CN210487693U - 一种正压式污染源voc在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种正压式污染源VOC在线监测系统，属于环境监测设备领域。它包括采样装置，内置采样探头；色谱分析仪，其上设有样气入口与样气出口，样气入口与采样装置通过管路连通，样气出口与尾气排管连通；气源单元，包括零气发生器、氢气发生器和氮气发生器，分别与色谱分析仪连通；还包括伴热管，其为包裹在管路外部的加热管，设于采样装置与色谱分析仪连接管路上靠近采样装置管段处；加热室，设于采样装置与色谱分析仪连接管路上靠近色谱分析仪管段处，并将该处管段置于加热室中；抽气泵，设于加热室中采样装置与色谱分析仪连接管路上。本实用新型能准确测量分析污染源VOC数据且有效使用寿命长，具有结构简单、设计合理、易于制造的优点。

Description

一种正压式污染源VOC在线监测系统

技术领域

本实用新型属于环境监测设备，更具体地说，涉及一种正压式污染源VOC在线监测系统。

背景技术

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是指常温下饱和蒸汽压大于 133.32Pa、常压下沸点在50～260℃以下的有机化合物，或在常温常压下能挥发的有机固体或液体。VOCs是石油化工、制药、印刷、制鞋和喷漆等行业排放的最常见的污染物。这些物质主要有硫化氢、硫醇类、氨、胺类、硝基化合物、烃类、脂肪酸类、醇类、酚类、酯类以及有机卤系衍生物等。这些有机物大多具有毒性，部分已被列为致癌物，如氯乙烯、苯、多环芳烃等。多数VOCs易燃易爆，对生产企业的安全造成威胁；部分VOCs对臭氧层具有破坏作用，如氯氟烃(CFCls)和含氢氯氟烃(HCFCls)。VOCs是产生臭氧污染和光化学污染的主要污染源，环保部已将其列为细颗粒物之外最大的空气污染元凶，它也是导致灰霾天气的重要前体物之一。挥发性有机物可直接对人体产生危害，还可间接参与光化学反应生成二次污染物，是形成PM.的主要来源之一。故我国已将VOCs与颗粒物、二氧化硫、氮氧化物列为同等重要的大气污染物，国家和地方都在完善相关的排放标准和估算方法等体系，力求全面减少其排放总量，改善大气环境。因此专门针对污染源烟道和园区空气中挥发性有机物的浓度监测也成为重中之重的问题。

由于污染源中含有杂物、湿气较多，现有的针对污染源进行监测的分析仪容易受其影响导致测量结果不准确且仪器使用寿命受到不利影响。

经检索，中国专利公开号：CN107051102A，公开日：2017年8月18日，公开了一种VOC在线监测系统及治理系统，该申请案包括样品气压缩机、催化燃烧炉、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第五三通阀、两个第一色谱柱、两个第二色谱柱、若干加热器、脱附气体压缩机、VOC在线监测仪和尾气排放管，所述样品气压缩机的输入端连接有样品气供气管，所述样品气压缩机的输出端分别与VOC在线监测仪和第二三通阀的前端口连接，所述催化燃烧炉的输出端分别与第一三通阀的上端口和第三三通阀的下端口连接，所述第一三通阀的下端口与第二三通阀的上端口连接，与现有技术相比，该申请的系统随可及时监测VOC的浓度变化，但是污染源中的待测气体成分复杂，该申请案的系统进入色谱仪的待测气体中杂物影响因素大，会对监测结果造成影响，且该系统结构复杂，后期检修麻烦。

实用新型内容

1、要解决的问题

针对现有技术中针对污染源VOC的分析仪器测量结果不准确且有效使用寿命短的问题，本实用新型提供一种正压式污染源VOC在线监测系统，通过伴热管与加热室保证进入色谱分析仪的样气干燥，色谱分析仪样气进口处气压、温度波动稳定，确保了分析仪对污染源VOC 测量分析结果的准确性及本监测系统的有效使用寿命。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种正压式污染源VOC在线监测系统，包括，

采样装置，其内置采样探头，用于采集污染源中的样气；

色谱分析仪，其用于分析监测样气中VOC成分变化，其上设有样气入口与样气出口，所述样气入口与采样装置通过管路连通，所述样气出口与尾气排管连通；

气源单元，其包括零气发生器、氢气发生器和氮气发生器，分别与色谱分析仪通过管路连通；

还包括，

伴热管，其为包裹在管路外部的加热管，设于采样装置与色谱分析仪连接管路上靠近采样装置的管段处；

加热室，其设于采样装置与色谱分析仪连接管路上靠近色谱分析仪的管段处，并将该处管段置于所述加热室中；

抽气泵，其设于加热室中的采样装置与色谱分析仪连接管路上。

本方案于采样装置与色谱分析仪连接管路上靠近采样装置的管段处设有伴热管，经污染源采集的气体经过连接管路时，先被伴热管一次加热，样气继续沿管路流动，至靠近色谱分析仪的管段时，被加热室继续加热，持续加热可以彻底将污染源中采集样气中的湿气干燥去除，以避免液态湿气对分析测试结果及仪器有效使用寿命的影响，与加热室中设有抽气泵，通过抽气泵抽气为管路中样气流动提供动力，使色谱分析仪样气入口处能有均匀稳定的样气输入，色谱分析仪样气出口处连通尾气排管平衡大气压，样气入口处不会受到压力波动及温度波动的影响，因此保证测量分析结果的准确性，延长色谱分析仪的有效使用寿命。

进一步地，还包括安全旁路，其一端与抽气泵连通，另一端与尾气排管连通，所述安全旁路上设有放空阀。安全旁路将抽气泵靠近色谱分析仪的一端直接与尾气排管相连通，并有放空阀控制安全旁路的开闭，放空阀处于常闭状态，当色谱分析仪发生故障样气入口堵死时，放空阀打开，抽气泵靠近色谱分析仪端的样气直接从尾气排管中排出，有效避免了抽气泵被憋死损坏的情况发生。

进一步地，还包括针阀，其设于安全旁路上。本方案于安全旁路加设针阀，针阀具有更好的耐压能力及密封性能，防止样气从安全旁路泄露，提高色谱分析仪检测分析的准确性。

进一步地，还包括标气罐，其输出端设有两个支路，第一支路与色谱分析仪的样气入口连通，第二支路与采样装置连通。第一支路上设有半标阀，第二支路上设有全标阀，本方案中设定半标阀一周开启一次，对色谱分析仪进行一次半标校正，设定全标阀一月开启一次，对仪器进行一次全标校正，有效保证仪器测量分析结果的准确性且节约时间。

进一步地，还包括空压机和储气罐，所述空压机输出端与所述储气罐输入端通过管路连通，所述储气罐一输出端与零气发生器输入端连通。空压机为现有装置，将空气压缩后输送到储气罐，储气罐对空压机传输的气体起缓冲作用，使储气罐输出的气体为平稳气流，储气罐与零气发生器输入端连通，为零气发生器提供气体来源，气体在零气发生器中被除去有机物等影响分析结果的杂质气体，最终输入色谱分析仪的辅助气体中不含有影响气体。

进一步地，所述空压机与所述储气罐的连接管路上设有油水分离器。油水分离器上带有减压阀，可以降低空压机输出气体的压力，并分离压缩空气中凝聚的水分和油分等杂质，使压缩空气得到初步净化，保证储气罐中及其后续输入其他管路中的气体中不含有水分油分等杂质，避免了对检测结果的影响。

进一步地，储气罐的一输出端通过管路接入到三通阀的一个端口，采样装置与色谱分析仪连接的管路分为两部分，分别与三通阀的另外两个端口接通，抽气泵与样气入口之间的管路上设有气动阀，处于常开状态，气动阀一端与抽气泵接通，另一端与样品入口接通的管路上设有四通阀，四通阀的一路接通气动阀，一端接通样气入口，一端接通标气罐第一支路，一端接通安全旁路。

进一步地，所述储气罐一输出端与采样装置通过管路连通，管路上设有反吹阀。本方案储气罐的输出端所接管路上设有反吹阀，处于常闭状态，定期开启反吹阀沿储气罐到三通阀到采样装置的管路进行反吹，将过滤器中的杂质物清楚，防止采样装置输出后的样气在过滤器中堵塞影响仪器的检测。

进一步地，所述储气罐一输出端与色谱分析仪样气入口通过管路连通，管路上设有驱动气阀。储气罐的一输出端通过管路连接至气动阀，驱动气阀处于常闭状态，当需要进行半标定时，驱动气阀开启，储气罐中的压缩气体通过管路流动到气动阀使气动阀闭合，从而，标气罐中的标气通过第一支路，经过四通阀，经过样气入口进入到色谱分析仪，此时气动阀是闭合状态，放空阀处于常闭状态，标气不会进入到其他管路中。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的正压式污染源VOC在线监测系统，通过在采样装置与色谱分析仪连接管路上分别设置伴热管与加热室，实现对管路中采集的污染源样气进行不间断加热，有效彻底的除去样气中的液态湿气，避免了液态湿气对测量分析结果及仪器使用寿命的影响，通过抽气泵使色谱分析仪样气入口处有均匀稳定的正压，使样气均匀稳定的输入色谱分析仪，色谱分析仪样气入口处不受到气压波动、温度波动的影响，进一步保证测量分析结果的准确性与仪器的寿命；

(2)本实用新型的正压式污染源VOC在线监测系统，设有安全旁路，当色谱分析仪故障样气入口处样气无法输入时，安全旁路开通，抽气泵所抽样气通过安全旁路从尾气排出，避免了抽气泵损坏的情况发生，延长了仪器使用寿命；

(3)本实用新型的正压式污染源VOC在线监测系统，于安全旁路加设针阀，具有更好的耐压能力及密封性能，防止样气从安全旁路泄露，提高色谱分析仪检测分析的准确性；

(4)本实用新型的正压式污染源VOC在线监测系统，通过标气罐与仪器间半标定与全标定配合使用，定期对仪器进行标定校正，有效的消除长期测量分析带来的误差，进一步保证仪器测量分析的准确性；

(5)本实用新型的正压式污染源VOC在线监测系统，通过三通阀、气动阀、四通阀的设定，在完成仪器正常运行的前提下，简化了仪器中的管路布局，大大节约了安装成本及安装时间；

(6)本实用新型的正压式污染源VOC在线监测系统，储气罐一输出端与采样装置连通，通过定期开启反吹阀，使储气罐中的气体反吹采样装置与三通阀之间的管路，及时对过滤器进行反吹清洁，防止管路堵塞，进一步保证仪器检测顺利进行；

(7)本实用新型的正压式污染源VOC在线监测系统，驱动气阀控制气动阀的闭合，以防止半标过程中标气进入其他旁路；

(8)本实用新型结构简单，设计合理，易于制造。

附图说明

图1为本实用新型的气路图。

图中：1、采样装置；100、伴热管；2、色谱分析仪；200、样气入口；201、样气出口； 3、零气发生器；4、氢气发生器；40、电解池；5、氮气发生器；6、加热室；7、抽气泵；8、空压机；9、油水分离器；10、储气罐；11、标气罐；12、气动阀；13、三通阀；14、反吹阀； 15、驱动气阀；16、放空阀；17、针阀；18、四通阀；19、半标阀；20、全标阀；21、尾气排管；22、安全旁路。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

一种正压式污染源VOC在线监测系统，包括，

采样装置1，其内置采样探头，用于采集污染源烟道中的样气；

色谱分析仪2，其用于分析监测样气中VOC成分变化，其上设有样气入口200与样气出口201，所述样气入口200与采样装置1通过管路连通，所述样气出口201与尾气排管21连通；

气源单元，其包括零气发生器3、氢气发生器4和氮气发生器5，分别与色谱分析仪2通过管路连通；

还包括，

伴热管100，其为包裹在管路外部的加热管，设于采样装置1与色谱分析仪2连接管路上靠近采样装置1的管段处；

加热室6，其设于采样装置1与色谱分析仪2连接管路上靠近色谱分析仪2的管段处，并将该处管段置于所述加热室6中；

抽气泵7，其设于加热室6中的采样装置1与色谱分析仪2连接管路上。

对污染源VOC的分析测量，需从污染源烟道处直接采集样气送入到色谱分析仪2中进行分析，直接从污染源烟道中采集的样气中含有杂质颗粒物与湿气，现有技术中的分析仪可以对杂质颗粒物进行有效过滤排除但是无法有效排除湿气的影响，挥发性有机物沸点较低且其中一些组分可溶于液态水，因此湿气伴随样气进入到色谱分析仪2中不仅影响分析测量结果，长期还会缩短色谱分析仪2的有效寿命，针对此本申请作出改进，于采样装置1与色谱分析仪2连接管路上靠近采样装置1的管段处设有伴热管100，经污染源采集的气体经过连接管路时，先被伴热管100一次加热，样气继续沿管路流动，至靠近色谱分析仪2的管段时，被加热室6继续加热，全程不间断加热，使采样装置1到色谱分析仪2的管路中的样气全程 140～180℃的伴热，可以彻底将污染源中采集样气中的液态湿气去除，保证所有挥发性有机物和水分都呈气态，以避免液态湿气对分析测试结果及仪器有效使用寿命的影响，确保色谱分析仪2的检测准确性；

色谱分析仪2内置样气定量环，样气定量环的进口和出口连通样气进口200和样气出口 201，定量环进口和出口的气压如果存在压差，会导致定量的不准确和重复性精度受影响，长期会影响到色谱分析仪2的使用寿命，本实施例于加热室6中设有抽气泵7，通过抽气泵7 抽气为管路中样气流动提供动力，使色谱分析仪2样气入口200处有均匀平衡的正压，从而能有均匀稳定的样气输入，样气入口200处无气压波动、温度波动的影响，样气出口201连通尾气排管21，由样气出口201平衡大气压，从而保证样气定量管进出口处气压稳定平衡，从而保证测量分析结果的准确性，延长色谱分析仪2的有效使用寿命。

进一步地，本实施例中于采样装置1中设置一级不锈钢过滤器，其过滤精度为4～5μm，于加热室6中的管段上设有二级不锈钢过滤器，其过滤精度为1～2μm，通过两级过滤结构，可保证进入色谱分析仪2的样气中无杂质颗粒物。

实施例2

本实施例的正压式污染源VOC在线监测系统，在实施例1的基础上做进一步改进，如图 1所示，还包括安全旁路22，其一端与抽气泵7连通，另一端与尾气排管21连通，所述安全旁路22上设有放空阀16。

由于在线监测系统启动时，抽气泵7与色谱分析仪2是24小时不间断工作的，而色谱分析仪2有可能在分析检测时被未完全过滤的杂质物堵死，导致样气入口200处无法再有样气进入，此时，容易对继续工作的抽气泵7造成损坏，本实施例中抽气泵7采用高温耐腐蚀采样泵，其电磁线圈部分位于加热室6外部，管路部分位于加热室6内部，因此损坏后拆装较麻烦，本实施例设有安全旁路22，将抽气泵7靠近色谱分析仪2的一端直接与尾气排管21 相连通，并有放空阀16控制安全旁路22的开闭，放空阀16处于常闭状态，当色谱分析仪2 发生故障样气入口200堵死时，放空阀16打开，抽气泵7靠近色谱分析仪2端的样气直接从尾气排管21中排出，有效避免了抽气泵7被憋死损坏的情况发生，延长了仪器使用寿命。

进一步地，安全旁路22中设有气压检测装置，可以检测抽气泵7至放空阀16之间管段中的气压，当色谱分析仪2堵塞时，管路中气压升高，升高到设定值是，气压检测装置控制放空阀16及时开启，及时有效的保护抽气泵7。

实施例3

本实施例的正压式污染源VOC在线监测系统，在实施例2的基础上做进一步改进，如图 1所示，还包括针阀17，其设于安全旁路22上。

为防止分析仪正常工作时，有样气从安全旁路22泄露影响样气入口200中输入样气的均匀稳定，本实施例于安全旁路22加设针阀17，针阀17是一种现有的阀门，具有更好的耐压能力及密封性能，防止样气从安全旁路22泄露，提高色谱分析仪2检测分析的准确性。

实施例4

本实施例的正压式污染源VOC在线监测系统，在实施例1的基础上做进一步改进，如图 1所示，还包括标气罐11，其输出端设有两个支路，第一支路与色谱分析仪2的样气入口200 连通，第二支路与采样装置1连通。

本方案中，第一支路上设有半标阀19，平时处于常闭状态，开启时，标气罐11中的标气，经过加热室6进入到样气入口200，色谱分析仪2对标气进行检测分析的过程中，色谱分析仪2会被初步校正，减小长期分析测量污染源样气带来的误差，增加分析结果的准确性；

本方案中，第二支路上设有全标阀20，平时处于常闭状态，开启时，标气罐11中的标气，经过采样装置1，加热室6、抽气泵7，最后通过样气入口200进入色谱分析仪2，标气完成样气分析的全过程，对于仪器进行完整的标定校准，消除仪器长期使用产生的误差，提高测量分析结果的准确性；

全标定校正效果好但耗时长；

进一步地，本实施例中设定半标阀19一周开启一次，对色谱分析仪2进行一次半标校正，设定全标阀20一月开启一次，对仪器进行一次全标校正，有效保证仪器测量分析结果的准确性且节约时间。

实施例5

本实施例的正压式污染源VOC在线监测系统，在实施例1的基础上做进一步改进，如图 1所示，还包括空压机8和储气罐10，所述空压机8输出端与所述储气罐10输入端通过管路连通，所述储气罐10一输出端与零气发生器3输入端连通。

空压机8为现有装置，将空气压缩后输送到储气罐10，储气罐10对空压机8传输的气体起缓冲作用，使储气罐10输出的气体为平稳气流，本实施例的储气罐10有四路输出，其中A路输出端与零气发生器3输入端连通，为零气发生器3提供气体来源，气体在零气发生器3中被除去有机物等影响分析结果的杂质气体，最终输入色谱分析仪2的辅助气体中不含有影响气体。

实施例6

本实施例的正压式污染源VOC在线监测系统，在实施例5的基础上做进一步改进，如图 1所示，所述空压机8与所述储气罐10的连接管路上设有油水分离器9。

油水分离器9上设有减压阀，可以对空压机8输出的压缩气体进行减压，并且可以分离压缩空气中凝聚的水分和油分等杂质，使压缩空气得到初步净化，保证储气罐10中及其后续输入其他管路中的气体中不含有水分油分等杂质，避免了对检测结果的影响。

实施例7

本实施例的正压式污染源VOC在线监测系统，在实施例1～6任意一条的基础上做进一步改进，如图1所示，所述储气罐10一输出端与采样装置1通过管路连通，管路上设有反吹阀 14。

本实施例中，储气罐10的B路输出端通过管路接入到三通阀13的一个端口，采样装置 1与色谱分析仪2连接的管路分为两部分，分别与三通阀13的另外两个端口接通，抽气泵7 与样气入口200之间的管路上设有气动阀12，处于常开状态，气动阀12一端与抽气泵7接通，另一端与样品入口200接通的管路上设有四通阀18，四通阀18的一路接通气动阀12，一端接通样气入口200，一端接通标气罐11第一支路，一端接通安全旁路22。

采样装置1中的样气输出后管路上会有过滤器对样气中的杂质进行过滤，长期使用杂质物会堵塞过滤器，本实施例储气罐10的B路输出端所接管路上设有反吹阀14，处于常闭状态，定期开启反吹阀14沿储气罐10的B路到三通阀13到采样装置1的管路进行反吹，将过滤器中的杂质物清楚，防止采样装置1输出后的样气在过滤器中堵塞影响仪器的检测。

实施例8

本实施例的正压式污染源VOC在线监测系统，在实施例1～7任意一条的基础上做进一步改进，如图1所示，所述储气罐10一输出端与色谱分析仪2样气入口200通过管路连通，管路上设有驱动气阀15。

本实施例中，储气罐10的C路输出端通过管路连接至气动阀12，驱动气阀15处于常闭状态，当需要进行半标定时，驱动气阀15开启，储气罐10中的压缩气体通过管路流动到气动阀12使气动阀12闭合，从而，标气罐11中的标气通过第一支路，经过四通阀18，经过样气入口200进入到色谱分析仪2，此时气动阀12是闭合状态，放空阀16处于常闭状态，标气不会进入到其他管路中。

进一步地，储气罐10的D路通过管路直接与色谱分析仪2连通，为色谱分析仪2运作提供驱动气。

进一步地，本申请中提到的气动阀12、三通阀13、反吹阀14、驱动气阀15、放空阀16、针阀17、四通阀18、半标阀19、全标阀20均为现有的阀门，可以预先设定控制其开闭，其中气动阀12常开，其闭合由储气罐10C路的压缩空气控制；三通阀13、四通阀18常开；反吹阀14、驱动气阀15、放空阀16、针阀17、半标阀19和全标阀20均为常闭，在需要的时候根据设定开启。

本实用新型所述实例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种正压式污染源VOC在线监测系统，包括，

采样装置(1)，其内置采样探头，用于采集污染源烟道中的样气；

色谱分析仪(2)，其用于分析监测样气中VOC成分变化，其上设有样气入口(200)与样气出口(201)，所述样气入口(200)与采样装置(1)通过管路连通，所述样气出口(201)与尾气排管(21)连通；

气源单元，其包括零气发生器(3)、氢气发生器(4)和氮气发生器(5)，分别与色谱分析仪(2)通过管路连通；

其特征在于，还包括，

伴热管(100)，其为包裹在管路外部的加热管，设于采样装置(1)与色谱分析仪(2)连接管路上靠近采样装置(1)的管段处；

加热室(6)，其设于采样装置(1)与色谱分析仪(2)连接管路上靠近色谱分析仪(2)的管段处，并将该处管段置于所述加热室(6)中；

抽气泵(7)，其设于加热室(6)中的采样装置(1)与色谱分析仪(2)连接管路上。

2.根据权利要求1所述的一种正压式污染源VOC在线监测系统，其特征在于：还包括安全旁路(22)，其一端与抽气泵(7)连通，另一端与尾气排管(21)连通，所述安全旁路(22)上设有放空阀(16)。

3.根据权利要求1所述的一种正压式污染源VOC在线监测系统，其特征在于：还包括标气罐(11)，其输出端设有两个支路，第一支路与色谱分析仪(2)的样气入口(200)连通，第二支路与采样装置(1)连通。

4.根据权利要求1所述的一种正压式污染源VOC在线监测系统，其特征在于：还包括空压机(8)和储气罐(10)，所述空压机(8)输出端与所述储气罐(10)输入端通过管路连通，所述储气罐(10)一输出端与零气发生器(3)输入端连通。

5.根据权利要求4所述的一种正压式污染源VOC在线监测系统，其特征在于：所述空压机(8)与所述储气罐(10)的连接管路上设有油水分离器(9)。

6.根据权利要求5所述的一种正压式污染源VOC在线监测系统，其特征在于：所述储气罐(10)一输出端与采样装置(1)通过管路连通，管路上设有反吹阀(14)。

7.根据权利要求5所述的一种正压式污染源VOC在线监测系统，其特征在于：所述储气罐(10)一输出端与色谱分析仪(2)样气入口(200)通过管路连通，管路上设有驱动气阀(15)。

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