CN206557172U - 一种用于固定污染源VOCs的在线监测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种用于固定污染源VOCs的在线监测设备，包括从烟道(1)内获取待测烟气的过滤器(2)、流量控制器(4)以及气相色谱仪(8)，其中，所述过滤器(2)由所述烟道(1)引出所述待测烟气经过滤后返回所述烟道(1)，所述过滤器(2)旁路连接有一个吸附管(3)；沿烟气流动方向，所述吸附管(3)依次串联连接有所述流量控制器(4)、阀门(5)、泵(6)、三级冷阱(7)以及所述气相色谱仪(8)。本实用新型的过滤器将烟气引出烟道过滤，通过旁路气流引射，将待测烟气过滤后去除二氧化碳和水蒸汽的干扰，提高了监测精度。

Description

一种用于固定污染源VOCs的在线监测设备

技术领域

本实用新型涉及烟气监测技术，特别涉及一种用于固定污染源VOCs的在线监测设备。

背景技术

颗粒物是灰霾天气的主要污染物，尤其PM_2.5对人体健康危害巨大。大量排放的重金属和挥发性有机化合物通过化学反应，对PM_2.5的形成和灰霾的加剧起到“推波助澜”的作用。故此，我们可以说，颗粒物是造成灰霾天气的“真凶”，而附着在颗粒物上的重金属和挥发性有机化合物才是其“元凶”。挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,以下简称VOCs)是指沸点在50-260℃之间，常温常压下蒸气压大于13.332pa，分子量范围约在16amu～250amu(amu为原子量单位)的有机化合物的总称，其成分包括烃类、含氧烃、卤代烃、低沸点多环芳烃等多种类型，是环境空气主要污染物之一。VOCs排放总量和防治难度大，易引起光化学污染、大气雾霾，严重危害人体健康。VOCs主要来源于固定污染源(如烟囱、工业排气筒等)排放，涉及行业较多，以石油化工、化学原料及化学制品制造、有机溶剂、医药制造、表面涂装等行业为主。

CN 205483706 U公开了一种烟气中VOCs在线监测装置，包括：取样单元，所述取样单元用于取样待测烟气；色谱仪，所述色谱仪设置在所述取样单元的下游，并连接所述取样单元；取样单元和色谱仪之间设置有过滤器。该现有技术的VOCs在线监测装置仅仅通过过滤器对烟气中的颗粒物进行过滤，但是烟气中含有大量的水蒸汽和二氧化碳无法过滤去除，水蒸汽和CO₂比待测挥发性有机组分浓度高4-8个数量级，如果不去除将会对监测结果造成严重干扰。该现有技术的在线监测装置在运转时，部分水蒸汽会在过滤器中凝结成液态水，液态水与烟气中的灰分颗粒物浸润结团，很容易堵塞过滤器，导致监测装置失效。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于固定污染源VOCs的在线监测设备，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种用于固定污染源VOCs的在线监测设备，包括从烟道内获取待测烟气的过滤器、流量控制器以及气相色谱仪，其中，所述过滤器由所述烟道引出所述待测烟气经过滤后返回所述烟道，所述过滤器旁路连接有一个吸附管；沿烟气流动方向，所述吸附管依次串联连接有所述流量控制器、阀门、泵、三级冷阱以及所述气相色谱仪。

优选地，所述过滤器和吸附管均设置有烟气加热装置。

优选地，所述吸附管内设置有用于吸附二氧化碳的碱石棉类物质。

优选地，所述过滤器包括设置在所述烟道内的一级过滤器以及从所述烟道的外侧连接所述一级过滤器的二级过滤器；所述一级过滤器沿所述烟道的垂直方向将所述烟气引导至所述烟道的外侧进入所述二级过滤器，所述二级过滤器将过滤后的烟气返回导入所述烟道中。

优选地，所述二级过滤器至少旁路设置一个取样管道，所述取样管道依次连接所述吸附管、流量控制器、阀门、泵、三级冷阱以及气相色谱仪。

本实用新型的过滤器将烟气引出烟道过滤，通过旁路气流引射，将待测烟气过滤后去除二氧化碳和水蒸汽的干扰，提高了监测精度。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1显示的是根据本实用新型的一个具体实施例的一种用于固定污染源VOCs的在线监测设备的结构示意图；

图2显示的是根据本实用新型的另一个具体实施例的一种用于固定污染源VOCs的在线监测设备结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

如图1-2所示，本实用新型提供了一种用于固定污染源VOCs的在线监测设备，图1-2分别显示的是该监测设备的两个实施例的结构示意图，其中，图1为该监测设备的基本设计，图2为图1基础上的一种变形形式。

本实用新型的用于固定污染源VOCs的在线监测设备所要实现的功能与背景技术提及的现有技术类似，均可实现固定污染源VOCs的在线监测，本实用新型主要解决的是有关VOCs的在线监测过程中的采样优化以去除水蒸汽和二氧化碳的干扰，获取更加准确的监测结果。本实用新型未涉及的内容本领域技术人员可以参照前述现有技术，也可以通过搜索任何现有技术获得，这部分现有技术内容不属于本申请要求保护的范围，在此不再一一赘述。

参见图1，本实用新型的用于固定污染源VOCs的在线监测设备，包括从烟道1内获取待测烟气的过滤器2、流量控制器4以及气相色谱仪8，与现有技术不同的是，本实用新型的过滤器2由烟道1引出所述待测烟气经过滤后返回烟道1，过滤器2旁路连接有一个吸附管3；沿烟气流动方向，所述吸附管3依次串联连接有所述流量控制器4、阀门5、泵6、三级冷阱7以及气相色谱仪8。

其中，在一个具体实施例中，吸附管3内设置有用于吸附二氧化碳的碱石棉类物质。在另一个具体实施例中，过滤器2和吸附管3均设置有烟气加热装置，即监测过程中采用高温加热技术，维持取样过程中和待测烟气温度相同，保证烟气中的蒸汽不凝结为水，避免管道堵塞提高设备寿命。本实用新型的过滤器将烟气引出烟道过滤，通过旁路气流引射，将待测烟气过滤后去除二氧化碳和水蒸汽的干扰，提高了监测精度。

本实用新型的在线监测设备在烟气进入气相色谱仪8内进行监测之前，通过三级冷阱7进一步去除水蒸气以及二氧化碳，同时浓缩待测气体以对挥发性有机化合物进行准确测量。为了获得所期望的检出限(约1-2ppbv)，待测烟气在被注入气相色谱仪8分析之前必须进行“浓缩”，烟气中水蒸汽和CO₂比待测有机组分浓度高4-8个数量级，需要在样品注入气相色谱仪8之前除掉水和CO₂。醛类预浓缩方法为冷阱脱水(Cold Trap Dehydration，CTD)法，其他挥发性有机物采用微量吹扫和捕集(Microscale Purge and Trap，MP&T)法。两种方法均采用三级冷阱方式，第一级冷阱将气态的水变成固态的冰，从而实现样品和水的分离；第二级冷阱使待测化合物与二氧化碳及其他空气中主要成分分离，然后聚焦在第三级冷阱，进一步浓缩。一级冷阱为玻璃珠填料冷阱或硅烷化空冷阱；二级冷阱为Tenax TA填料；三级冷阱为硅烷化空冷阱(冷冻聚焦冷阱)。所不同的是，CTD法的第一级冷阱为一个空1/8×14硅烷化冷阱，而MP&T方法的第一级冷阱采用的是玻璃珠填料冷阱。通过预浓缩，近100mL的样品可以浓缩到几微升。急剧加热并吹扫第三级冷阱可以将浓缩的样品转移到气相色谱仪8中。第三级冷冻聚焦冷阱升温速率应大于10000℃/分钟。VOCs气态污染物监测系统应用了三级冷阱，对VOCs进行了富集和捕集，以实现对固定源中低浓度VOCs的在线监测。

有关三级冷阱的内容均为现有技术，并非本申请的重点，本领域技术人员可以参考下述文献进行理解：《用三级冷阱预浓缩系统与气质联用技术分析空气中挥发性硫化物》(全国恶臭污染测试与控制技术研讨会，2003年，Daniel B.Cardin)以及《室内空气中VOC全采样多项快速检测技术研究》(中国测试，2006，32(1):1-4，谭和平等)。

图2提供了本申请的另一种变形结构，其原理结构与图1所示实施例相同，以下仅对改进部分进行详细说明，如图所示，本实施例中，过滤器2包括设置在烟道1内的一级过滤器21以及从烟道1的外侧连接一级过滤器21的二级过滤器22；一级过滤器21沿烟道1的垂直方向将烟气引导至烟道1的外侧进入二级过滤器22，二级过滤器22将过滤后的烟气返回导入烟道1中。在一个具体实施例中，二级过滤器22至少旁路设置一个取样管道23，所述取样管道23依次连接所述吸附管3、流量控制器4、阀门5、泵6、三级冷阱7以及气相色谱仪8。在图2所示具体实施例中，二级过滤器22上设置有两个取样管道23，一个位于二级过滤器22的中部靠近前端位置，另一个位于二级过滤器22的后端位置，可以通过两个取样管道22分别设置两套同样的监测系统，用以对照除尘效果对监测结果的影响。

即，图2所示实施例中，在烟道1内设置一级过滤器21的防尘过滤结构，通过改变烟道1内烟气流向及过滤孔的作用，在烟道内完成一级除尘；然后在烟道外实现二级除尘，通过将烟气吸入二级过滤器22的管道，烟气穿过二级过滤器22中不同孔径的陶瓷过滤膜，通过取样管道23进入后续的含碱石棉的吸附管3，以除去二氧化碳。另外在取样过程中采用高温加热技术，加热中最高可达400℃，维持取样过程中和待测烟气温度相同，保证烟气中的蒸汽不凝结为水。本实施例采用分级除尘，通过两级除尘避免灰分干扰并降低磨损及堵塞；通过旁路设置的取样管道23的气流引射、陶瓷微孔(0.5微米)过滤，避免灰分干扰；烟气直接吸入，降低稀释误差；采用高温材料，扩大采样温度范围，延长取样系统寿命。水的除去通过加热装置(例如伴热管线)和后续的三级冷阱7实现，二氧化碳的除去通过用含碱石棉的吸附管3除去。

另外，涉及在线监测部分还可以包括烟气参数的监测以及数据的采集与处理(图中未示出)：例如，有关烟气参数的监测包括烟气温度、压力、流量、湿度等的监测，用于污染物排放总量的核算和相关浓度的折算，将监测结果转换为标准状况下的数据。有关数据的采集与处理包括采集烟气参数数据、汇总所有的VOCs浓度信息和工作状态信息，同时生成报表、存储数据、记录历史数据等功能。

本领域技术人员应当理解，虽然本实用新型是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (5)

1.一种用于固定污染源VOCs的在线监测设备，包括从烟道(1)内获取待测烟气的过滤器(2)、流量控制器(4)以及气相色谱仪(8)，其特征在于，所述过滤器(2)由所述烟道(1)引出所述待测烟气经过滤后返回所述烟道(1)，所述过滤器(2)旁路连接有一个吸附管(3)；沿烟气流动方向，所述吸附管(3)依次串联连接有所述流量控制器(4)、阀门(5)、泵(6)、三级冷阱(7)以及所述气相色谱仪(8)。

2.如权利要求1所述的在线监测设备，其特征在于，所述过滤器(2)和吸附管(3)均设置有烟气加热装置。

3.如权利要求1所述的在线监测设备，其特征在于，所述吸附管(3)内设置有用于吸附二氧化碳的碱石棉。

4.如权利要求1-3之一所述的在线监测设备，其特征在于，所述过滤器(2)包括设置在所述烟道(1)内的一级过滤器(21)以及从所述烟道(1)的外侧连接所述一级过滤器(21)的二级过滤器(22)；所述一级过滤器(21)沿所述烟道(1)的垂直方向将所述烟气引导至所述烟道(1)的外侧进入所述二级过滤器(22)，所述二级过滤器(22)将过滤后的烟气返回导入所述烟道(1)中。

5.如权利要求4所述的在线监测设备，其特征在于，所述二级过滤器(22)至少旁路设置一个取样管道(23)，所述取样管道(23)依次连接所述吸附管(3)、流量控制器(4)、阀门(5)、泵(6)、三级冷阱(7)以及气相色谱仪(8)。