CN210427140U - 一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置 - Google Patents

Abstract

一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置，属于浓缩样品技术领域，包括顺序相连的气源管路模块、除水模块、第一级富集释放模块和第二级富集释放模块；所述第一级富集释放模块内设有八通阀、第一采样阱和第二采样阱；所述第一采样阱两端和第二采样阱两端均连接八通阀；通过八通阀的切换，第一采样阱和第二采样阱交替通入样品。本装置采用二级吸附，第一级用大体积采样冷阱，吸附大量物质，第二级用小体积聚焦冷阱，克服传统烟气采样装置的目标物质成分过少的缺陷，同时，本装置为交替式在线浓缩释放装置，能对烟气污染物实现交替式的富集，从而实现连续采样分析。

Description

一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置

技术领域

本实用新型属于浓缩样品技术领域，具体涉及为一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置。

背景技术

当前，我国垃圾焚烧利用的相关技术已经得到广泛应用，且在未来10年内仍将保持高速发展的趋势。垃圾焚烧带来的二次污染物排放问题，尤其是二噁英的排放问题，也越来越受到政府、民众的关注，甚至成为困扰很多垃圾焚烧发电项目选址、建设、运营等整个过程的棘手问题。

根据《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》减排二噁英的要求，我国各种排放源必须有效做到二噁英减排控制。二噁英属于痕量级物质，在烟气中浓度一般为10^-10 g/m³左右或更低，因此准确测量其浓度具有较高的技术难度，目前，除二噁英以外的其他烟气污染物，检测方法大都已经非常成熟，而焚烧炉的二噁英排放检测还不能实现在线的快速检测。

目前我国焚烧烟气中二噁英排放的检测主流技术，是一种离线检测技术。该技术依赖于《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485-2014)规定的二噁英测定方法《环境空气和废气二噁英类的测定同位素稀释高分辨气象色谱-高分辨质谱法》。这是采用现场采样结合实验室预处理与分析测试的离线检测方法，可为焚烧炉二噁英排放测定提供精确的检测数据。这种二噁英检测方法首先在现场采样，之后将样品送至国家认证的二噁英实验室，经提纯、净化等一系列步骤后应用高分辨气相色谱/高分辨质谱仪(HRGC/HRMS)进行离线分析；需经繁琐复杂的样品预处理过程，测量周期通常达到数周以上。该方法耗时严重、费用昂贵，且测试结果对运行无指导作用，成为目前全面有效控制二噁英排放的重要制约因素。另外，无法及时、准确的了解垃圾焚烧炉的二噁英排放数据，也给政府监管、公众监督带来了无法逾越的技术障碍。

基于检测结果迅速服务于二噁英减排的目标及需求，研究和发展快速、实时的二噁英在线检测方法、技术和装备成为焚烧过程微量、痕量持久性有机污染物检测和控制发展的主要趋势之一。二噁英在线检测技术具有在线实时地反映烟气中二噁英浓度、迅速指导炉内燃烧工况调整及烟气净化参数优化、辅助二噁英生成过程机理研究等优点及作用。

因为现有的分析技术无法实现二噁英的直接检测，因而当前主流的二噁英在线检测技术路线采取对一些和二噁英有确定关联的在线浓度相对较大或者易于检测的中间物质(或前驱物质)进行检测，进而评价二噁英的在线浓度。二噁英前驱物在烟气中浓度低，对温度要求高。这种间接检测方式所需要克服烟气中成分复杂，浓度参差不齐，含水率高，采样流路复杂等问题。

因此，本技术方案一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置，解决上述难点，使烟气中目标污染物能够浓缩且杂质较少、损失较少地进入检测系统。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置。

本实用新型实现其目的采用的技术方案如下。

一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置，包括顺序相连的气源管路模块、除水模块、第一级富集释放模块和第二级富集释放模块；所述第一级富集释放模块内设有八通阀、第一采样阱和第二采样阱；所述第一采样阱两端和第二采样阱两端均连接八通阀；通过八通阀的切换，第一采样阱和第二采样阱交替通入样品。

所述气源管路模块，包括空白管路、标气管路、采样管路、反吹气管路、进样切换阀；所述进样切换阀设置有一个出样口、一个反吹口和至少一个进样口，其中，反吹口和进样口相连；进样切换阀的第一个进样口连接空白管路；所述空白管路连接有空白源；进样切换阀的第二个进样口连接标气管路；所述标气管路连接有标气源；进样切换阀的第三个进样口连接采样管路；所述采样管路连接有采样枪，且采样管路安装有加热过滤器；进样切换阀的第四个进样口放空预留；进样切换阀的反吹口连接反吹气管路；所述反吹气管路连接有反吹气源，且反吹气管路安装有第一电磁阀；进样切换阀的出样口连接除水模块。

所述除水模块，包括第一四通、第一排空管路、第一六通阀、第一除水阱、第二六通阀、第二除水阱、第一载气管路、第一三通、第一三通阀、第二排空管路；

所述第一四通设置有四个接头，分别连接气源管路模块的进样切换阀、第一六通阀的第1接口、第二六通阀的第1接口、第一排空管路；

所述第一排空管路设置有第一MFC和第一排空泵；

所述第一六通阀和第二六通阀，均设置有6个接口，分别为第1接口、第2接口、第3接口、第4接口、第5接口、第6接口，其具有两个状态：当处于A状态时，第1接口和第6接口连通，第2接口和第3接口连通，第4接口和第5接口连通；当处于B状态时，第1接口和第2接口连通，第3接口和第4接口连通，第5接口和第6接口连通；

所述第一六通阀的第2接口连接第一级富集释放模块；所述第一六通阀的第3接口管路连接第一除水阱一端，第一除水阱另一端连接第一六通阀的第6接口；所述第一六通阀的第4接口管路连接第一三通阀；所述第一六通阀的第5接口管路连接第一三通；

所述第二六通阀的第2接口连接第一级富集释放模块；所述第二六通阀的第3接口管路连接第二除水阱一端，第二除水阱另一端连接第二六通阀的第6接口；所述第二六通阀的第4接口管路连接第一三通阀；所述第二六通阀的第5接口管路连接第一三通；

所述第一载气管路一端连接第一三通，另一端连接第二三通，且第一载气管路设置有第二电磁阀；

所述第一三通设置有三个接头，分别连接第一载气管路、第一六通阀的第5接口、第二六通阀的第5接口；

所述第二三通设置有三个接头，分别连接有载气源、第一载气管路和第二载气管路；

所述第一三通阀连接有第一六通阀的第4接口、第二六通阀的第4接口和第二排空管路；

所述第二排空管路设置有第一活性炭管。

所述第一级富集释放模块，还包括第一三通切换阀、第二三通切换阀、第二载气管路、第三排空管路、第四排空管路、第三活性炭管；

所述第一三通切换阀，设置有3个接口，包括连接第一六通阀的A接口、第二六通阀的B接口、八通阀的C接口。所述第一三通切换阀通过控制AC通或者BC通来进行气路切换(连通或阻却)。

所述八通阀设置有8个接口，其具有两个状态：当处于A状态时，第1接口和第7接口连通，第2接口和第8接口连通，第3接口和第5接口连通，第4接口和第6接口连通；当处于B状态时，第1接口和第3接口连通，第2接口和第4接口连通，第5接口和第7接口连通，第6接口和第8接口连通；

八通阀的第1接口连接第三排空管路；八通阀的第2接口连接第一三通切换阀；八通阀的第3接口连接第二采样阱的一端；八通阀的第4接口连接第二采样阱的另一端；八通阀的第5接口连接第二载气管路；八通阀的第6接口连接第二三通切换阀；八通阀的第7接口连接第一采样阱的一端；八通阀的第8接口连接第一采样阱的另一端；

所述第三排空管路设置有第二MFC、第二活性炭管和第二排空泵；

所述第二载气管路包括第三MFC；所述第三MFC一端连接第二三通，另一端连接八通阀的第5接口；

所述第四排空管路设置有第三活性炭管。

所述第二级富集释放模块包括第三六通阀、第五排空管道、第四活性炭管、聚焦阱、气相色谱模块和传输线；

所述第三六通阀设置有6个接口：第1接口连接第二三通切换阀、第2接口连接第五排空管道、第3接口连接聚焦阱一端、第4接口连接气相色谱模块、第5接口连接传输线、第6接口连接聚焦阱另一端；

所述第三六通阀，具有A和B两个状态；当处于A状态时，第三六通阀的第1接口和第6接口连通，第三六通阀的第2接口和第3接口连通，第三六通阀的第4接口和第5接口连通；当处于B状态时，第三六通阀的第1接口和第2接口连通，第三六通阀的第3接口和第4接口连通，第三六通阀的第5接口和第6接口连通；

所述气相色谱模块和传输线连接；

所述第五排空管道设置有第四活性炭管；

所述传输线为一根内壁无填料的石英管，内径0.25mm。

本装置采用二级吸附，第一级用大体积采样冷阱，可以大体积采样，吸附大量物质，第二级用小体积聚焦冷阱，起到聚焦，克服传统烟气采样装置的目标物质成分过少的缺陷，同时，本装置为交替式在线浓缩释放装置，能对烟气污染物实现交替式的富集，从而实现连续采样分析。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是气源管路模块的结构示意图；

图3是除水模块的结构示意图；

图4是第一级富集释放模块的结构示意图；

图5是第二级富集释放模块的结构示意图；

图中：气源管路模块100、空白管路101、空白源102、标气管路103、标气源104、采样管路105、采样枪106、反吹气管路107、反吹气源108、第一电磁阀109、进样切换阀110、加热过滤器111、

除水模块200、第一四通201、第一排空管路202、第一MFC202a、第一排空泵202b、第一六通阀203、第一除水阱204、第二六通阀205、第二除水阱206、第一载气管路207、第二电磁阀207a、第一三通208、第二三通209、载气源210、第一三通阀211、第二排空管路212、第一活性炭管213、

第一级富集释放模块300、第一三通切换阀301、八通阀302、第一采样阱303、第二采样阱304、第二三通切换阀305、第二载气管路306、第三MFC307、第三排空管路308、第二MFC309、第二排空泵310、第四排空管路311、第二活性炭管312、第三活性炭管313、

第二级富集释放模块400、第三六通阀401、第五排空管道402、聚焦阱403、气相色谱模块404、传输线405、第四活性炭管406。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步详细说明。

一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置，包括顺序相连的气源管路模块100、除水模块200、第一级富集释放模块300和第二级富集释放模块400。

所述气源管路模块100，包括空白管路101、标气管路103、采样管路105、反吹气管路107、进样切换阀110；所述进样切换阀110设置有一个出样口、一个反吹口和至少一个进样口，其中，反吹口和进样口相连。所述优选，所述进样切换阀110设置有一个出样口、一个反吹口和四个进样口，且和出样口连通的进样口数量始终为一个。本技术方案中，进样切换阀110可以采用瑞士的valco common outlet selectors的-1/4英寸fittings,4.0mmports。

进样切换阀110的第一个进样口连接空白管路101；所述空白管路101连接有空白源102。所述空白管路101设置有伴热带。空白管路101需用伴热加热至180℃。所述空白源102内盛氮气或氩气等。

进样切换阀110的第二个进样口连接标气管路103；所述标气管路103连接有标气源104。标气管路103和标气源104需加热至180℃。标气源104是标定作用，作标准曲线，有了标准曲线才能得到烟气中目标物浓度。标气就是标准物质在气态的状态下。

进样切换阀110的第三个进样口连接采样管路105；所述采样管路105连接有采样枪106，且采样管路105安装有加热过滤器111。所述采样管路105、采样枪106、加热过滤器111和进样切换阀110都要需加热至180℃。

进样切换阀110的第四个进样口放空，预留。该预留的进样口留作备用，用以通入其他烟气。

进样切换阀110的反吹口连接反吹气管路107；所述反吹气管路107连接有反吹气源108，且反吹气管路107安装有第一电磁阀109。

进样切换阀110的出样口连接除水模块200。

进样切换阀110切换不同的状态，可以使不同气源进入后续仪器。通过进样切换阀110，使得通往除水模块200的为标气、样品、或空白气体。

所述除水模块200，包括第一四通201、第一排空管路202、第一六通阀203、第一除水阱204、第二六通阀205、第二除水阱206、第一载气管路207、第一三通208、第一三通阀211、第二排空管路212。

所述第一四通201设置有四个接头，分别连接气源管路模块100的进样切换阀110、第一六通阀203的第1接口、第二六通阀205的第1接口、第一排空管路202。

所述第一排空管路202设置有第一MFC202a和第一排空泵202b。

MFC，为MASS FLOW CONTROLLER，即质量流量控制器。

第一排空管路202为主抽气管路，用以保持装置管道内部的气体一直处于流动状态，避免气体在管路中的长时间停留后成为死体积。

所述第一六通阀203和第二六通阀205，均设置有6个接口，分别为第1接口、第2接口、第3接口、第4接口、第5接口、第6接口，在图中以顺时针排布，其具有两个状态：当处于A状态时，第1接口和第6接口连通，第2接口和第3接口连通，第4接口和第5接口连通；当处于B状态时，第1接口和第2接口连通，第3接口和第4接口连通，第5接口和第6接口连通。

所述第一六通阀203的第2接口连接第一级富集释放模块300；

所述第一六通阀203的第3接口管路连接第一除水阱204一端，第一除水阱204另一端连接第一六通阀203的第6接口；

所述第一六通阀203的第4接口管路连接第一三通阀211；

所述第一六通阀203的第5接口管路连接第一三通208。

所述第二六通阀205的第2接口连接第一级富集释放模块300；

所述第二六通阀205的第3接口管路连接第二除水阱206一端，第二除水阱206另一端连接第二六通阀205的第6接口；

所述第二六通阀205的第4接口管路连接第一三通阀211；

所述第二六通阀205的第5接口管路连接第一三通208。

所述第一载气管路207一端连接第一三通208，另一端连接第二三通209，且第一载气管路207设置有第二电磁阀207a。

所述第一三通208设置有三个接头，分别连接第一载气管路207、第一六通阀203的第5接口、第二六通阀205的第5接口。

所述第二三通209设置有三个接头，分别连接有载气源210、第一载气管路207和第二载气管路306。

所述第一三通阀211连接有第一六通阀203的第4接口、第二六通阀205的第4接口和第二排空管路212。

所述第二排空管路212设置有第一活性炭管213。

所述第一四通201到第一六通阀203之间的管路、第一六通阀203到第一除水阱204之间的管路、第一除水阱204到第一级富集释放模块300之间的管路均设置有伴热带，用伴热带加热，伴热180℃。

所述第一四通201到第二六通阀205之间的管路、第二六通阀205到第二除水阱206之间的管路、第二除水阱206到第一级富集释放模块300之间的管路均设置有伴热带，用伴热带加热，伴热180℃。

除水模块200工作时，所述第一六通阀203和第二六通阀205的状态相反：

当第一六通阀203处于A状态时，第二六通阀205处于B状态；此时，从气源管路模块100过来的标气或样品气体，部分标气或样品气体经过第一四通201进入第一六通阀203的第1接口，然后从第一六通阀203的第6接口进入第一除水阱204进行除水操作，第一除水阱204处于低温状态并冷冻除水，水分被冷冻成液体或者凝结；经过除水处理的标气或样品气体，进入第一六通阀203的第3接口并从第一六通阀203的第2接口进入第一级富集释放模块300；部分标气或样品气体经过第一四通201进入第二六通阀205的第1接口，然后从第二六通阀205的第2接口进入第一级富集释放模块300后被阻却，该通道关闭，气体无法流通；

同时，载气源210中的载气，经过第二三通209、第一载气管路207和第一三通208，部分载气经过第一六通阀203的第5接口、第一六通阀203的第4接口来到第一三通阀211；部分载气经过第二六通阀205的第5接口、第二六通阀205的第6接口、第二除水阱206，加热干吹带走水分，然后从第二六通阀205的第3接口、第二六通阀205的第4接口、第一三通阀211进入到第二排空管路212后外排；所述第二排空管路212设置有第一活性炭管213，用以吸附污染物，避免污染物直接排入空中中；

当第一六通阀203处于B状态时，第二六通阀205处于A状态,第一三通切换阀301也切换了通气的进气口；此时，从气源管路模块100过来的标气或样品气体，经过第一四通201进入第一六通阀203的第1接口，然后从第一六通阀203的第2接口进入第一级富集释放模块300后被阻却，使得该通道关闭，气体无法流通；从气源管路模块100过来的标气或样品气体，经过第一四通201进入第二六通阀205的第1接口，然后从第二六通阀205的第6接口进入第二除水阱206进行除水操作，第二除水阱206处于低温状态并冷冻除水，水分被冷冻成液体或者凝结；经过除水处理的标气或样品气体，进入第二六通阀205的第3接口并从第二六通阀205的第2接口进入第一级富集释放模块300；

同时，载气源210中的载气，经过第二三通209、第一载气管路207和第一三通208，部分载气经过第一六通阀203的第5接口和第一六通阀203的第6接口后来到第一除水阱204，加热干吹带走水分，然后从第一六通阀203的第3接口、第一六通阀203的第4接口、第一三通阀211进入到第二排空管路212后外排；部分载气经过第二六通阀205的第5接口、第4接口后来到第一三通阀211阻却。

通过设置并列的除水管线，并合理的设置两个六通阀，使得两路除水管线交替工作，也就是说，当一个除水阱在进行除水作业时，另一个除水阱则通过载气带走多余的水分，为其后续的除水作业做好准备。

作为优选，所述除水阱内径3mm，无填料，且采用去活性石英管。作用：内径小有利于物质快速通过，降低被吸附概率。

除水时，除水阱处于低温状态；反吹时，除水阱处于高温状态加热时水变成气态随载气带走。

所述第一级富集释放模块300包括第一三通切换阀301、八通阀302、第一采样阱303、第二采样阱304、第二三通切换阀305、第二载气管路306、第三排空管路308、第四排空管路311、第三活性炭管313。

所述第一三通切换阀301，设置有3个接口，包括连接第一六通阀203的A接口、第二六通阀205的B接口、八通阀302的C接口。所述第一三通切换阀301通过控制AC通或者BC通来进行气路切换(连通或阻却)。

所述八通阀302设置有8个接口，其具有两个状态：当处于A状态时，第1接口和第7接口连通，第2接口和第8接口连通，第3接口和第5接口连通，第4接口和第6接口连通；当处于B状态时，第1接口和第3接口连通，第2接口和第4接口连通，第5接口和第7接口连通，第6接口和第8接口连通。

八通阀302的第1接口连接第三排空管路308；八通阀302的第2接口连接第一三通切换阀301；八通阀302的第3接口连接第二采样阱304的一端；八通阀302的第4接口连接第二采样阱304的另一端；八通阀302的第5接口连接第二载气管路306；八通阀302的第6接口连接第二三通切换阀305；八通阀302的第7接口连接第一采样阱303的一端；八通阀302的第8接口连接第一采样阱303的另一端。

所述第三排空管路308设置有第二MFC309、第二活性炭管312和第二排空泵310。

气体通过除水阱，进入采样阱都需要动力。第三排空管路308为气体在采样、除水、富集提供动力。

所述第二载气管路306包括第三MFC307；所述第三MFC307一端连接第二三通209，另一端连接八通阀302的第5接口。

所述第一采样阱303、第二采样阱304均为内置填料的石英管，外包裹陶瓷加热套，陶瓷加热套放置在半导体制冷箱内，具有低温吸附、高温释放的作用。

所述第四排空管路311设置有第三活性炭管313，吸附未被吸附的气体，起到过滤作用。

当需要排空时，气体通过第四排空管路311外排，通过第三活性炭管313除去内部未被吸附的物质或者水分。

所述第一三通切换阀301和八通阀302之间的管路、第一采样阱303的进样品管路、第二采样阱304的进样品管路、八通阀302和第二三通切换阀305之间的管路，均设置有伴热带，用伴热带加热至180℃左右。

当八通阀302处于A状态时，除水模块200输送过来的标气或样品气体，经过八通阀302的第2接口和第8接口，进入到第一采样阱303第一级目标物被吸附，剩余的标气或样品气体从八通阀302的第7接口和第1接口进入到第三排空管路308外排。

同时，第二载气管路306中的载气通过八通阀302的第5接口和第3接口，进入到第二采样阱304并将第二采样阱304中富集的浓缩气体带出，然后经过八通阀302的第4接口和第6接口，来到第二三通切换阀305；

当八通阀302切换至B状态时，除水模块200输送过来的标气或样品气体，经过八通阀302的第2接口和第4接口，进入到第二采样阱304第一级目标物被吸附，剩余的标气或样品气体从八通阀302的第3接口和第1接口进入到第三排空管路308外排；

同时，第二载气管路306中的载气通过八通阀302的第5接口和第7接口，进入第一采样阱303并将第一采样阱303中富集的浓缩气体带出，然后经过八通阀302的第8接口和第6接口，来到第二三通切换阀305；

第二三通切换阀305设置有3个接口，分别与八通阀302的第6接口、第二级富集释放模块400和第四排空管路311连接；第二三通切换阀305，将富集第一级目标物的载气输送至第二级富集释放模块400。

本技术方案通过八通阀302的切换，使得第一采样阱303和第二采样阱304交替吸附和释放，实现了对烟气污染物的连续浓缩。

载气源210的连通：使载气源210与第一级富集释放模块300连通，载气源210中的载气流经第一级富集释放模块300和第二级富集释放模块400后外排，把未被富集的东西(气体、颗粒和水)吹走。

作为优选，所述采样阱，内径1/4英寸。其作用在于，大体积采样阱配合填料，能够更多的采集目标物质，增加目标物的浓度，提升分析准确性。

所述第二级富集释放模块400包括第三六通阀401、第五排空管道402、第四活性炭管406、聚焦阱403、气相色谱模块404和传输线405。

所述第三六通阀401设置有6个接口：第1接口连接第二三通切换阀305、第2接口连接第五排空管道402、第3接口连接聚焦阱403一端、第4接口连接气相色谱模块404、第5接口连接传输线405、第6接口连接聚焦阱403另一端。

所述第三六通阀401，具有A和B两个状态；当处于A状态时，第三六通阀401的第1接口和第6接口连通，第三六通阀401的第2接口和第3接口连通，第三六通阀401的第4接口和第5接口连通；当处于B状态时，第三六通阀401的第1接口和第2接口连通，第三六通阀401的第3接口和第4接口连通，第三六通阀401的第5接口和第6接口连通。

所述气相色谱模块404和传输线405连接。

所述第五排空管道402设置有第四活性炭管406，吸附未被吸附的气体，起到过滤作用。

所述传输线405为一根内壁无填料的石英管，内径0.25mm，一端连接第三六通阀401出口的1/16英寸不锈钢管，一端连接气相色谱模块404，起到连接过度和聚焦作用。

所述第二三通切换阀305到第三六通阀401之间的管道、聚焦阱403的进样品管道、第三六通阀401到传输线405之间的管道均设置有伴热带，用伴热带加热至180℃左右。

本装置中，载气为氮气或氦氩气。

作为优选，所述聚焦阱403一端广口，一端细口，在样品聚焦的时候样品从细口到广口，扩散的更充分，更容易被吸附。样品在解析的时候从广口到细口，聚焦更充足，提升分析准确性。更进一步，聚焦阱403的广口内径3mm，细口内径1.2mm。

目前市面上没有烟气污染物在线交替浓缩释放装置，市面上所具有的是环境空气在线浓缩释放装置，但是环境空气污染物成分简单，干扰物浓度低，含水率低，样品采集流路对温度要求低(一般采样管线温度和样品原温度一致)。烟气成分复杂，导致吸附的物质很多，增加分析难度。本技术方案通过多级吸附并选用不同的填料，选择性吸附相应物质。

烟气成分浓度参差不齐，若用小体积采样冷阱，导致我们所需的目标物质成分过少。本技术方案改用二级吸附，第一级用大体积采样冷阱，吸附大量第一级目标物，第二级用小体积聚焦冷阱吸附少量的第二级标物。

烟气含水率高，导致会损坏仪器，样品准确度大幅降低。本技术方案采用冷冻除水的除水模块，连续除水，保证检测的连续性。冷阱冷冻富集浓缩，不同物质最佳吸附温度不同，改用冷冻富集浓缩，使富集温度范围广，提高富集浓缩效率。

采样流路温度要求高：样品采样流路温度要和样品原温度一致，防止有机物由于温度低被吸附在采样管表面。本技术方案中，样品流路控制在180℃左右。

一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置，使用方法如下：

S1,工作状态的调试：对进气管路以及阀体加热至150℃~210℃；开启除水模块200的制冷状态，将第一除水阱204和第二除水阱206达到-20℃~30℃的低温。

本方案中，由于通入的为高温烟气，因此，需要样品维持与高温烟气相同的温度，防止高沸点的组分冷凝，从而保证了检测精度。

温度控制，是本方案的一个创新点。采集环境空气只需设备流路温度和环境空气源一致，普通的电磁阀就可以实现。但是采集烟气(烟气180℃)若流路温度低于气源温度，目标物会吸附在流路上。

电磁阀内部含有润滑油、橡胶圈等，润滑油，橡胶圈在高温下会挥发出有机物，干扰检测。且电磁阀，容易在高温的工作环境下失效，影响系统的稳定性。另外，电磁阀结构具有死体积，有一段始终存在死体积。

因此，只能采用本技术方案中的阀来采集烟气。

S2，装置管路中废气的排除：

空白管路101的连通：使气源管路模块100的空白管路101与除水模块200连通，空白源102中存储的空白气体流经除水模块200、第一采样阱303后外排，用空白进样是检测前一组采样是否有残留，若有残留就多通几组空白或者改变仪器方法，如无残留进行下一组采样。运用空白进样提升分析准确性，是质量控制手段之一。

S3，标气的测定：使气源管路模块100的标气管路103与除水模块200连通，标气经过除水模块200的除水和第一采样阱303的第一级目标物富集后，剩余的标气外排；富集的目标物加热释放后，随载气流入第二级富集释放模块400进行第二级目标物的富集吸附，剩余的第一级目标物外排；最后，第二级目标物加热释放后，

然后经过传输线405后进入气相色谱模块404进行检测。

S4，样品的测定：使气源管路模块100的采样管路105与除水模块200连通，样品经过除水模块200的除水和第一采样阱303的第一级目标物富集后，剩余的样品外排；富集的目标物加热释放后，随载气流入第二级富集释放模块400进行第二级目标物的富集吸附，剩余的第一级目标物外排；最后，第二级目标物加热释放后，然后经过传输线405后进入气相色谱模块404进行检测。

上述除水阱，采样阱，聚焦阱，低温温度范围(-20℃~30℃)，温控精度1℃，低温通过半导体制冷。高温温度范围(30℃~380℃)温控精度1℃，高温通过陶瓷加热管加热，加热升温速率大于40℃/s，快速升温使冷阱解析时候瞬间释放被吸附的物质。

实施例1：

本装置，配合二噁英在线检测系统测量烟气中二噁英的毒性当量，包括以下步骤：

本实用新型在线实现烟气有机物交替富集释放，配合二噁英在线检测系统测量烟气中二噁英的毒性当量分为三个步骤：第一步目标物质（标气）标定，建立标准拟合工作曲线。第二步实际检测烟气中目标物质，第三步通过关联模型换算二噁英的毒性当量。

气源及采样模块管路加热：

为了避免目标检测物质在流经管路过程中因冷凝吸附而损耗，影响检测结果的准确性，必须对气源以及采样过程中气路流经的管路、阀体进行加热。进行标定时，各部分加热流程如下：

1、开启标气储存罐（苏玛罐）以及空白（高纯氮气）储存罐加热，苏玛罐罐体至烟气有机物交替富集释放装置除水模块1、2号六通阀加热，加热温度达到设定值180℃，加热管路用伴热带包裹。

2、开启除水模块200制冷功能，用半导体制冷装置使其降温至-10℃。

3、开启烟气有机物交替富集释放装置内部样品第一级富集释放模块300；样品第二级富集释放模块400气体采样流路中所有的管路以及阀体加热。

4、开启气相色谱模块404，打开载气流速，使载气流速调节为2mL/min。开启二噁英在线检测系统。

目标物质标气标定，建立标准拟合工作曲线，步骤如下：

1、打开标气储存罐的阀门，调节进样切换阀110使标气管路103和除水模块200连通，打开第一MFC202a控制气体进入主管路流速，打开第一排空泵202b提供抽力。调节主路第一MFC202a流速50mL/min。设计该路主路的目的是为了切换不同采样源以及在采样间隙的情况下，保证采样管路内气体始终流通，防止产生死体积，即防止产生静态体积。

2、通过气源管路模块100的标气进入除水模块200。除水模块200除水阱设定冷冻低温温度-10℃，第一除水阱204和第二除水阱206交替工作。第一除水阱204对应第一采样阱303，第二除水阱206对应、第二采样阱304。

3、标气进入第一采样阱303。

当标气通过除水模块200后进入第一采样阱303，第一采样阱303设定温度30℃，目标物质被填充在第一采样阱303的填料吸附。该采样流速由第二MFC309控制，第二排空泵310提供动力。采样流速10ml/Min，采样时间15min。

4、第一采样阱303反吹。

反吹流速用第三MFC307控制，气体储存罐内的载气(Ar)作为反吹气，反吹管路以及第一采样阱303中未被吸附的物质（气态、液态、固态）。该路反吹目的提升采集物质的纯度，降低其他物质干扰。反吹流速50 ml/Min，反吹时间2Min。

5、第一采样阱303被吸附物质加热解吸附进入聚焦阱403。

加热第一采样阱303至300℃（加热时间20s内），同时打开第三MFC307，调节流速使反吹气50 ml/Min，持续时间5min，通过第一采样阱303带走被吸附的物质进入聚焦阱403中。聚焦阱403温度30℃。

6、聚焦阱403加热解析

加热聚焦阱403至300℃（加热时间5s内），同时切换第三六通阀401，通入载气(Ar)2ml/min，持续时间5min，流经聚焦阱403，带走被吸附的物质进入过气相色谱模块404的毛细管色谱柱内。此聚焦阱403和毛细管色谱柱连接的传输线405是通过1/16英寸内径转接1/32英寸（内径0.25mm）空的色谱柱连接，此目的为聚焦功能（从内径粗的到内径细的）。

第一除水阱204、第二除水阱206、第一采样阱303、第二采样阱304，聚焦阱403交替采样、除水、干吹、解析，实现无空白，全覆盖，实时采样。

7、气相色谱分离

经过聚焦阱403释放出来的物质经过气相色谱模块404的色谱柱分离进入后续的检测系统。

用不同浓度梯度（0.5ppb,2ppb,4ppb,6ppb,8ppb,10ppb）的标气储存罐接入采样管路模块，切换采样阀进行进样。流速10ml/min，时间15min，共采集150mL的体积。每个体积浓度的目标物标气分别进行6次重复性测量，检测得到的结果分别通过数据采集装置的信号输入端输入到数据采集装置，显示数据。

根据上述步骤，每个体积浓度及每个浓度对应的检测结果绘制工作曲线，然后根据最小二乘法进行拟合得到标准工作曲线的回归方程Y=ax+b，经过拟合计算得到的：a=0.0011，b=0.0012，R²=0.9675，即标准拟合工作曲线y=0.0011x+0.0012。

检出限

公式

计算方法检出限MDL。方法检出限0.11ppb。

浓缩比

通过烟气有机物交替富集释放装置采集目标物质和直接在二噁英在线检测装置通入目标物质。两者的比值即为烟气有机物交替富集释放装置浓缩比。

不同采样体积对应的检测结果绘制工作曲线，然后根据最小二乘法进行拟合得到标准工作曲线的回归方程Y=ax+b，经过拟合计算得到的：a=0.01446，b=-0.1685，R²=0.9988，即标准拟合工作曲线y=0.1446x-0.1685。

准确度

准确度：8.8%

精密度（相对标准偏差）：2.3%

24小时浓度漂移

仪器正常工作状态下，通入10ppb标气，计算待测仪器连续6次测得浓度平均值，通气结束后，待测分析仪器连续运行24h（期间不允许任何维护和校准）后，重复上述操作，并计算24h后3次测量浓度的平均值。

在10ppb的标气浓度下24h浓度漂移0.4ppb。

干燥管除水性能。

10ppb，180℃烟气中水分含量22%，自已配置在180℃不同含水率的苏玛罐和标气混合测试。

水分含量30%及以下，过除水装置标气损失15%以内，不过除水装置标气在10%水含量下损失61%。除水装置是对于高湿度烟气测试非常必要。

本实施例采用了二噁英的检测对本技术方案进行了说明，值得指出的是，本技术方案不仅局限于二噁英的检测，还适用于其他气体的检测。

本八通阀302，为市购的两位八通阀，例如可以采用公开号CN105938130A的中国专利申请中的两位八通阀。

本技术方案，通过管路的合理设置，使得除水阱和采样阱的进气方向和反吹气的方向相反，从而提升反吹气的效果。

本实用新型按照实施例进行了说明，在不脱离本原理的前提下，本装置还可以作出若干变形和改进。应当指出，凡采用等同替换或等效变换等方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置，其特征在于，包括顺序相连的气源管路模块（100）、除水模块（200）、第一级富集释放模块（300）和第二级富集释放模块（400）；所述第一级富集释放模块（300）内设有八通阀（302）、第一采样阱（303）和第二采样阱（304）；所述第一采样阱（303）两端和第二采样阱（304）两端均连接八通阀（302）；通过八通阀（302）的切换，第一采样阱（303）和第二采样阱（304）交替通入样品。

2.如权利要求1所述的一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置，其特征在于，所述气源管路模块（100），包括空白管路（101）、标气管路（103）、采样管路（105）、反吹气管路（107）、进样切换阀（110）；所述进样切换阀（110）设置有一个出样口、一个反吹口和至少一个进样口，其中，反吹口和进样口相连；进样切换阀（110）的第一个进样口连接空白管路（101）；所述空白管路（101）连接有空白源（102）；进样切换阀（110）的第二个进样口连接标气管路（103）；所述标气管路（103）连接有标气源（104）；进样切换阀（110）的第三个进样口连接采样管路（105）；所述采样管路（105）连接有采样枪（106），且采样管路（105）安装有加热过滤器（111）；进样切换阀（110）的第四个进样口放空预留；进样切换阀（110）的反吹口连接反吹气管路（107）；所述反吹气管路（107）连接有反吹气源（108），且反吹气管路（107）安装有第一电磁阀（109）；进样切换阀（110）的出样口连接除水模块（200）。

3.如权利要求2所述的一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置，其特征在于，所述除水模块（200），包括第一四通（201）、第一排空管路（202）、第一六通阀（203）、第一除水阱（204）、第二六通阀（205）、第二除水阱（206）、第一载气管路（207）、第一三通（208）、第一三通阀（211）、第二排空管路（212）；

所述第一四通（201）设置有四个接头，分别连接气源管路模块（100）的进样切换阀（110）、第一六通阀（203）的第1接口、第二六通阀（205）的第1接口、第一排空管路（202）；

所述第一排空管路（202）设置有第一MFC（202a）和第一排空泵（202b）；

所述第一六通阀（203）和第二六通阀（205），均设置有6个接口，分别为第1接口、第2接口、第3接口、第4接口、第5接口、第6接口，其具有两个状态：当处于A状态时，第1接口和第6接口连通，第2接口和第3接口连通，第4接口和第5接口连通；当处于B状态时，第1接口和第2接口连通，第3接口和第4接口连通，第5接口和第6接口连通；

所述第一六通阀（203）的第2接口连接第一级富集释放模块（300）；所述第一六通阀（203）的第3接口管路连接第一除水阱（204）一端，第一除水阱（204）另一端连接第一六通阀（203）的第6接口；所述第一六通阀（203）的第4接口管路连接第一三通阀（211）；所述第一六通阀（203）的第5接口管路连接第一三通（208）；

所述第二六通阀（205）的第2接口连接第一级富集释放模块（300）；所述第二六通阀（205）的第3接口管路连接第二除水阱（206）一端，第二除水阱（206）另一端连接第二六通阀（205）的第6接口；所述第二六通阀（205）的第4接口管路连接第一三通阀（211）；所述第二六通阀（205）的第5接口管路连接第一三通（208）；

所述第一载气管路（207）一端连接第一三通（208），另一端连接第二三通（209），且第一载气管路（207）设置有第二电磁阀（207a）；

所述第一三通（208）设置有三个接头，分别连接第一载气管路（207）、第一六通阀（203）的第5接口、第二六通阀（205）的第5接口；

所述第二三通（209）设置有三个接头，分别连接有载气源（210）、第一载气管路（207）和第二载气管路（306）；

所述第一三通阀（211）连接有第一六通阀（203）的第4接口、第二六通阀（205）的第4接口和第二排空管路（212）；

所述第二排空管路（212）设置有第一活性炭管（213）。

4.如权利要求3所述的一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置，其特征在于，

所述第一级富集释放模块（300），还包括第一三通切换阀（301）、第二三通切换阀（305）、第二载气管路（306）、第三排空管路（308）、第四排空管路（311）、第三活性炭管（313）；

所述第一三通切换阀（301），设置有3个接口，包括连接第一六通阀（203）的A接口、第二六通阀（205）的B接口、八通阀（302）的C接口；

所述第一三通切换阀（301）通过控制AC通或者BC通来进行气路切换；

所述八通阀（302）设置有8个接口，其具有两个状态：当处于A状态时，第1接口和第7接口连通，第2接口和第8接口连通，第3接口和第5接口连通，第4接口和第6接口连通；当处于B状态时，第1接口和第3接口连通，第2接口和第4接口连通，第5接口和第7接口连通，第6接口和第8接口连通；

八通阀（302）的第1接口连接第三排空管路（308）；八通阀（302）的第2接口连接第一三通切换阀（301）；八通阀（302）的第3接口连接第二采样阱（304）的一端；八通阀（302）的第4接口连接第二采样阱（304）的另一端；八通阀（302）的第5接口连接第二载气管路（306）；八通阀（302）的第6接口连接第二三通切换阀（305）；八通阀（302）的第7接口连接第一采样阱（303）的一端；八通阀（302）的第8接口连接第一采样阱（303）的另一端；

所述第三排空管路（308）设置有第二MFC（309）、第二活性炭管（312）和第二排空泵（310）；

所述第二载气管路（306）包括第三MFC（307）；所述第三MFC（307）一端连接第二三通（209），另一端连接八通阀（302）的第5接口；

所述第四排空管路（311）设置有第三活性炭管（313）。

5.如权利要求3所述的一种烟气污染物在线交替浓缩释放装置，其特征在于，所述第二级富集释放模块（400）包括第三六通阀（401）、第五排空管道（402）、第四活性炭管（406）、聚焦阱（403）、气相色谱模块（404）和传输线（405）；

所述第三六通阀（401）设置有6个接口：第1接口连接第二三通切换阀（305）、第2接口连接第五排空管道（402）、第3接口连接聚焦阱（403）一端、第4接口连接气相色谱模块（404）、第5接口连接传输线（405）、第6接口连接聚焦阱（403）另一端；

所述第三六通阀（401），具有A和B两个状态；当处于A状态时，第三六通阀（401）的第1接口和第6接口连通，第三六通阀（401）的第2接口和第3接口连通，第三六通阀（401）的第4接口和第5接口连通；当处于B状态时，第三六通阀（401）的第1接口和第2接口连通，第三六通阀（401）的第3接口和第4接口连通，第三六通阀（401）的第5接口和第6接口连通；

所述气相色谱模块（404）和传输线（405）连接；

所述第五排空管道（402）设置有第四活性炭管（406）；

所述传输线（405）为一根内壁无填料的石英管，内径0.25mm。

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