CN213364369U - 固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种净化传输采样装置，具体涉及一种固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置。包括采样接头，采样接头出口设有气体过滤器，气体过滤器通过第一输气管连接精密过滤器，第一输气管外周设置第一电加热带，第一输气管上设有隔膜泵，精密过滤器出口通过管道连接一级气液分离器进口，一级气液分离器的气体出口连接二级气液分离器进口，二级气液分离器气体出口连接渗透膜气体干燥器，渗透膜气体干燥器通过第二输气管连接四通球阀，第二输气管外周设置第二电加热带，四通球阀分别连接采样设备和吸附设备。本实用新型传输气体无液化或凝固现象，能有效除尘除水除油净化，采样准确且具有真实代表性，可连续多次采样，使用方便。

Description

固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置

技术领域

本实用新型涉及一种净化传输采样装置，具体涉及一种固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置。

背景技术

目前随着国家“十三五”规划要求的实施，挥发性有机物(VOCs)的污染防治已成为我国环境保护的重点工作之一。就现阶段而言，环境空气中挥发性有机物一般不需要净化，其采集较容易实现，大多采用注射针筒或真空罐直接采样。但由于不同行业的固定污染源废气中挥发性有机物排放的复杂性，以及固定污染源废气的高浓度、高温、高湿、高油分等排放特点，大大增加了采样难度。

直接采集固定污染源烟气中的挥发性有机物较难实现，原因如下：烟气温度的改变可能造成目标化合物形态的变化，烟道中的高温气体遇到温度低的采样装置器壁易发生冷却液化或凝固、采样管道内壁狭窄或残存液态小液滴；此外，内部管壁附着的水分、油分或固化状态的焦油会影响后续气体样品采集的准确性，以致难以采集到具有真实代表性的样品，最终造成采样失败。烟气中的颗粒物及水分等干扰物质均未净化处理，不利于后续的VOCs仪器分析测试，会对后续进行的仪器分析设备运行造成损害。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，传输气体无液化或凝固现象，能够有效除尘除水除油净化，采样准确且具有真实代表性，还可连续多次采样，使用方便。

本实用新型所述的固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，包括采样接头，采样接头出口设有气体过滤器，气体过滤器出口通过第一输气管连接精密过滤器，第一输气管外周设置第一电加热带，第一输气管上设有隔膜泵，精密过滤器出口通过管道连接一级气液分离器进口，一级气液分离器的气体出口连接二级气液分离器进口，二级气液分离器气体出口连接渗透膜气体干燥器，渗透膜气体干燥器通过第二输气管连接四通球阀，第二输气管外周设置第二电加热带，四通球阀分别连接采样设备和吸附设备。

其中：

所述的气体过滤器采用圆柱形316材质不锈钢滤芯过滤，除去废气中的大颗粒物，净化气体。

所述的隔膜泵用于待测气体样品的传输，高密封性确保气体样品无泄漏、无稀释，可靠耐用，维护成本低。

所述的精密过滤器采用玻璃纤维滤芯过滤，过滤阻力小、通量大，能高效去除细颗粒物，达到净化除尘目的，保证进入分析设备内部的废气没有杂质。

所述的第一输气管和第二输气管均采用特氟龙材质，用于样品传输，大大降低了管路对挥发性有机物的吸附、耐腐蚀性好，气体输送量大，可靠耐用，保证采样的准确性。

对应第一电加热带设置第一热电偶温度传感器，第一热电偶温度传感器和第一电加热带均连接第一温控仪。

对应第二电加热带设置第三热电偶温度传感器，第三热电偶温度传感器和第二电加热带均连接第三温控仪。

所述的电加热带，用于加热输气管管路，通过热电偶温度传感器感应及温控仪精准控温。其中，前端管路温度通过第一热电偶温度传感器和第一温控仪控制，后端管路通过第三热电偶温度传感器和第三温控仪控制。输气管加热保温在50℃～250℃之间，加热温度可调，优选地输气管加热温度为使管内物料维持气化状态即可，防止高温烟气在采样装置器壁发生冷却液化或凝固、采样管道内壁狭窄或残存液态小液滴，保证了采样的准确性和真实代表性，适用于采集高温烟气中的挥发性有机物。

所述的一级气液分离器的液体出口和二级气液分离器的液体出口均连接蠕动泵进口，蠕动泵底部设有排水管。

所述的一级气液分离器设置在低温冷却装置内部，低温冷却装置连接第二热电偶温度传感器和第二温控仪。所述的低温冷却装置内有一级气液分离器，防冻冷却液在一级气液分离器的冷却盘管内循环流动冷却气体样品，防冻冷却液冬季防冻，外界温度在0℃以下仍能正常工作。低温冷却装置用于给一级气液分离器的冷却盘管进行制冷，低温除去待测气体中的水分和油分，制冷温度为4℃。污染源废气经过一级气液分离器实现有效气液分离，除去待测气体中的大多数水分和油分，防止水分和油分附着在采样管道内壁，造成管路狭窄，避免内壁附着的水分、油分或固化状态的焦油影响后续气体样品采集的准确性，保障能采集到具有真实代表性的样品。

所述的二级气液分离器，处于室温环境下，为圆柱形玻璃材质，顶部有两支管开口，分别为进口和气体出口，底部有一支管开口，为液体出口。一级气液分离器内气体进入二级气液分离器，通过室温冷却可以进一步去除污染源废气中的水分和油分，净化污染源废气。处理完毕后的气体从气体出口排出，液体从底部支管进入蠕动泵排出。此外二级气液分离器还能起到对于污染源样气气流的安全缓冲作用，平稳气流。

所述的渗透膜式气体干燥器用于气体样品的最终脱水，通过渗透膜法脱水，气体中挥发性有机物能顺利通过渗透膜，而水不能通过渗透膜，保障传输污染源废气样品的高度干燥净化。渗透膜式气体干燥器具有干燥效果好、高效快速的优点。

所述的采样设备为吸附采样钢管或Tedlar采气袋。四通球阀与吸附采样钢管之间的管道上设有流量计。

所述的吸附采样钢管是具有三种填料的串联吸附钢管，分别为活性炭吸附管、Tenax吸附管和硅胶吸附管。活性炭吸附管可吸附大多数挥发性有机物，Tenax吸附管可吸附富集较高沸点的挥发性有机物，硅胶吸附管可浓缩富集极性较大的挥发性有机物。采用三级串联吸附采样钢管有效解决了待测挥发性有机物含量高时造成的吸附管穿透以及低沸点的挥发性有机物不易捕获等问题，具有捕集效率高、可采集大体积样品、吸附富集速率快、样品保存时间长的优点。

所述的采气袋一般选用Tedlar气袋，采气袋的薄膜为聚四氟乙烯膜，具有耐腐蚀性、低吸附性等特点，采样方便，适用性强。

所述的吸附设备包括安全瓶、吸收瓶和活性炭尾气处理器，四通球阀通过管道连接安全瓶内部，安全瓶通过管道连接设置在吸收瓶内部的内置漏斗，吸收瓶通过管道连接活性炭尾气处理器。

采样时，先将设备通电，把第一输气管用第一电加热带加热至使管内物料维持气化状态即可，根据处理物料不同，温度做相应调整，降低管路吸附，防止烟道中的高温气体遇到温度低的采样装置器壁发生冷却液化或凝固，影响后续气体样品采集的准确性。前端管路温度通过第一热电偶温度传感器和第一温控仪控制，后端管路通过第三热电偶温度传感器和第三温控仪控制。开启低温冷却装置将一级气液分离器内的冷却盘管冷却至4℃，除去待测气体中的水分和油分，制冷温度4℃由第二温控仪控制。

将采样接头与固定污染源废气排筒相连接，固定污染源废气在隔膜泵的泵抽引力作用下经过气体过滤器的第一次粗过滤除尘进入输气管。隔膜泵为固定污染源废气样品的传输提供动力。经过初步粗过滤除尘后的污染源废气在隔膜泵的泵抽作用下输送至精密过滤器，进行第二次精细过滤除尘，除去较细的颗粒物。

去除颗粒物后的气体进入低温冷却装置冷却的一级气液分离器，进行第一次除水除油。废气中的水蒸气和油状液滴在低温冷却作用下，冷凝出的液状的水分和油分进入蠕动泵，在蠕动泵的碾压作用下保持气密性良好的排水排油，水分和油分通过排水管排出。经过第一次除水除油后的气体进入二级气液分离器，气体经过二级气液分离器的进口进入圆柱形玻璃腔体进行室温冷却，开始第二次除水除油，进一步去除污染源废气中的水分和油分，净化污染源废气，净化后的气体从气体出口排出，液体从二级气液分离器的底部支管进入蠕动泵通过排水管排出。

二次气液冷凝处理后的气体接着进入渗透膜气体干燥器干燥，进行气体样品的最终脱水，通过渗透膜法脱水，气体中挥发性有机物能顺利通过渗透膜，而水不能通过渗透膜，保障传输污染源废气样品的高度干燥净化。渗透膜式气体干燥器具有干燥效果好、高效快速的优点。

渗透膜干燥除水后的样气进入连有四通球阀的输气管，气体经四通球阀进入吸附采样钢管或Tedlar采气袋完成采样，在吸附采样钢管前端的输气管路上安装有流量计。

当不采集污染源废气样品时，旋转气体四通球阀，废气可不经过吸附采样钢管或Tedlar采气袋，而是通过四通球阀依次经过安全瓶进入内置漏斗的吸收瓶，吸收瓶内盛有NaOH吸收液，用于洗涤去除废气中的有机酸。接着废气进入活性炭尾气处理器，用于吸附残余的废气，去除固定污染源废气中的挥发性有机物，避免挥发性有机物逸出对环境造成污染。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

(1)本实用新型采用电加热带伴热气体传输方式进行采样，输气管加热保温在50℃～250℃之间，加热温度可调，避免了高温烟气在采样装置器壁发生冷却液化或凝固、采样管道内壁狭窄或残存液态小液滴，防止内部管壁附着的水分、油分或固化状态的焦油影响后续气体样品采集的情况，确保采样的准确性和真实代表性。另外，输气管路采用特氟龙材质，对挥发性有机物吸附少，耐高温耐腐蚀，经久耐用。

(2)本实用新型采取粗细二次过滤，经过二次气液分离，以及渗透膜式气体干燥器的最终脱水，有效去除了烟气中的颗粒物、油分和水分等干扰物质，达到了良好的净化目的，为后续进行的烟气中挥发性有机物VOCs分析监测样品采集提供了前提条件。

(3)本实用新型可选用不同的采样器进行采样，可选用吸附采样钢管采样，根据填料的不同选择性采集烟气中的目标挥发性有机物，具有采集效率高，保存时间长等特点；也可选用采气袋采样，气袋体积可自行选择，方便快捷；还可经过废气吸收装置，进行尾气处理。

(4)本实用新型可适用于不同行业固定污染源烟气中挥发性有机物的采集，采样装置气密性好，可连续多次采样，使用高效、方便可靠。

(5)本实用新型传输气体无液化或凝固现象，能够有效除尘除水除油净化，采样准确且具有真实代表性，还可连续多次采样，使用方便。

(6)本实用新型采集固定污染源废气时采用电加热带加热输气管的伴热传输方式，降低管路吸附，防止烟道中的高温气体遇到温度低的采样装置器壁发生冷却液化或凝固，保证了采样的准确性和真实代表性；采用由气体过滤器和精密过滤器组成的二级过滤，以及由低温冷却循环装置、气液分离器组成的二级气液分离以及渗透膜式气体干燥器对气体样品的最终脱水，有效去除固定污染源废气中的颗粒物、水分及油分，达到烟气净化的目的，为VOCs后续的分析监测样品采集提供前提条件。另外，采样装置气密性好，可根据需求连接不同的采样器进行采集样品，可连续多次采样，使用方便。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图中：1、采样接头；2、气体过滤器；3、第一热电偶温度传感器；4、第一温控仪；5、第一电加热带；6、第一输气管；7、隔膜泵；8、精密过滤器；9、低温冷却装置；10、一级气液分离器；11、第二温控仪；12、二级气液分离器；13、蠕动泵；14、排水管；15、渗透膜气体干燥器；16、第三热电偶温度传感器；17、第三温控仪；18、四通球阀；19、流量计；20、吸附采样钢管；21、Tedlar采气袋；22、安全瓶；23、漏斗；24、吸收瓶；25、活性炭尾气处理器；26、第二电加热带；27、第二输气管；28、第二热电偶温度传感器。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步说明。

实施例1

所述的固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，如图1所示，包括采样接头1，采样接头1出口设有气体过滤器2，气体过滤器2出口通过第一输气管6连接精密过滤器8，第一输气管6外周设置第一电加热带5，第一输气管6上设有隔膜泵7，精密过滤器8出口通过管道连接一级气液分离器10进口，一级气液分离器10的气体出口连接二级气液分离器12进口，二级气液分离器12气体出口连接渗透膜气体干燥器15，渗透膜气体干燥器15通过第二输气管27连接四通球阀18，第二输气管27外周设置第二电加热带26，四通球阀18分别连接采样设备和吸附设备。

气体过滤器2采用圆柱形316材质不锈钢滤芯过滤，精密过滤器8采用玻璃纤维滤芯过滤。

第一输气管6和第二输气管27均采用特氟龙材质。

对应第一电加热带5设置第一热电偶温度传感器3，第一热电偶温度传感器3和第一电加热带5均连接第一温控仪4。

对应第二电加热带26设置第三热电偶温度传感器16，第三热电偶温度传感器16和第二电加热带26均连接第三温控仪17。

一级气液分离器10的液体出口和二级气液分离器12的液体出口均连接蠕动泵13进口，蠕动泵13底部设有排水管14。

一级气液分离器10设置在低温冷却装置9内部，低温冷却装置9连接第二热电偶温度传感器28和第二温控仪11。

采样设备为吸附采样钢管20和Tedlar采气袋21。

四通球阀18与吸附采样钢管20之间的管道上设有流量计19。

吸附设备包括安全瓶22、吸收瓶24和活性炭尾气处理器25，四通球阀18通过管道连接安全瓶22内部，安全瓶22通过管道连接设置在吸收瓶24内部的内置漏斗23，吸收瓶24通过管道连接活性炭尾气处理器25。

采样时，先将设备通电，把第一输气管6用第一电加热带5加热至使管内物料维持气化状态即可，根据处理物料不同，温度做相应调整，降低管路吸附，防止烟道中的高温气体遇到温度低的采样装置器壁发生冷却液化或凝固，影响后续气体样品采集的准确性。前端管路温度通过第一热电偶温度传感器3和第一温控仪4控制，后端管路通过第三热电偶温度传感器16和第三温控仪17控制。开启低温冷却装置9将一级气液分离器10内的冷却盘管冷却至4℃，用于低温除去待测气体中的水分和油分，制冷温度4℃由第二温控仪11控制。

将采样接头1与固定污染源废气排筒相连接，固定污染源废气在隔膜泵7的泵抽引力作用下经过气体过滤器2的第一次粗过滤除尘进入第一输气管6。第一输气管6外部包覆有第一电加热带5加热，温度通过第一热电偶温度传感器3和第一温控仪4控制。隔膜泵7为固定污染源废气样品的传输提供动力。经过初步粗过滤除尘后的污染源废气在隔膜泵7的泵抽作用下输送至精密过滤器8，进行第二次精细过滤除尘，除去较细的颗粒物。

去除颗粒物后的气体进入低温冷却装置9冷却的一级气液分离器10，进行第一次除水除油，制冷温度为4℃，温度通过第二热电偶温度传感器28和第二温控仪11控制。废气中的水蒸气和油状液滴在低温冷却作用下，冷凝出的液状的水分和油分进入蠕动泵13，在蠕动泵13的碾压作用下保持气密性良好的排水排油，水分和油分通过排水管14排出。经过第一次除水除油后的气体进入二级气液分离器12，气体经过二级气液分离器12的进口进入圆柱形玻璃腔体进行室温冷却，开始第二次除水除油，进一步去除污染源废气中的水分和油分，净化污染源废气，净化后的气体从气体出口排出，液体从二级气液分离器12的底部支管进入蠕动泵13通过排水管14排出。此外二级气液分离器12还起到对于污染源样气气流的安全缓冲作用，平稳气流。二次气液冷凝处理后的气体接着进入渗透膜气体干燥器15干燥，进行气体样品的最终脱水，通过渗透膜法脱水，气体中挥发性有机物能顺利通过渗透膜，而水不能通过渗透膜，保障传输污染源废气样品的高度干燥净化。渗透膜气体干燥器15具有干燥效果好、高效快速的优点。

渗透膜干燥除水后的样气进入连有四通球阀18的第二输气管27，此时的第二输气管27伴有第二电加热带加热，温度通过第三热电偶温度传感器16和第三温控仪17控制，气体经四通球阀18进入吸附采样钢管20或Tedlar采气袋21完成采样，在吸附采样钢管20前端的输气管路上安装有流量计19。

当不采集污染源废气样品时，旋转气体四通球阀18，废气可不经过吸附采样钢管20或Tedlar采气袋21，而是通过四通球阀18依次经过安全瓶22进入内置漏斗23的吸收瓶24，吸收瓶24内盛有NaOH吸收液，用于洗涤去除废气中的有机酸。接着废气进入活性炭尾气处理器25，用于吸附残余的废气，去除固定污染源废气中的挥发性有机物，避免挥发性有机物逸出对环境造成污染。

Claims (10)

1.一种固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，其特征在于：包括采样接头(1)，采样接头(1)出口设有气体过滤器(2)，气体过滤器(2)出口通过第一输气管(6)连接精密过滤器(8)，第一输气管(6)外周设置第一电加热带(5)，第一输气管(6)上设有隔膜泵(7)，精密过滤器(8)出口通过管道连接一级气液分离器(10)进口，一级气液分离器(10)的气体出口连接二级气液分离器(12)进口，二级气液分离器(12)气体出口连接渗透膜气体干燥器(15)，渗透膜气体干燥器(15)通过第二输气管(27)连接四通球阀(18)，第二输气管(27)外周设置第二电加热带(26)，四通球阀(18)分别连接采样设备和吸附设备。

2.根据权利要求1所述的固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，其特征在于：气体过滤器(2)采用圆柱形316材质不锈钢滤芯，精密过滤器(8)采用玻璃纤维滤芯。

3.根据权利要求1所述的固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，其特征在于：所述的第一输气管(6)和第二输气管(27)均采用特氟龙材质。

4.根据权利要求1所述的固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，其特征在于：对应第一电加热带(5)设置第一热电偶温度传感器(3)，第一热电偶温度传感器(3)和第一电加热带(5)均连接第一温控仪(4)。

5.根据权利要求1所述的固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，其特征在于：对应第二电加热带(26)设置第三热电偶温度传感器(16)，第三热电偶温度传感器(16)和第二电加热带(26)均连接第三温控仪(17)。

6.根据权利要求1所述的固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，其特征在于：一级气液分离器(10)的液体出口和二级气液分离器(12)的液体出口均连接蠕动泵(13)进口，蠕动泵(13)底部设有排水管(14)。

7.根据权利要求1所述的固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，其特征在于：一级气液分离器(10)设置在低温冷却装置(9)内部，低温冷却装置(9)连接第二热电偶温度传感器(28)和第二温控仪(11)。

8.根据权利要求1-7任一所述的固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，其特征在于：采样设备为吸附采样钢管(20)或Tedlar采气袋(21)。

9.根据权利要求8所述的固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，其特征在于：四通球阀(18)与吸附采样钢管(20)之间的管道上设有流量计(19)。

10.根据权利要求1-7任一所述的固定污染源废气中挥发性有机物的净化传输采样装置，其特征在于：吸附设备包括安全瓶(22)、吸收瓶(24)和活性炭尾气处理器(25)，四通球阀通过管道连接安全瓶(22)内部，安全瓶(22)通过管道连接设置在吸收瓶(24)内部的内置漏斗(23)，吸收瓶(24)通过管道连接活性炭尾气处理器(25)。

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