟气分析装置中气体检测管检测装置的结构示意图。
图中：1、测量箱体；2、显示屏；3、进气部件；31、进气管道连接口；32、进气管；33、气体三通换向阀；34、真空气泵进气口；35、集气装置进气口；36、酸性气体吸收装置进气口；4、酸性气体吸收装置；41、酸性气体吸收装置电磁阀；42、酸性气体吸收装置进气管；43、酸性气体吸收溶液瓶；44、酸性气体吸收装置出气管；45、酸性气体吸收溶液；5、集气装置；51、集气装置进气管；52、连接管；53、集气装置电磁阀；54、集气瓶；6、控制按键；7、电化学气体传感器检测装置；71、热电偶；72、烧结过滤器；73、O2传感器；74、NO传感器；75、探针检测管；76、CO传感器；77、SO2传感器；78、烟尘过滤网；8、真空气泵；81、真空气泵进气管；82、真空气泵电磁阀；83、电化学气体传感器检测装置出气管；84、真空气泵泵体；85、真空气泵排气管；86、气体收集罐进出气管；9、气体收集罐；91、收集罐气压表；92、罐体；93、双向气口阀门；94、气体检测管槽；10、气体检测管检测装置；101、气体检测管；102、气体采样注射器；103、气阀片；104、活塞；105、活塞拉杆；106、手柄。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
以下结合实施例对本申请的便携式的烟气分析装置的特征和性能作进一步的详细描述。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8所示，本申请实施例提供一种便携式的烟气分析装置，其包括内部设有酸性气体吸收装置4、集气装置5、电化学气体传感器检测装置7、气体收集罐9和真空气泵8的测量箱体1和气体检测管检测装置10，测量箱体1还连接有用于选择性地与酸性气体吸收装置4、集气装置5和真空气泵8连通的进气部件3，酸性气体吸收装置4与集气装置5连通，集气装置5、电化学气体传感器检测装置7和真空气泵8依次连通，真空气泵8和气体检测管检测装置10分别与气体收集罐9连通，真空气泵8还连接有贯穿出测量箱体1的真空气泵排气管85，气体检测管检测装置10用于对气体收集罐9内的气体进行检测。
其中，进气部件3包括依次连接的进气管32、进气管道连接口31和气体三通换向阀33，气体三通换向阀33分别连接有真空气泵进气口34、集气装置进气口35和酸性气体吸收装置进气口36。酸性气体吸收装置4包括内设有酸性气体吸收溶液45的酸性气体吸收溶液瓶43，酸性气体吸收溶液瓶43分别通过设有酸性气体吸收装置电磁阀41的酸性气体吸收装置进气管42和酸性气体吸收装置出气管44与酸性气体吸收装置进气口36和集气装置5连通，酸性气体吸收装置进气管42插入酸性气体吸收溶液45液面以下；集气装置5包括集气瓶54，集气瓶54分别通过设有集气装置电磁阀53的集气装置进气管51和连接管52与集气装置进气口35和酸性气体吸收装置出气管44连通；电化学气体传感器检测装置7包括两端分别与集气装置5和真空气泵8连通的探针检测管75，探针检测管75的一端插入集气瓶54且设有烧结过滤器72，另一端与真空气泵8连接，探针检测管75插入集气瓶54的一端还设有热电偶71，电化学气体传感器检测装置7还设有O2传感器73、NO传感器74、CO传感器76、SO2传感器77和烟尘过滤网78；真空气泵8包括真空气泵泵体84，真空气泵泵体84通过设有真空气泵电磁阀82的真空气泵进气管81与真空气泵进气口34连接，真空气泵泵体84与电化学气体传感器检测装置7通过电化学气体传感器检测装置出气管83连通，真空气泵泵体84还连接有气体收集罐进出气管86，气体收集罐9包括罐体92，罐体92连接有用于检测其内部压力的收集罐气压表91，罐体92还通过双向气口阀门93与真空气泵泵体84上的气体收集罐进出气管86连通，气体收集罐9还设有五个用于与气体检测管101连接的气体检测管槽94；气体检测管检测装置10包括气体采样注射器102和两端分别与气体采样注射器102和真空气泵8连接的气体检测管101，气体采样注射器102内设有用于连通或截断与气体检测管101连接的气阀片103，气体采样注射器102内设有可沿其移动的活塞104及与活塞104连接并贯穿出气体采样注射器102的活塞拉杆105，活塞拉杆105连接有手柄106。
测量箱体1还设有用于控制真空气泵8开闭及控制酸性气体吸收装置电磁阀41、集气装置电磁阀53和真空气泵电磁阀82通断的控制按键6，测量箱体1还设有分别与热电偶71、O2传感器73、NO传感器74、CO传感器76、SO2传感器77电信号连接的显示屏2。
本实施例提供的便携式的烟气分析装置使用时，首先将待检测的气体经进气管32和进气管道连接口31通入气体三通换向阀33，控制集气装置电磁阀53打开，使通入气体三通换向阀33的气体经集气装置进气管51流入集气瓶54内，并通过一端插入集气瓶54的探针检测管75内的烧结过滤器72进行初级过滤，通过探针检测管75内的热电偶71检测烟气温度，并通过探针检测管75内的O2传感器73、NO传感器74、CO传感器76、SO2传感器77内电解质与烟气发生化学反应形成电动势并转化为气体浓度信号传递至显示屏2以分别显示所测O2、NO、CO和SO2的浓度，同时在探针检测管75内设置的烟尘过滤网78能够对烟气中细小的固体颗粒进行过滤，防止固体颗粒堵塞探针检测管75损坏仪器；由电化学气体传感器检测装置7检测完毕后的烟气经探针检测管75的另一端通入气体收集罐9，静置一段时间待气体收集罐9的收集罐气压表91显示压力稳定后，选择气体检测管检测装置10进行测量。在气体检测管检测装置10的气体检测管101内加入检测试剂，将气体检测管101插入气体检测管槽94与气体收集罐9连通，拉动手柄106带动活塞拉杆105和活塞104沿气体采样注射器102移动，活塞104移动产生的负压带动气阀片103移动使气体采样注射器102和气体检测管101相连通，将气体收集罐9收集到的烟气抽入气体检测管101，与检测试剂反应发生颜色变化，待颜色变化稳定后，读出气体检测管101的刻度即为所测气体的浓度。
此外，当待检测烟气中酸性腐蚀气体的浓度超过一定程度时，需要进行除酸后二次测量。第一次测量时，将待检测的气体经进气管32和进气管道连接口31通入气体三通换向阀33，首先控制酸性气体吸收装置电磁阀41打开，使通入气体三通换向阀33的气体经酸性气体吸收装置进气管42流入酸性气体吸收溶液瓶43内，利用酸性气体吸收溶液45吸收酸性气体，并使除酸处理后的气体经酸性气体吸收装置出气管44通入集气瓶54内，利用电化学气体传感器检测装置7进行如上所述的检测，测量完毕后，将气体经真空气泵8收集至气体收集罐9，最后经真空气泵排气管85排放，第二次测量时检测待测气体中酸性气体含量，将待检测的气体经进气管32和进气管道连接口31通入气体三通换向阀33，控制真空气泵电磁阀82打开，使通入气体三通换向阀33的气体依次通入真空气泵8和气体收集罐9，静置一段时间，待气体收集罐9的收集罐气压表91显示的压力数值稳定后，使用气体检测管检测装置10检测气体浓度，并根据第一次测量时电化学气体传感器检测装置7的检测时长，和真空气泵8抽取速率和气体收集罐9的体积可以算出被检测气体的体积从而精确定量到所测气体的质量。
每次测量完成后需要对新鲜空气进行测量以清洗装置中的容器和管道，避免对下一次测量造成影响，减小测量误差。
通过设置于测量箱体1上控制按键6能够控制真空气泵8开闭及控制酸性气体吸收装置电磁阀41、集气装置电磁阀53和真空气泵电磁阀82通断，同时设于测量箱体1上的显示屏2能够实时动态地显示热电偶71所测得的温度及O2传感器73、NO传感器74、CO传感器76、SO2传感器77分别检测到的相应成分的浓度；测量箱体1的前面板设有可转动打开测量箱体1内部的箱门，使用者可以转动打开箱门以对酸性气体吸收装置4、集气装置5、电化学气体传感器检测装置7、气体收集罐9、真空气泵8和气体检测管检测装置10的工作过程进行观察，且能够方便地对测量箱体1内部的设备进行及时的更换和维护。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
Claims (6)
1.一种便携式的烟气分析装置，其特征在于，其包括内设有酸性气体吸收装置、集气装置、电化学气体传感器检测装置、气体收集罐和真空气泵的测量箱体，所述测量箱体还连接有用于选择性地与所述酸性气体吸收装置、所述集气装置和所述真空气泵连通的进气部件，所述酸性气体吸收装置与所述集气装置连通，所述集气装置、所述电化学气体传感器检测装置和所述真空气泵依次连通，所述真空气泵还连接有真空气泵排气管，所述气体收集罐还连接有至少一个用于对其内部气体进行检测的气体检测管检测装置，所述气体检测管检测装置用于检测待检测烟气中酸性气体含量，所述真空气泵和所述气体检测管检测装置分别与所述气体收集罐连通；所述电化学气体传感器检测装置包括内设有热电偶、烧结过滤器、O2传感器、NO传感器、CO传感器、SO2传感器和烟尘过滤网的探针检测管，所述电化学气体传感器检测装置两端分别与所述集气装置和所述真空气泵连通；所述气体收集罐包括罐体及与所述罐体连接的双向气口阀门、收集罐气压表和多个气体检测管槽；所述气体检测管检测装置包括气体采样注射器和两端分别与所述气体采样注射器和所述气体收集罐连接的气体检测管，所述气体采样注射器内设有用于连通或截断与所述气体检测管连接的气阀片，所述气体采样注射器内设有可沿其移动的活塞及与所述活塞连接并贯穿出所述气体采样注射器的活塞拉杆，所述活塞拉杆连接有手柄；在气体检测管检测装置的气体检测管内加入检测试剂，将气体检测管插入气体检测管槽与气体收集罐连通，拉动手柄带动活塞拉杆和活塞沿气体采样注射器移动，活塞移动产生的负压带动气阀片移动使气体采样注射器和气体检测管相连通，将气体收集罐收集到的烟气抽入气体检测管，与检测试剂反应发生颜色变化，待颜色变化稳定后，读出气体检测管的刻度即为所测气体的浓度。
2.根据权利要求1所述的便携式的烟气分析装置，其特征在于，所述进气部件包括依次连接的进气管、进气管道连接口和气体三通换向阀，所述酸性气体吸收装置、所述集气装置和所述真空气泵分别通过设有酸性气体吸收装置电磁阀、集气装置电磁阀、真空气泵电磁阀的管路与所述气体三通换向阀连通。
3.根据权利要求2所述的便携式的烟气分析装置，其特征在于，所述酸性气体吸收装置包括装盛有酸性气体吸收溶液的酸性气体吸收溶液瓶，所述酸性气体吸收溶液瓶分别与所述气体三通换向阀和所述集气装置连通，所述酸性气体吸收装置进气管插入所述酸性气体吸收溶液液面以下。
4.根据权利要求3所述的便携式的烟气分析装置，其特征在于，所述集气装置包括集气瓶，所述集气瓶分别与所述气体三通换向阀、所述酸性气体吸收溶液瓶和所述电化学气体传感器检测装置连通。
5.根据权利要求1所述的便携式的烟气分析装置，其特征在于，所述测量箱体还设有用于控制所述真空气泵开闭及控制所述酸性气体吸收装置电磁阀、集气装置电磁阀和真空气泵电磁阀通断的控制按键。
6.根据权利要求1所述的便携式的烟气分析装置，其特征在于，所述测量箱体还设有分别与所述热电偶、所述O2传感器、所述NO传感器、所述CO传感器、所述SO2传感器电信号连接的显示屏。
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