CN206038525U - 一体式紫外烟气分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种一体式紫外烟气分析仪，包括采样管和控制分析单元，且采样管和控制分析单元一体化设计，可通过移动终端（平板、手机等）采集数据，直接与实验室信息管理系统(LIMS)对接；同时采用两级滤芯连接方式，将气体测量分成两部分，前端紫外气室和后端非紫外气室，应用范围更广；采用全程加热方式，将滤芯、气室全程加热至水的沸点以上，气室无液态水的产生，避免水对测量气体的吸附干扰，烟道原气测量，无需冷凝脱水，避免脱水损失影响检测精度；并设置电磁阀和反吹扫泵，即便插入烟道中，也可切换至空气通路实现反吹扫；结构紧凑、设计合理，充分节约空间，不需要接管接线，精巧易携带、简化操作流程，具有广泛的推广价值。

Description

一体式紫外烟气分析仪

技术领域

本实用新型属于烟气检测技术领域,具体涉及一种一体式紫外烟气分析仪。

背景技术

紫外烟气分析仪是用来测量固定污染源废气中特定气体的浓度和排放量，是各级各类环境检测机构必备的检测设备，也是各类工况企业实现节能减排、回收利用废气的必要仪器。尤其对于当前严峻的空气环境，对空气质量的改善具有重要意义。

传统的紫外烟气分析仪，包括气体测试仪和主机两大部分，所述气体测试仪包括烟气过滤器、气室、光纤、紫外光源、光谱仪等；气体测试仪与主机分体设计，通过气路、控制信号线等连接。技术人员使用气体测试仪，将气体采样管插入烟道管道中，开启气体采样泵抽取烟道管道中的气体，抽取的气体经过过滤、加热、冷凝等过程，进入气体测试仪主机，通过主机内的气体检测元件测试气体成分。完成整个测量过程，在气体测试仪至主机之间需连接气路、加热控制信号线、电源线或者烟气数据线等；线路连接复杂、操作繁琐，且整机体积大、成本高，携带使用不便；而且目前的分析仪在使用过程中，只能通过发射紫外光源检测S0₂、NO、NO₂、NH₃等气体，对于O₂、CO₂、CO、H₂S等气体则无法检测，稍微的震动或者温度变化对检测精度都会产生较大的影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对传统紫外烟气分析仪采用分体设计，存在体积大、操作繁琐、影响检测效率与精度等缺陷，提供一种一体式紫外烟气分析仪，包括采样管和控制分析单元，且采样管和控制分析单元一体化设计，且全程加热，操作简单、实用便携，通过移动终端(平板、手机等)采集数据，直接与实验室信息管理系统(LIMS)对接。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种一体式紫外烟气分析仪，包括采样管以及与采样管连接的控制分析单元，所述采样管内设置有加热滤芯、前端紫外气室和光纤，前端紫外气室的两端分别连接所述加热滤芯及所述光纤； 所述控制分析单元包括壳体，采样管即安装在所述壳体上，壳体内设置有与光纤连接的紫外光源及光谱仪、与前端紫外气室连通的冷凝单元，所述冷凝单元还连接有后端非紫外气室；壳体内还包括用以对上述各部件进行分析与控制的主控模块以及与移动端进行数据交互的通信模块。

通过将采样管和控制分析单元整机一体化设计，结构紧凑，设计合理，体积小，操作使用方便。目前的紫外烟气分析仪都是分体式的，烟枪加主机，然后通过管路和信号线连接，本实用新型不需要接管线，便于携带，且整机操作过程中，采样完成后可直接通过通信模块与使用Windows操作系统的手机或平板连接，操作使用非常方便，便携易带，数据检测效率及精度均有提高。

进一步的，所述加热滤芯包括两级加热滤芯，即一级滤芯和二级滤芯，所述一级滤芯可更换，二级滤芯设置在前端紫外气室上。忘记安装滤芯的情况在实际使用过程中经常发生，采用两级滤芯方式有效避免用户使用过程中，忘记安装滤芯，破坏气室环境，影响检测精度的情况。

进一步的，所述前端紫外气室上设置有加热膜以及检测气室温度的热电偶，所述热电偶与主控模块相连，通过主控模块精准控制气室温度，保证气体在流动过程中均维持恒温状态无冷凝水出现，保障检测精度。

进一步的，所述前端紫外气室上还设置有与其适配的减震套，且所述减震套上设置有若干空心筋条，所述空心筋条与采样管内壁贴合起到缓冲减震作用。

进一步的，所述前端紫外气室和冷凝单元之间还设置有电磁阀，所述电磁阀连接有反吹扫泵，即便将采样管插入烟道中，也可以通过电磁阀切换至空气通路，通过反吹扫泵实现反吹扫，便于每次测量前重新调零，提高检测精度。

进一步的，所述后端非紫外气室内设置有分别对O₂、CO₂、CO、H₂S进行检测的荧光传感器、红外传感器、电化学传感器、电化学传感器。通过前端气室对紫外光谱测量(S0₂,NO,NO₂,NH₃)，通过后端非紫外气室对非紫外烟气测量，前端紫外部分为消除水分的影响，全程加热，后端非紫外部分虽然不受水分影响，但为了保护泵和传感器，需将经全程加热后的烟气经过冷凝单元后吹入后端非紫外气室中，即在气室和传感器气室之间设计冷凝单元。

进一步的，所述光纤与前端紫外气室之间连接有光纤头调距组件，并设置有光纤压帽和光纤锥套将光纤进一步固定，所述光纤头调距组件包括光纤座及光纤盖，光纤外还设置有光纤护套，双重保护，避免振动及光纤松动造成光谱漂移，影响测量准确度。

进一步的，所述采样管上还设置有真空保温套管，真空保温套管包括外套管和内套管，外套管和内套管之间形成真空层，真空保温套管采用双层抽真空技术，起到内外隔热的作用，避免加热烫伤及烟道温度对测量气室温控的干扰。

进一步的，所述外套管的内壁与内套管的外壁上均设有防热辐射层，真空层内设置有吸气剂，且所述外套管上还设置有紫铜管。

进一步的，所述防热辐射层为镀铜层或镀银层，以屏蔽热辐射。且所述外套管和内套管均采用钛合金。外套管两端经过缩管处理后与内套管贴合方便进行氩弧焊密封焊接。所述紫铜管经过银焊钎焊在外套管上。真空保温套管在组装前在外套管与内套管之间放置若干片锆钒铁吸气剂，真空保温套管由紫铜管经过真空泵抽真空后用液压钳将紫铜管夹断密封。然后将装有吸气剂区域进行400℃-500℃高温激活半小时左右。这时夹层之间的真空度会很低以达到真空绝热效果。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

本实用新型将采样管和控制控制分析单元一体设计，将各功能部件紧密排列，布局在控制分析单元上，结构紧凑、设计合理，充分节约空间，克服原有结构设计复杂，体积大、成本高的缺陷，不需要接管接线，简单便携；同时采用两级滤芯连接方式，将气体测量分成两部分，前端紫外气室和后端非紫外气室，应用范围更广；采用全程加热方式，将滤芯、气室全程加热至水的沸点以上，气室无液态水的产生，避免水对测量气体的吸附干扰，烟道原气测量，无需冷凝脱水，避免脱水损失影响检测精度；并设置电磁阀和反吹扫泵，即便插入烟道中，也可切换至空气通路实现反吹扫调零；精巧易携带，简化操作流程，具有广泛的推广价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例所述一体式紫外烟气分析仪结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述真空保温套管结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述前端紫外气室与光纤连接结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述减震套结构示意图；

其中：1、加热滤芯；2、前端紫外气室；21、减震套；211、空心筋条；3、光纤；4、紫外光源；5、光谱仪；6、主控模块；7、通信模块；8、后端非紫外气室；9、冷凝单元；10、外套管；、11、内套管；12、紫铜管；13、吸气剂；14、光纤护套；15、光纤压帽；16、光纤锥套；17、光纤座；18、光纤盖。

具体实施方式

为了能够更加清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。在下面的描述中阐述了具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例。

本实用新型提供一种一体式紫外烟气分析仪，下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步地说明。

参考图1，一种一体式紫外烟气分析仪，包括采样管以及与采样管连接的控制分析单元，所述采样管内设置有加热滤芯1、前端紫外气室2和光纤3，前端紫外气室2的两端分别连接所述加热滤芯1及所述光纤3；所述控制分析单元包括壳体，采样管即安装在所述壳体上，壳体内设置有与光纤连接的紫外光源4及光谱仪5、与前端紫外气室2连通的冷凝单元9，所述冷凝单元9还连接有后端非紫外气室8；壳体内还包括用以对上述各部件进行分析与控制的主控模块6以及与移动端进行数据交互的通信模块7；本实施例中，所述主控模块采用STM32系列单片机，例如STM32F103VCT6，主要用以实现控制温度、流量、读取数据等功能，所述通信模块包括蓝牙模块、GPRS模块，实现与移动端的数据交互。控制分析单元内各部件紧密排列，且壳体上还设置有便于操作的把手。

本实施例通过将采样管和控制分析单元整机一体化设计，结构紧凑，设计合理，体积小，操作使用方便。目前的紫外烟气分析仪都是分体式的，采样、 检测、分析要分别采用不同的设备，各设备之间通过管路和信号线连接，本实用新型不需要接管线，便于携带，且整机操作过程中，采样完成后可直接通过通信模块与使用Windows操作系统的手机或平板连接，操作使用非常方便，便携易带，数据检测效率及精度均有提高。

在实际使用过程中，经常发生用户忘记安装过滤滤芯的情况，会对前端紫外气室2的环境造成影响，本实施例采用两级滤芯过滤方式，所述加热滤芯1包括两级加热滤芯，即一级滤芯和二级滤芯，所述一级滤芯可更换，二级滤芯设置在前端紫外气室2上，有效避免用户使用过程中，忘记安装滤芯，破坏气室环境，影响检测精度的情况。

另外，由于在使用过程中，温度变化或任何细微的震动都会对影响气室的检测效果，在前端紫外气室2上设置有加热膜以及检测气室温度的热电偶，本实施例中加热膜采用聚酰亚胺加热膜，走气通路也完全包裹在加热膜内，所述热电偶与主控模块6相连，通过主控模块6精准控制气室温度，保证气体在流动过程中均维持恒温状态无冷凝水出现，保障检测精度；且所述前端紫外气室上还设置有与其适配的减震套21，参考图4，所述减震套21采用硅胶材质，且所述减震套上设置有若干空心筋条211，所述空心筋条211与采样管内壁贴合起到缓冲减震作用，降低温漂及震动对光学分析部件的影响。当然，也可以对光谱仪等采取同样的减震措施，在此不做详述。

为了便于调零，在所述前端紫外气室2和冷凝单元9之间还设置有电磁阀，所述电磁阀连接有反吹扫泵(图中未示意)，即便将采样管插入烟道中，也可以通过电磁阀切换至空气通路，通过反吹扫泵实现反吹扫，通过反吹扫泵往气室内通入新鲜空气，便于每次测量前重新调零，提高检测精度。

本实施例中气体测量包括两部分，除了前端紫外气室2测量S0₂,NO,NO₂,NH₃，还包括后端非紫外气室8，其内设置有分别对O₂、CO₂、CO、H₂S进行检测的荧光传感器、红外传感器、电化学传感器、电化学传感器等。通过前端气室对紫外光谱测量(S0₂,NO,NO₂,NH₃)，通过后端非紫外气室对非紫外烟气测量，前端紫外部分为消除水分的影响，全程加热，后端非紫外部分虽然不受水分影响，但为 了保护泵和传感器，需将经全程加热后的烟气经过冷凝单元9后吹入后端非紫外气室8中，即在前端紫外气室2和后端非紫外气室8之间设计冷凝单元9，冷凝单元9冷凝片采用回型管路设计，冷凝片的一面紧贴半导体制冷片的制冷面；半导体制冷片的发热面则通过导热硅胶贴合在铝散热片上，高温高湿烟气由冷凝片入口进入冷凝片的回路中，经过半导体制冷片的充分冷却后再由冷凝片的出口排出，气体经过冷凝片的速度比较快、冷凝的水珠无法停留在冷凝片中，比传统的冷凝方式提高数倍。

参考图3，所述光纤3与前端紫外气室2之间连接有光纤头调距组件，并设置有光纤压帽15和光纤锥套16将光纤2进一步固定，所述光纤头调距组件包括光纤座17及光纤盖18，光纤2外还设置有光纤护套，双重保护，避免振动及光纤2松动造成光谱漂移，影响测量准确度。

操作检测过程中，为了避免加热烫伤及烟道温度对前端紫外气室2温控的干扰，所述采样管上还设置有图2所示的真空保温套管，真空保温套管包括外套管10和内套管11，外套管10和内套管11之间形成真空层，真空保温套管采用双层抽真空技术，起到内外隔热的作用，同时为了屏蔽热辐射，在所述外套管10的内壁与内套管11的外壁上均设有防热辐射层，所述防热辐射层为镀铜层或镀银层，真空层内设置有吸气剂13，且所述外套管11上还设置有紫铜管12。

所述外套管10和内套管11均采用钛合金材质，外套管10两端经过缩管处理后与内套管11贴合方便进行氩弧焊密封焊接，所述紫铜管12经过银焊钎焊在外套管10上。真空保温套管在组装前在外套管10与内套管11之间放置若干片吸气剂13，例如，放置4-5片锆钒铁吸气剂，真空保温套管由紫铜管12经过真空泵抽真空后用液压钳将紫铜管12夹断密封，当然可以采用无尾真空法。然后将装有吸气剂13区域进行400℃-500℃高温激活半小时左右，这时真空层之间的真空度会基本达到真空，绝热效果更好。

本实施例通过在采样管上设置真空保温套管，结合实施例一所述冷凝装置结构应用，高温高湿烟气由冷凝片入口进入冷凝片的回路中，经过半导体制冷 片的充分冷却后再由冷凝片的出口排出。冷凝片回路的管路截面积小，气体经过冷凝片速度比较快，冷凝的水珠无法停留在冷凝片中，无需冷凝脱水，避免脱水损失，有效提高检测精度。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一体式紫外烟气分析仪，其特征在于：包括采样管以及与采样管连接的控制分析单元，所述采样管内设置有加热滤芯、前端紫外气室和光纤，前端紫外气室的两端分别连接所述加热滤芯及所述光纤；

所述控制分析单元包括壳体，采样管安装在所述壳体上，壳体内设置有与光纤连接的紫外光源及光谱仪、与前端紫外气室连通的冷凝单元，所述冷凝单元还连接有后端非紫外气室；

壳体内还包括用以对上述各部件进行分析与控制的主控模块以及与移动端进行数据交互的通信模块；控制分析单元内各部件紧密排列，且壳体上还设置有便于操作的把手。

2.根据权利要求1所述紫外烟气分析仪，其特征在于：所述加热滤芯包括两级加热滤芯，即一级滤芯和二级滤芯，二级滤芯设置在前端紫外气室上。

3.根据权利要求1所述的紫外烟气分析仪，其特征在于：所述前端紫外气室上设置有加热膜以及检测气室温度的热电偶，所述热电偶与主控模块相连。

4.根据权利要求3所述的紫外烟气分析仪，其特征在于：所述前端紫外气室上还设置有与其适配的减震套，且所述减震套上设置有若干空心筋条。

5.根据权利要求1所述紫外烟气分析仪，其特征在于：所述前端紫外气室和冷凝单元之间还设置有电磁阀，所述电磁阀连接有反吹扫泵。

6.根据权利要求1所述紫外烟气分析仪，其特征在于：所述后端非紫外气室内设置有分别对O₂、CO₂、CO、H₂S进行检测的荧光传感器、红外传感器、电化学传感器、电化学传感器。

7.根据权利要求1所述的紫外烟气分析仪，其特征在于：所述光纤与前端紫外气室之间连接有光纤头调距组件，并设置有光纤压帽和光纤锥套将光纤进一步固定，所述光纤头调距组件包括光纤座及光纤盖，光纤外还设置有光纤护套。

8.根据权利要求1-7任一项所述的紫外烟气分析仪，其特征在于：所述采样管上还设置有真空保温套管，真空保温套管包括外套管和内套管，外套管和内套管之间形成真空层。

9.根据权利要求8所述的紫外烟气分析仪，其特征在于：所述外套管的内壁与内套管的外壁上均设有防热辐射层，真空层内设置有吸气剂，且所述外套管上还设置有紫铜管。

10.根据权利要求9所述的紫外烟气分析仪，其特征在于：所述防热辐射层为镀铜层或镀银层。