CN203606287U - 一种氮氧化物检测器以及使用该检测器的小型氮氧化物自动监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氮氧化物检测器以及使用该检测器的小型氮氧化物自动监测装置，它包括一具有锥形腔反应室的反应器，反应器一端装设加热器，另一端依次装设隔热板和制冷器，隔热板上装设有滤光片，由于采用高光洁度锥形腔反应室，NO与O3反应产生的荧光可通过反应室内壁面多次反射和折射后被二极管接收，通过检测到的微弱荧光信号测定样气中氮氧化物含量，检测器的稳定性能好，整个部件体积小，能提供准确的氮氧化物监测数据，利用该氮氧化物检测器制成的小型氮氧化物自动监测装置可直接置于室外采样测量，可任意悬挂在墙上或电线杆上，实现空气中NO、NO2、NOx的在线、实时、准确、自动、原位监测，与现有监测设备比较能节省安装、运行和维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及空气中氮氧化物气体浓度的监测设备，属于大气监测设备技术领域。
背景技术
近年来，我国社会经济高速发展，以煤炭为主的能源消耗大幅攀升，机动车保有量急剧增加，经济发达地区NO2和VOCs排放量显著增长。
NO2成为污染空气的一项常规污染物，同时也是空气质量标准中的必测参数。
NO2的危害较大，植被、材料等短期暴露NO2的阈限值为940μg/m3，长期暴露的阈限值为190μg/m3。根据人群流行病学和毒理学研究结果，短期暴露浓度超过200μg/m3时可引起显著的健康效应，主要引起气道等呼吸系统反应，儿童长期暴露较低浓度水平下的NO2会引起呼吸效应。WHO将年平均40μg/m3作为长期暴露健康效应的指导值。
目前市面上使用的氮氧化物自动监测仪器主要采用化学发光法。国外仪器厂商主要有美国THERMO-FISHER、美国API、澳大利亚ECOTECH、法国ESA等公司；国产仪器厂商有河北先河环保科技股份有限公司、武汉天虹、中晟泰科等。大部分厂家的仪器体型较大，运行条件苛刻，必须安装在有温度控制的监测站房中，通过采样总管对外界空气进行采样测量；站房对周围环境也有较严格要求，如360度范围内不能有较高障碍物，在高楼密集、寸土寸金的城市选点往往存在困难，要想实现多点组网难度更大。尤其在人迹罕至的地区设置监测站房以及日常维护，显然存在极大的难度。
发明内容
本发明提供一种氮氧化物检测器以及使用该检测器的小型氮氧化物自动监测装置，以检测氮氧化物反应微弱荧光信号，并实现空气中NO、NO2、NOx的在线、实时、自动、原位监测，以克服现有技术存在的弊端。
为实现本发明目的，这种氮氧化物检测器其特征在于它包括一具有锥形腔反应室的反应器，反应器一端装设有加热器，另一端依次装设隔热板和制冷器，隔热板上装设有滤光片，制冷器上依次设置有光电二极管和信号检测板，光电二极管与信号检测板电连接，制冷器上还依次装设有制冷片和散热片，样气通经加热器后与反应器上的进气口相接，废气经反应室端出口通经加热器后接废气排放口。
所述反应器锥形腔的锥度为15～25度。
所述反应器反应室内壁面粗糙度不大于0.4微米。
所述加热器内还设置有加热棒和温度继电器。
所述制冷器外包覆有保温层。
使用上述氮氧化物检测器的小型氮氧化物自动监测装置，其特征在于它包括装设于机箱内的氮氧化物检测器、臭氧发生器、还原炉、干燥器、粒子过滤器、采样泵、传感器、电源、无线远程数据采集传输装置，机箱上的采样口接粒子过滤器入口，粒子过滤器出口经三通阀后接还原炉入口，还原炉出口通经三通阀后一路入切换阀，另一路接氮氧化物检测器样气入口，切换阀一路出口依次通经干燥器、流量传感器、臭氧发生器后接氮氧化物检测器臭氧气入口，切换阀另一路出口接采样泵入口，氮氧化物检测器出口经切换阀后接采样泵入口，传感器与无线远程数据采集传输装置电连接。
本发明氮氧化物检测器中，采样光电二极管半导体检测器配有相应的检测电路，该检测器采用电容积分放大信号，并由制冷片控温，使得半导体的工作环境稳定在15℃±0.5℃范围内，以使检测信号不受温度变化影响，且此半导体检测器体型微小，不足现有设备的五分之一。
上述小型氮氧化物自动监测装置中，所述还原炉即钼炉，作为催化剂的金属钼装设在金属盘管内，盘管缠绕在加热芯外面，在盘管和钼炉外壳间填装保温玻璃纤维棉，盘管内装金属钼，使得气流通过时与钼接触的时间更长，并充分利用了空间，从而节省了仪器内部的空间，使得还原炉体积更加小型化。
上述无线远程数据采集传输装置中采用WinCE智能系统，进行数据信号分析与处理，并配套无线远程传输系统，将采集数据无线传输至客户数据端。
本发明取得的技术进步：
由于采用高光洁度锥形腔反应室结构，NO与O3反应产生的荧光可通过反应室高光亮度的内壁面多次反射和折射，并通过滤光片滤除杂光后被光电二极管接收，从而可通过检测到的微弱荧光信号来测定样气中氮氧化物含量，实现NO、NO2、NOx气体浓度值的准确测量，且检测器的稳定性能好，整个部件的体积小，不足现有设备的五分之一，能为环境监测部门提供准确的氮氧化物监测数据，为大气污染防治工作提供重要参考。且利用该氮氧化物检测器制成的小型氮氧化物自动监测装置可直接置于室外采样测量，可任意悬挂在墙上或电线杆上，实现空气中NO、NO2、NOx的在线、实时、自动、原位监测，与现有监测设备比较能够节省安装、运行和维护成本。
附图说明
图1是本发明氮氧化物检测器内部结构示意图。
图2为图1的右视图。
图3为图1的左视图。
图4为图1的仰视图。
图5为本发明氮氧化物检测器整体结构示意图。
图6为本发明小型氮氧化物自动监测装置结构示意图。
图1～6中标号如下：1. 反应室；2. 加热棒；3.温度继电器；4. 废气排放口；5.加热器；6.锥形反应腔；7.隔热板；8.制冷片；9.散热片；10.制冷器；11.保温层；12.信号采集板；13.光电二极管；14.滤光片；15.样气入口；16.样气出口；17.臭氧气入口；18.臭氧气出口；19.臭氧气预热入口；20.样气预热入口；21.采样泵；22. 压力、流量传感器；23.臭氧发生器；24.机箱；25.氮氧化物检测器；26.三通阀；27.还原炉；28.三通阀；29.粒子过滤器；30.切换阀；31.无线远程数据采集传输装置；32.干燥器；33.电源；34.采样口；35.排气口；36.校准口；37.三通阀。
具体实施方式
如图1～图5所示，这种氮氧化物检测器包括一具有锥形反应腔室6的反应器1，反应器锥形腔的锥度为15～25度，本实施例该锥度为19.85度，反应器反应室内壁面粗糙度不大于0.4微米，反应器1一端装设有加热器5，另一端依次装设隔热板7和制冷器10，隔热板7上装设有滤光片14，滤光片14对应锥形反应腔6的端口，对应滤光片14的制冷器10上依次设置有光电二极管13和信号采集电路板12，光电二极管13与信号采集电路板12电连接，制冷器10上还依次装设有制冷片8和散热片9，样气依次经样气预热入口20、加热器5、样气出口16后与反应器1上的样气入口15相接，废气经反应室1端的出口通经加热器5后接废气排放口4，加热器5内设置有电加热棒2和温度继电器3，反应器1与加热器5固连，制冷器10外包覆有保温层11。
使用上述氮氧化物检测器的小型氮氧化物自动监测装置它包括装设于机箱24内的氮氧化物检测器25、臭氧发生器23、还原炉27、粒子过滤器29、采样泵21、压力流量传感器22、电源33、无线远程数据采集传输装置31 以及AD采集板、工控机和触摸屏，粒子过滤器29入口接机箱24上的采样口34，粒子过滤器29的出口经两位三通阀37和两位三通阀26后接还原炉27入口，样气中的NO2在还原炉内转换成NO，还原炉27出口通经两位三通阀26和两位三通阀28后一路入切换阀30，另一路接氮氧化物检测器25的样气预热入口20，样气在加热器5内的加热棒2预热后出样气出口16，然后经样气入口15入反应室1，切换阀30一路出口依次通经干燥器32、压力流量传感器22、臭氧发生器23后接氮氧化物检测器25的臭氧气预热入口19，含臭氧的气体在加热器5内的加热棒2预热后出臭氧气出口18，然后经臭氧气入口17入反应室1后与含氮氧化物的气体进行反应，反应后的废气经由废气排放口4排出，切换阀30的另一路出口接采样泵21入口，氮氧化物检测器25的出口经切换阀30后接采样泵21入口，压力流量传感器22与无线远程数据采集传输装置31电连接，校准口36用于通入已知浓度的标准气后对仪器进行定期校准。
本发明工作原理及工作过程：采集的样品气体和臭氧气体分别在反应室一侧的加热器预热后，进入反应室1上部的三通接头，两种气体在三通接头的末端即反应室1的锥形反应腔6的中心发生反应，反应产生的荧光经锥形反应腔6的高光亮度内壁面的多次反射和折射，并通过滤光片14滤除杂光后被光电二极管13接收，光电二极管13根据反应室1内不同NO浓度反应产生的荧光强度，产生相应不同强度的电信号经数据信号的采集、分析与处理，并配套无线远程传输系统，将数据无线传输至客户数据端。
样气在采样泵21的作用下进入本发明小型氮氧化物自动监测装置后分为二路，一路样气直接进入反应室1，样气中NO与O3发生反应，测出NO的浓度；另一路样气经过还原炉27后将样气中的NO2转换成NO，然后再进入反应室1与O3发生反应，测出NOX浓度，用NOX浓度减去NO浓度即得到NO2浓度。二路通过电磁切换阀30的切换，共用一套反应室1，不会造成系统差异。
Claims (6)
1.一种氮氧化物检测器，其特征在于它包括一具有锥形腔反应室的反应器，反应器一端装设有加热器，另一端依次装设隔热板和制冷器，隔热板上装设有滤光片，制冷器上依次设置有光电二极管和信号检测板，光电二极管与信号检测板电连接，制冷器上还依次装设有制冷片和散热片，样气通经加热器后与反应器上的进气口相接，废气经反应室端出口通经加热器后接废气排放口。
2.根据权利要求1所述的氮氧化物检测器，其特征在于所述反应器锥形腔的锥度为15～25度。
3.根据权利要求1所述的氮氧化物检测器，其特征在于所述反应器反应室内壁面粗糙度不大于0.4微米。
4.根据权利要求1所述的氮氧化物检测器，其特征在于所述加热器内还设置有加热棒和温度继电器。
5.根据权利要求1所述的氮氧化物检测器，其特征在于所述制冷器外包覆有保温层。
6.一种使用权利要求1所述的氮氧化物检测器的小型氮氧化物自动监测装置，其特征在于它包括装设于机箱内的氮氧化物检测器、臭氧发生器、还原炉、干燥器、粒子过滤器、采样泵、传感器、电源、无线远程数据采集传输装置，机箱上的采样口接粒子过滤器入口，粒子过滤器出口经三通阀后接还原炉入口，还原炉出口通经三通阀后一路入切换阀，另一路接氮氧化物检测器样气入口，切换阀一路出口依次通经干燥器、流量传感器、臭氧发生器后接氮氧化物检测器臭氧气入口，切换阀另一路出口接采样泵入口，氮氧化物检测器出口经切换阀后接采样泵入口，传感器与无线远程数据采集传输装置电连接。
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