CN116087391A - 一种有机物废气lel在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机物废气LEL在线监测系统，其中，包括：FID检测器，且所述FID检测器进口及出口处均设有负压控制模块；所述负压控制模块分别控制FID检测器进口及出口的压力；所述负压控制模块通过调节压缩空气流量分别为负压控制模块进口及出口提供不同的真空度；氢气管路为FID检测器提供氢气,助燃空气管路为FID检测器提供氢气助燃空气；样气通过进样口进入FID检测器并通过氢气及助燃空气进行燃烧，本发明通过采用负压进样的方式使系统既不受样气压力影响同时也不会因为待测样品成分复杂使得测量结果偏差过大，同时用负压进样无需电力驱动，杜绝了抽气泵进样产生电火花的风险。

Description

一种有机物废气LEL在线监测系统

技术领域

本发明属于可燃气体监测技术领域，具体涉及一种有机物废气LEL在线监测系统。

背景技术

在RTO转换炉、油漆车间以及溶剂回收车间等诸多环境下都存在成分较为复杂的可燃有机废气；有机废气组成应实时监测防止其浓度在爆炸上下限之间发生爆炸。

传统的可燃气体监测系统多采用红外检测器，测试方法是将红外监测探头安装于欲测量的区域位置实时对可燃气体浓度进行监测，监测数据经处理后与通风补气紧急装置进行连锁稀释可燃气体至爆炸下限以下，从而达到防止爆炸的作用。

但是，红外检测器在目前实际使用过程中，其存在一些不足：

1、只适用于测量混合可燃气体中一种或几种可燃气体组分的体积分数；

2、红外不是对所有化合物都有吸收，这样会屏蔽一些爆炸物质；

3、红外监测系统系光学测试系统需要定期对探头进行维护；

4、监测对象含有较多杂质和灰尘会对红外测量的实际值带来较大的影响；

5、实际工况下监测对象组成复杂且组成会发生变化红外气体检测器对较多气体无法检测，这会使测量值低于实际值，导致无法在气体达到报警阈值时进行报警采取应急措施发生危险。

因此，目前大量使用于可燃气体检测的红外气体检测器无法达到对组成复杂的可燃气体的爆炸下限监测的要求。

其次，个别使用FID检测器的监测系统对进样条件要求苛刻，需要在隔膜泵或其他外界动力设备的辅助下将待测样品引入系统进行检测，将测数据处理后与通风补气紧急装置进行连锁稀释可燃气体至爆炸下限以下，从而达到防止爆炸的作用。

但是，使用FID检测器的监测系统在目前实际使用过程中，其存在一些不足：

1、采用隔膜泵会使进样管压力发生变化，样气中部分高沸点、易冷凝组分在系统中冷凝导致样品失真导致测量结果偏小无法达到检测目的；

2、使用隔膜泵无法避免其供电会产生电火花导致发生爆炸、着火等事故的风险；

3、隔膜泵等其他外界动力设备压力波动较大，致使进样压力波动大一方面导致的测量结果和实际结果偏差较大，其次在压力变化过大的工作条件下FID检测器会频繁出现熄火、无法点火以及流路堵塞等故障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有对样气要求宽泛、能够监测复杂组分有机气体、维护简单，压力控制稳定、测量准确，应用场景广泛等诸多优点的有机物废气LEL在线监测系统，以解决现有技术中的对样气要求苛刻、无法对复杂组分有机气体LEL测试、需要频繁复杂维护才能达到监测准确性、压力波动大无法准确测量以及使用过程存在风险等缺点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种有机物废气LEL在线监测系统，其中包括：

FID检测器，且所述FID检测器进口及出口处均设有负压控制模块；

所述负压控制模块分别控制FID检测器进口及出口的压力；

所述负压控制模块通过调节压缩空气流量分别为负压控制模块进口及出口提供不同的真空度；

氢气管路为FID检测器提供氢气,助燃空气管路为FID检测器提供氢气助燃空气；

样气通过进样口进入FID检测器并通过氢气及助燃空气进行燃烧。

优选的，所述FID检测器进口处设置的负压控制模块能够对通过进样口进入的样气进行抽取。

优选的，所述负压控制模块包括容纳压缩空气流通的空气管路，且所述空气管路内的压缩空气经比例阀调节流量后进入与FID检测器进口或出口连通的喷射泵；所述喷射泵在压缩空气的驱动下分别为负压控制模块进口及出口提供不同的真空度。

优选的，所述负压控制模块还包括与FID检测器进口或出口连通的压力传感器，且所述压力传感器分别测量FID检测器进口或出口压力值并将压力信号发送至PID控制器。

优选的，所述PID控制器能够接收压力传感器输出的压力信号并将处理信号发送至比例阀。

优选的，所述比例阀能够接收PID控制器输出的处理信号并控制压缩空气管路的流量。

优选的，所述FID检测器进口处设有调节流量的气阻。

优选的，所述FID检测器具有用于氢气和样气在助燃空气助燃条件下燃烧的喷嘴。

优选的，所述FID检测器具有能够收集燃烧产生粒子并根据粒子特性和数量输出信号的收集极。

优选的，所述FID检测器具有使燃烧产生粒子定向移动至收集极的偏压电场。

本发明的技术效果和优点，该有机物废气LEL在线监测系统：

1、通过采用FID检测器，实现了不同组分有机废气的LEL在线监测，增强了检测过程中的灵敏性和通用性，可以实现对有机废气中的全部组分都有响应，从而克服了红外线气体分析仪只适用于测量混合可燃气体中的一种或几种可燃气体组分的体积分数以及红外线不是对所有化合物都有吸收的弊端；

2、通过采用负压进样的方式杜绝了传统FID检测器正压进样使用泵会产生电火花的风险；

3、通过采用负压进样的方式加速了样品进入分析系统的过程，使响应时间更短为应急处理提供时间余地；

4、通过采用负压控制模块分别控制FID检测器进口及出口的压力，保证了系统的稳定性，对样气的压力范围更加宽泛，便于应对不同的样气条件，防止压力波动大导致测量准确性低的问题；

5、通过在FID检测器进口处设置能够调节流量的气阻，限制了进入FID检测器的样气，配合负压进样方式，保证了系统分析样品量始终保持恒定，提高了分析结果的准确性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图中：1、FID检测器；3、氢气管路；4、助燃空气管路；5、进样口；6、气阻；

21、空气管路；22、比例阀；23、喷射泵；24、压力传感器；25、PID控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图1，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。

本发明提供了如图1中所示的一种有机物废气LEL在线监测系统，其中，包括：

FID检测器1，且所述FID检测器1进口及出口处均设有负压控制模块，所述负压控制模块分别控制FID检测器1进口及出口的压力，所述负压控制模块通过调节压缩空气流量分别为负压控制模块进口及出口提供不同的真空度，使FID检测器1能够采用负压进样的方式，能够保证系统的稳定性，对样气的压力范围更加宽泛，便于应对不同的样气条件，防止压力波动大导致测量准确性低的问题。

并且，FID检测器1采用负压进样的方式，可以杜绝传统FID检测器1正压进样使用泵会产生电火花的风险；并且通过采用负压进样的方式加速了样品进入分析系统的过程，使响应时间更短为应急处理提供时间余地。

FID检测器1上设有氢气接口，氢气接口与氢气管路3连通，氢气管路3为FID检测器1提供氢气。

FID检测器1上设有助燃空气接口，助燃空气接口与助燃空气管路4连通，助燃空气管路4为FID检测器1提供氢气助燃空气。

样气通过进样口5进入FID检测器1并通过氢气及助燃空气进行燃烧，在本发明中，进样口5处设有过滤，这样在进样口5具有过滤的作用，能够防止杂质、灰尘进入，防止干扰分析结果。

在本发明中，有机气体LEL监测为有机气体爆炸下限监测，FID检测器1为火焰离子化检测器。

在本发明中，该系统主要元器件都置于柱箱的高温区，可以保证样品进入系统后不失真能够得到更加准确的结果。

在本发明中，通过FID检测器1的采用，并利用负压控制模块进行负压控制，使系统既不受样气压力影响同时也不会因待测样品成分复杂使得测量结果偏差过大。

在本发明中，通过采用FID检测器1，实现了不同组分有机废气的LEL在线监测，增强了检测过程中的灵敏性和通用性，可以实现对有机废气中的全部组分都有响应，从而克服了红外线气体分析仪只适用于测量混合可燃气体中的一种或几种可燃气体组分的体积分数以及红外线不是对所有化合物都有吸收的弊端。

具体的，所述FID检测器1进口处设置的负压控制模块能够对通过进样口5进入的样气进行抽取。

具体的，所述负压控制模块包括容纳压缩空气流通的空气管路21，且所述空气管路21内的压缩空气经比例阀22调节流量后进入与FID检测器1进口或出口连通的喷射泵23；所述喷射泵23在压缩空气的驱动下分别为负压控制模块进口及出口提供不同的真空度。

具体的，所述负压控制模块还包括与FID检测器1进口或出口连通的压力传感器24，且所述压力传感器24分别测量FID检测器1进口或出口压力值并将压力信号发送至PID控制器25。

在本发明中，FID检测器1整体气密性良好，且FID检测器1进口及出口能够引出管路与压力传感器24及喷射泵23相连接。

在本发明中，通过控制通入喷射泵23的压缩空气流量的方式保证了压缩空气和系统外其他气体不进入系统干扰分析，并且通过在FID检测器1进口及出口设置压力传感器24，能够通过压力传感器24随时测量FID检测器1进口及出口的压力，保证了系统的稳定性，通过在线实时监测的方式更加有利及时发现问题，在工业应用中有利于及时调整前端工艺。

具体的，所述PID控制器25能够接收压力传感器24输出的压力信号并通过压力设置值进行信号处理，将处理信号发送至比例阀22。

具体的，所述比例阀22能够接收PID控制器25输出的处理信号并以此发生动作控制压缩空气管路21的流量。

PID控制器25能够调节比例阀22控制压缩空气管路21的流量，使压力传感器24测量数据与设置的压力数据相同。

具体的，所述FID检测器1进口处设有调节流量的气阻6，气阻6能够限制进入FID检测器1的样气，配合负压进样方式，保证了系统分析样品量始终保持恒定，提高了分析结果的准确性。

具体的，所述FID检测器1具有用于氢气和样气在助燃空气助燃条件下燃烧的喷嘴。

具体的，所述FID检测器1具有能够收集燃烧产生粒子并根据粒子特性和数量输出信号的收集极，FID检测器1收集极输出信号后，采用不同倍数的放大方式可适用于不同气体的分析和监测，分析过程中无需进行积分等操作。

具体的，所述FID检测器1具有使燃烧产生粒子定向移动至收集极的偏压电场。

在本发明中，采用耐腐蚀不锈钢材料，首选哈氏合金，能够对工况更为复杂和具有腐蚀性的气体进行分析测试。

工作原理：

该有机物废气LEL在线监测系统在监测前，需要分别设置FID检测器1进口及出口的PID控制器25的压力值，FID检测器1进口及出口处连通设置的压力传感器24能够对FID检测器1进口及出口实际压力进行测量并将压力信号发送至PID控制器25。

随后打开压缩空气，压缩空气沿压缩空气管路21经比例阀22调节流量后进入喷射泵23，在压缩空气的驱动下喷射泵23分别为FID检测器1进口及出口提供一定的真空度，PID控制器25能够接收压力传感器24输出的压力信号，PID控制器25将以设置的压力值以及压力传感器24测量的实际压力测量值进行信号处理，对分别安装于FID检测器1进口及出口的压缩空气管路21上的比例阀22进行控制，通过控制比例阀22开度从而调节进入射流泵的压缩空气流量，不同压缩空气流量会使射流泵提供不同的真空度，通过PID控制器25多次反复对比例阀22进行调节使其进入喷射泵23的压缩空气流量恰好能够达到初始预设的真空度，从而达到控制FID检测器1进口及出口压力的目的。

待FID检测器1进出口压力控制稳定后，控制比例阀22保持其开度，使FID检测器1进出口间保持稳定的压差值，使FID检测器1能够采用负压进样。

随后燃烧氢气通过氢气管路3为FID检测器1输送一定流量的燃烧氢气，助燃空气通过助燃空气管路4为FID检测器1输送一定流量的助燃空气，燃烧氢气和助燃空气点火后在FID检测器1偏压电场产生的电场作用下，燃烧产生的粒子在电场作用下进入FID检测器1的收集极中，随后收集极输出信号，即可得到基础信号，随后可进行监测。

该有机物废气LEL在线监测系统在监测时，样气经进样口5后大部分样气由FID检测器1进口处设置的射流泵抽走，少部分样气经FID检测器1进口处设置的气阻6调节流量后与氢气管路3通入的燃烧氢气混合，在样气与燃烧氢气混合后在通过助燃空气管路4进入FID检测器1的助燃空气的助燃下进行燃烧，有机气体在燃烧过程中会产生碳正离子，燃烧产生的碳正离子在FID检测器1偏压电场的作用下进入FID检测器1的收集极，随后输出信号，输出信号与测试前产生的基础信号对比即可得到有机废气的浓度，从而达到对有机气体LEL监测的目的。

FID检测器1具有能够收集燃烧产生粒子并根据粒子特性和数量输出信号的收集极，在FID检测器1收集极输出信号后，采用不同倍数的放大方式可适用于不同气体的分析和监测，分析过程中无需进行积分等操作，只需通过输出信号与测试前产生的基础信号对比即可得到有机废气的浓度。

为保证测量结果的准确性，该有机物废气LEL在线监测系统在首次测样前及周期性运行使用一段时间后，应进行0点标定和量程标定，以保证测量值能够真实反应样品的实际情况。

在本发明中，0点标定为：使用高纯氮气通过进样口5对系统进行0点标定，且应除去标定前期数据以保证样品残留对0点标定的影响。

在本发明中，量程标定为：使用一定浓度的丙烷通过进样口5对系统进行量程标定，并且应当在0点标定之后进行量程标定，且应在0点标定之后进行量程标定，以保证样品残留对量程标定的影响。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种有机物废气LEL在线监测系统，其特征在于，包括：

FID检测器(1)，且所述FID检测器(1)进口及出口处均设有负压控制模块；

所述负压控制模块分别控制FID检测器(1)进口及出口的压力；

所述负压控制模块通过调节压缩空气流量分别为负压控制模块进口及出口提供不同的真空度；

氢气管路(3)为FID检测器(1)提供氢气,助燃空气管路(4)为FID检测器(1)提供氢气助燃空气；

样气通过进样口(5)进入FID检测器(1)并通过氢气及助燃空气进行燃烧。

2.根据权利要求1所述的一种有机物废气LEL在线监测系统，其特征在于：所述FID检测器(1)进口处设置的负压控制模块能够对通过进样口(5)进入的样气进行抽取。

3.根据权利要求1所述的一种有机物废气LEL在线监测系统，其特征在于：所述负压控制模块包括容纳压缩空气流通的空气管路(21)，且所述空气管路(21)内的压缩空气经比例阀(22)调节流量后进入与FID检测器(1)进口或出口连通的喷射泵(23)；

所述喷射泵(23)在压缩空气的驱动下分别为负压控制模块进口及出口提供不同的真空度。

4.根据权利要求3所述的一种有机物废气LEL在线监测系统，其特征在于：所述负压控制模块还包括与FID检测器(1)进口或出口连通的压力传感器(24)，且所述压力传感器(24)分别测量FID检测器(1)进口或出口压力值并将压力信号发送至PID控制器(25)。

5.根据权利要求4所述的一种有机物废气LEL在线监测系统，其特征在于：所述PID控制器(25)能够接收压力传感器(24)输出的压力信号并将处理信号发送至比例阀(22)。

6.根据权利要求5所述的一种有机物废气LEL在线监测系统，其特征在于：所述比例阀(22)能够接收PID控制器(25)输出的处理信号并控制压缩空气管路(21)的流量。

7.根据权利要求1所述的一种有机物废气LEL在线监测系统，其特征在于：所述FID检测器(1)进口处设有调节流量的气阻(6)。

8.根据权利要求1所述的一种有机物废气LEL在线监测系统，其特征在于：所述FID检测器(1)具有用于氢气和样气在助燃空气助燃条件下燃烧的喷嘴。

9.根据权利要求1所述的一种有机物废气LEL在线监测系统，其特征在于：所述FID检测器(1)具有能够收集燃烧产生粒子并根据粒子特性和数量输出信号的收集极。

10.根据权利要求1所述的一种有机物废气LEL在线监测系统，其特征在于：所述FID检测器(1)具有使燃烧产生粒子定向移动至收集极的偏压电场。

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