CN205080119U

CN205080119U - 挥发性有机气体在线监测系统

Info

Publication number: CN205080119U
Application number: CN201520879686.6U
Authority: CN
Inventors: 王新峰; 乔稳; 杨超
Original assignee: Dongying Haihui Environment Technology Co Ltd
Current assignee: Dongying Haihui Environment Technology Co Ltd
Priority date: 2015-11-06
Filing date: 2015-11-06
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2025-11-06

Abstract

一种挥发性有机气体在线监测系统，包括采集探头、气体分离室、载气气瓶、真空采集泵、氢气气瓶、空气气瓶、FID检测器、FID放大器、数据处理器以及工控电脑；其中所述采集探头、气体分离室以及FID检测器通过气体管线依次连接；所述氢气气瓶、空气气瓶分别通过气体管线与所述FID检测器连接；所述FID检测器依次电连接FID放大器、数据处理器以及工控电脑；所述的工控电脑还设有用于远程传输数据的传输通讯模块。本实用新型具有体积小、检测方便、安全可靠、测量精度高的优点，实现了气体连续监测和数据实时传输，通过挥发性有机气体的高效实时测量，同时解决测量易吸附难脱附的苯系物的问题，提高检测的准确性。

Description

挥发性有机气体在线监测系统

技术领域

本实用新型涉及环境监测技术领域，特别涉及一种挥发性有机气体在线监测系统。

背景技术

挥发性有机气体简称VOCs,在我国被定义为是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下蒸汽压大于或者等于10Pa具有相应挥发性的全部有机化合物。包含：烷类、芳烃类、酯类、醛类和其他等。目前已鉴定出的有300多种。最常见的有总碳烃（THC）、甲烷、非甲烷总烃、苯系物（苯、甲苯、二甲苯）、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯（TDI），以及甲醛等。

VOCs的危害非常大，在目前已确认的900多种室内外化学物质和生物性物质中，挥发性有机化合物（VOCs）至少在350种以上（>1ppb），其中20多种为致癌物或致突变物。雾霾（因子）20%的雾霾的主要成份是VOCs的排放所形成的，而且据分析VOCs是光化学烟雾的形成主要成分。VOCs有极强的致病致畸威胁，轻时常抽搐、头昏、恶心、昏迷、记忆力衰退，重时损害肾脏、肝脏、大脑和神经系统检测空气中和污染源中的挥发性有机气体，现行的办法是采集被测气体，运输至实验室检测，这种方法存在不便携、检测结果偏差大，更无法进行在线实时监测的弊端。再者，现有的VOCs检测仪器只能测出挥发性有机物的总含量，不能检测出各个成份所占含量比例。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种挥发性有机气体在线监测系统，实现了气体连续监测和数据实时传输。

本实用新型的技术方案是：包括采集探头、气体分离室、载气气瓶、真空采集泵、氢气气瓶、空气气瓶、FID检测器、FID放大器、数据处理器以及工控电脑；其中所述采集探头、气体分离室以及FID检测器通过气体管线依次连接；所述采集探头、气体分离室之间的气体管线设有两条旁路管线，其中一条旁路管线上连接反吹气进口以及反吹阀，另一条旁路管线上连接标气进口；所述载气气瓶、真空采集泵分别通过气体管线与所述气体分离室连接，其中所述真空采集泵与气体分离室之间连接电磁换向阀，所述电磁换向阀的进口与所述气体分离室连接、两个出口分别与所述真空采集泵和标气排放口连接，所述真空采集泵上设有排气口；所述氢气气瓶、空气气瓶分别通过气体管线与所述FID检测器连接；所述FID检测器依次电连接FID放大器、数据处理器以及工控电脑；所述的工控电脑还设有用于远程传输数据的传输通讯模块。

上述方案进一步改进为：

所述气体分离室内设有依次连接的注射阀、采样采集泵以及毛细管柱，所述毛细管柱包括甲烷苯系物分析柱和总碳烃分析柱，所述采样采集泵为两个；所述甲烷苯系物分析柱和总碳烃分析柱的一端分别与对应的采样采集泵连接、另一端分别与所述FID检测器连接。即可以同时监测总碳氢、甲烷及苯系物的含量。

所述的注射阀为二位十通阀，其上分别设有三个气体进口端、三个出口端以及四个用于换向的中间端口；所述三个气体进口端包括两个载气进口以及一个样气进口，所述三个出口端包括一个用于与真空采集泵接通的端口、两个分别用于与甲烷苯系物分析柱和总碳烃分析柱接通的端口。该阀门可实现气体的快速、准确切换。

所述标气进口包括并列连接的零气进口、低浓度标气进口以及高浓度标气进口。标气的引入能够更加准确的做定量定性分析。

所述载气气瓶中的载气为氮气和氧气的混合气体。它比氮气的抗干扰性强，使测得图形不会有氧峰杂波的干扰，保证了数据的准确性。

本实用新型的有益效果是：具有体积小、检测方便、安全可靠、测量精度高的优点，实现了气体连续监测和数据实时传输，通过挥发性有机气体的高效实时测量，同时解决测量易吸附难脱附的苯系物的问题，提高检测的准确性，提高环境质量；能够实现实时在线、连续监测污染源和环境中除总碳烃以外的多种挥发性有机化合物。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的结构示意图（图中“”表示电连接）；

图2是注射阀动作前后（即由即装填状态切换为样气检测状态）的状态示意图；

图3是本实施例以氮气作为载气测量甲烷含量的波形图；

图4是本实施例以氧气和氮气的混合气体为载气测量甲烷含量的波形图；

图中：1：烟囱2：防爆接线盒3：反吹电磁阀4:电磁阀5：三通6：采集探头7：零气进口8：低浓度标气进口9：高浓度标气进口10：气体分离室11：FID检测器12:电磁换向阀13：真空采集泵14：标气排放口15：工厂仪表气进口16：真空采集泵排气口17：载气气瓶18：氢气气瓶19：空气气瓶20：FID放大器21：数据处理器22：环保局23：工厂DCS系统24：工控电脑25：甲烷苯系物分析柱26：总碳烃分析柱27：注射阀。

具体实施方式

结合附图1-3，对本实用新型作进一步的描述：

一种挥发性有机气体在线监测系统，包括采集探头6、气体分离室10、载气气瓶17、真空采集泵13、氢气气瓶18、空气气瓶19、FID检测器11、FID放大器20、数据处理器21以及工控电脑24；其中采集探头6、气体分离室10以及FID检测器11通过气体管线依次连接；采集探头6、气体分离室10之间的气体管线设有两条旁路管线，其中一条旁路管线上连接工厂仪表气进口以及反吹电磁阀3，另一条旁路管线上连接标气进口，包括并列连接的零气进口7、低浓度标气进口8以及高浓度标气进口9；载气气瓶17、真空采集泵13分别通过气体管线与气体分离室10连接，真空采集泵13与气体分离室10之间连接电磁换向阀12，电磁换向阀12的进口与气体分离室10连接、两个出口分别与真空采集泵13和标气排放口14连接，真空采集泵13上设有真空采集泵排气口16；氢气气瓶18、空气气瓶19分别通过气体管线与FID检测器11连接；FID检测器11通过电缆依次连接FID放大器20、数据处理器21以及工控电脑24；工控电脑24还设有用于远程传输数据的传输通讯模块。

气体分离室10内设有依次连接的注射阀27、采样采集泵以及毛细管柱，毛细管柱包括甲烷苯系物分析柱25和总碳烃分析柱26，采样采集泵为两个；甲烷苯系物分析柱25和总碳烃分析柱26的一端分别与对应的采样采集泵连接、另一端分别与FID检测器11连接。注射阀27优选为二位十通阀，其上分别设有三个气体进口端、三个出口端以及四个用于换向的中间端口（c、f、g、j口）；三个气体进口端包括两个载气进口（d、i口）以及一个样气进口（a口），三个出口端包括一个用于与真空采集泵接通的端口（b口）、两个分别用于与甲烷苯系物分析柱和总碳烃分析柱接通的端口（e、h口）。

以下以某工厂烟囱排放气体为例对本实用那新型做进一步说明。

使用时，将采集探头6通过防爆接线盒2安装在烟囱上部，即可启动系统进气。先启动真空采集泵13，参见图2上半部，此时注射阀27处于装填状态，真空采样泵13利用负压法将样气由注射阀的a口经过j、g、f、c口转换后经注射阀的b口由真空采集泵排气口16排出，此过程时部分样气储存在采样定量管中，由于采样泵一直抽取，气体不断的更新，保证了所抽取的气体实时有效性，同时，载气由载气气瓶17流出后分为两路分别通过注射阀的d、i口进入，并经注射阀的e、h口进入甲烷苯系物分析柱25和总碳烃分析柱26进行冲洗，以保证注射时样气的纯度；然后切换注射阀至样气检测状态，参见图2下半部，两位十通注射阀换向开启注射状态，经过换向的中间端口转换，载气分两路进入两个采样采集泵，并推动采样定量管中的样气分别进入总碳烃分析柱26和甲烷苯系物分析柱25中，毛细管柱和注射阀27均位于气体分离室内，这样所测气体就会被分离，由于各有机物的沸点不同，所以不同的有机物在不同的时间从样气中被分离出来，这些在不同时间被分离出来的有机物进入高精度的FID检测器11（氢气气体18和空气气瓶19为氢气-空气火焰提供气源），FID检测器11将检测到的不同有机物的浓度信号转变成电压信号，经过FID放大器后进入数据处理器，在此经过预设的软件对这些电压信号进行测量、分析、绘图并在工控电脑24显示出具体数据，工控机显示的数据均为各有机物真实浓度，检测出的所有数据均存入工控机中；同时可以将该数据通过GPRS、WCDMA、LTE、LAN等方式上传至当地的环境保护监管部门（比如环保局22）。数据还可通过信号转换器，转换成电流信号传输到被监测企业的调度生产控制中心（比如工厂DCS系统23），以供企业用户随时调阅，并可根据挥发性有机气体的排放数据进行工艺调整，如出现超量排放情况时，可及时向企业预警，以便采取相应安全措施。

本行业多采用氮气作为载气，本实用新型中的载气采用氮气和氧气的混合气体（二者纯度均要达到99.999%），试验证明该混合载气比纯氮气的抗干扰性强，使测得图形不会有氧峰杂波的干扰（见图3和4对比），保证了数据的准确性。

相比于现有的监测系统，具有灵敏度高、监测组分广泛、监测间隔时间短等特点。经手工实验比对，监测数据精确度偏差小于0.3%。例如大气中含有50mg/m3浓度的挥发性有机气体，本系统检测浓度为49.8mg/m3,偏差率约为0.1%，远低于国家环保部规定的5%偏差率。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案对本实用新型加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本实用新型的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本实用新型要求保护的范围。

Claims

1.一种挥发性有机气体在线监测系统，其特征在于：包括采集探头、气体分离室、载气气瓶、真空采集泵、氢气气瓶、空气气瓶、FID检测器、FID放大器、数据处理器以及工控电脑；其中所述采集探头、气体分离室以及FID检测器通过气体管线依次连接；所述采集探头、气体分离室之间的气体管线设有两条旁路管线，其中一条旁路管线上连接反吹气进口以及反吹阀，另一条旁路管线上连接标气进口；所述载气气瓶、真空采集泵分别通过气体管线与所述气体分离室连接，其中所述真空采集泵与气体分离室之间连接电磁换向阀，所述电磁换向阀的进口与所述气体分离室连接、两个出口分别与所述真空采集泵和标气排放口连接，所述真空采集泵上设有排气口；所述氢气气瓶、空气气瓶分别通过气体管线与所述FID检测器连接；所述FID检测器依次电连接FID放大器、数据处理器以及工控电脑；所述的工控电脑还设有用于远程传输数据的传输通讯模块。

2.根据权利要求1所述的挥发性有机气体在线监测系统，其特征在于：所述气体分离室内设有依次连接的注射阀、采样采集泵以及毛细管柱，所述毛细管柱包括甲烷苯系物分析柱和总碳烃分析柱，所述采样采集泵为两个；所述甲烷苯系物分析柱和总碳烃分析柱的一端分别与对应的采样采集泵连接、另一端分别与所述FID检测器连接。

3.根据权利要求2所述的挥发性有机气体在线监测系统，其特征在于：所述的注射阀为二位十通阀，其上分别设有三个气体进口端、三个出口端以及四个用于换向的中间端口；所述三个气体进口端包括两个载气进口以及一个样气进口，所述三个出口端包括一个用于与真空采集泵接通的端口、两个分别用于与甲烷苯系物分析柱和总碳烃分析柱接通的端口。

4.根据权利要求1所述的挥发性有机气体在线监测系统，其特征在于：所述标气进口包括并列连接的零气进口、低浓度标气进口以及高浓度标气进口。

5.根据权利要求1-4任一所述的挥发性有机气体在线监测系统，其特征在于：所述载气气瓶中的载气为氮气和氧气的混合气体。