CN214373688U - 用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及同步采集和分析装置技术领域，具体公开了一种用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，包括采样系统、样品采集和分析系统、高压氮气吹扫系统。本实用新型能够实现VOCs的高保真采样，能连续多次采样，并清洗整个采样及检测装置管路及部件，使采样准确且具有代表性；当采集湿度过大的固定污染源废气时，该装置可开启电子制冷器以实现除湿功能；该装置同时具备采集吸附管、采气袋和真空瓶气体样品的功能，现场检测环境空气或废气中VOCs，此外还具备同步采集样品的功能，便于后续实验室分析及比对。

Description

用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置

技术领域

本实用新型涉及同步采集和分析装置技术领域，具体公开了一种用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)来源广泛，企业固定污染源废气排放、汽车尾气的排放、石油及化工行业的溶剂挥发、液化石油气或天然气的泄露、建筑装饰与印刷、天然植物的释放等，都会向大气中排放VOCs。因此，对VOCs的采集和分析越来越受到国内外的关注。

而现阶段VOCs的采样设备在样品采集前和采集后没有对管路及部件清洗的功能，易存在样品间的干扰与污染。当固定污染源废气湿度过大时，存在无法采集或者采集的样品不够代表性的问题。另外，市面设备采集方式单一，多数只能用于吸附管采样，而适用于气袋及真空瓶采样的设备较少，由于针对吸附管、采气袋、真空瓶的采样设备不同，导致采样人员往往需要携带多台设备采样，从而给采样人员增加了负担。此外，目前多数市面设备还存在功能单一的问题，现场分析功能或现场采样功能只具备其一，不利于现场分析和实验室数据后续比对等实际问题。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提供一种用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，能够实现VOCs的高保真采样，能连续多次采样，并清洗整个采样及检测装置管路及部件，使采样准确且具有代表性；当采集湿度过大的固定污染源废气时，该装置可开启电子制冷器以实现除湿功能；该装置同时具备采集吸附管、采气袋和真空瓶气体样品的功能，现场检测环境空气或废气中VOCs，此外还具备同步采集样品的功能，便于后续实验室分析及比对。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：

本实用新型所述的用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，包括采样系统、样品采集和分析系统、高压氮气吹扫系统，采样系统包括采样枪、第一三通球阀、电子制冷器、第二三通球阀、安全瓶、第三三通球阀、采样泵、第四三通球阀、第五三通球阀、质量流量计一、第六三通球阀、电子流量控制器，采样枪通过聚四氟乙烯管线依次与第一三通球阀、电子制冷器、第二三通球阀、安全瓶、第三三通球阀、采样泵、第四三通球阀、第五三通球阀、质量流量计一、第六三通球阀、电子流量控制器与样品采集和分析系统连接；

样品采集和分析系统包括六路并联气路，分别是第九三通球阀与第二球阀连接吸附管、第三球阀通过快速连接插头连接真空瓶、第四球阀连接采气袋、第五球阀连接光离子气体测定仪、第六球阀连接便携式非甲烷总烃测定仪、第一球阀连接便携式气相色谱质谱联用仪；

高压氮气吹扫系统包括依次连接的第八三通球阀、压力表、减压阀、氮气钢瓶，第八三通球阀还与第三三通球阀、空气过滤器连接；压力表还通过管路与第五三通球阀连接。

其中：

采样枪包括陶瓷过滤芯、电加热套管、不锈钢空心采样管、热电偶温度传感器和温控仪一；不锈钢空心采样管顶端设置陶瓷过滤芯，外侧设置电加热套管，电加热套管与不锈钢空心采样管之间设置热电偶温度传感器，通过温控仪一控制电加热套管和电偶温度传感器的温度；采样枪的外部有电加热套管、热电偶温度传感器感应及温控仪一精准控温，能够有效避免采样过程中发生VOCs样品吸附、分解、液化的情况，实现了高保真采样。不锈钢空心采样管与聚四氟乙烯管线连接。聚四氟乙烯管线外侧设置伴热带，伴热带与温控仪二连接。

安全瓶包括不锈钢安全瓶盖、不锈钢底座；不锈钢底座上设置不锈钢安全瓶盖，不锈钢安全瓶盖与不锈钢底座的连接处设置聚四氟乙烯垫圈。不锈钢底座侧面设置有高强度的玻璃视窗，用于观察安全瓶内有无液体及其液位情况。安全瓶的不锈钢安全瓶盖和不锈钢底座通过螺纹及聚四氟乙烯垫圈旋紧密封，保证安全瓶的气密性，确保气体样品采样准确。

采样系统还包括质量流量计二、第七三通球阀、抽气泵，第六三通球阀还与质量流量计二、第七三通球阀、抽气泵依次连接。

电子流量控制器还通过控制线分别与质量流量计一、质量流量计二连接。

第九三通球阀、第三球阀、第四球阀、第五球阀、第六球阀、第一球阀均与电子流量控制器连通。样品采集和分析系统的接口为球阀，可在连接采样容器前用氮气吹洗，以清洗采样管路。第三三通球阀、第八三通球阀的安装，实现了固定污染源废气和环境空气采样器的清洗，防止了不同采样源之间的污染，使样品更具代表性和准确性。

第一三通球阀通过管路还与第二三通球阀连接，第一三通球阀和第二三通球阀的方向改变可控制电子制冷器的使用与否。电子制冷器还与储水管连接。该装置配置了电子制冷器，并连接了可拆卸的储水管，有效解决了因烟道湿度大导致的无法采集代表性样品，并减少了湿度过大对采样枪的损坏，延长其使用频次与使用寿命。第一三通球阀、第二三通球阀的设计，以便于根据实际情况选择性开启电子制冷功能。

本实用新型中样品采集和分析系统包括六路并联气路，满足了吸附管、采气袋和真空瓶样品的同步采集，同时与便携式设备的连接，实现了现场监测与留样监测的同步性。

本实用新型避免了烟道内高湿度条件下对采样器的损坏，通过采样全过程的清洗，有效避免了不同污染源之间、低浓度环境空气间的交叉污染和管路残留，极大程度地保证了VOCs气体采集的真实性和准确性。同时实现了一套设备同时满足采集吸附管、采气袋和真空瓶样品，现场监测与留样监测的同步性。

本实用新型的工作原理及过程：

(1)固定污染源废气的采集与分析：

采样前，将洁净的的真空瓶或采气袋分别与第三球阀和第四球阀管路连接。利用电加热套管、热电偶温度传感器及温控仪一将采样枪精确加热至120℃，以防止VOCs气体的吸附。通过烟道含湿量数值决定是否需要开启电子制冷器。若需要，即当烟道水气湿度较大时可以开启电子制冷器冷却，则将电子制冷器前后的第一三通球阀、第二三通球阀开向电子制冷器方向，电子制冷器制冷控制温度为4℃，烟道内水气在4℃下迅速冷凝成水并储存于电子制冷器下方的储水管中。若烟道含湿量在允许范围内，则可以不开启电子制冷器，此时旋转第一三通球阀和第二三通球阀，使废气通过第一三通球阀后不经过电子制冷器而是依次经过第一三通球阀上部管路、第二三通球阀，进入安全瓶。待温控仪一精确加热至120℃且温度稳定后，将采样枪插入既定的烟道采样点。采样枪前安装的陶瓷过滤芯可将烟尘颗粒物去除，以防不锈钢空心采样管的堵塞。打开采样泵，开始采样，废气经过安全瓶时，起到废气湿度过大条件下的气液分离及气流安全缓冲作用。安全瓶上设有高强度玻璃视窗，用于观察安全瓶内有无液体。安全瓶中的不锈钢安全瓶盖和不锈钢底座通过螺纹及聚四氟乙烯垫圈旋紧密封保证安全瓶的气密性，确保气体样品采样准确。同时，废气流入的聚四氟乙烯管线外部全部包覆有伴热带保温，伴热带由温控仪二控制温度维持在50℃。采集固定污染源废气时，第三三通球阀开向废气采样方向，使安全瓶与采样泵相连通。切换第四三通球阀、第五三通球阀所连接的采样管路左右相通。设置电子流量控制器上的流量和采样时间，旋转第六三通球阀使质量流量计一与电子流量控制器管路相通，采样管路中采集的废气在质量流量计一的流量控制下依次通过第六三通球阀和电子流量控制器，并根据废气样品采集的实际需求，通过第四球阀、第三球阀、第二球阀的开启与关闭控制，分别实现采气袋或真空瓶或者吸附管的废气样品采集。将废气样品采集到采气袋或真空瓶或者吸附管内存储，并能通过电子流量控制器上设置的流量和采样时间控制废气样品的采样体积。同时也可以通过光离子气体测定仪前端第五球阀、便携式非甲烷总烃测定仪前端第六球阀、便携式气相色谱质谱联用仪前端第一球阀的开启与关闭控制，直接将废气通入便携式光离子气体测定仪、便携式气相色谱质谱联用仪或者便携式非甲烷总烃测定仪中，实现挥发性有机物的现场实时监测。当用真空瓶采样时，真空瓶通过快速连接插头与聚四氟乙烯管线相连。当选择采气袋采样时，通过采气袋外接口直接插入聚四氟乙烯管线末端管口中实现连接。

废气样品采集完成后或者采集前，本装置可进行清洗采样管路的聚四氟乙烯管线、采样枪和采样泵操作。打开氮气钢瓶，通过旋转减压阀控制压力表示数，旋转第八三通球阀，将第八三通球阀通向第三三通球阀方向，第三三通球阀管路与安全瓶方向相通，使高纯氮气依次通过第八三通球阀、第三三通球阀、安全瓶、采样枪，可实现采样管路、电子制冷器及采样枪的管路清洗，以防止废气气体的残留与吸附。旋转切换第四三通球阀为气体排空方向，旋转切换第三三通球阀和第八三通球阀，使得氮气钢瓶中的高纯氮气依次通过第八三通球阀、第三三通球阀、采样泵后通过第四三通球阀排空，从而实现采样泵及其左右所连采样管路的清洗，以防止废气气体的残留与吸附；另外，氮气钢瓶中的高纯氮气也可以依次通过第八三通球阀、第三三通球阀、采样泵、第四三通球阀后不排空，而是继续依次通过第五三通球阀、质量流量计一、第六三通球阀、电子流量控制器后，经第九三通球阀后不采样直接放空的方式，实现质量流量计一、电子流量控制器及其左右所连采样管路的清洗，保障后续废气采样的准确性。

当用吸附管、真空瓶或采气袋采集完第一个废气样品后，可切换第四三通球阀或第九三通球阀为气体排空方向，更换另外一个洁净的吸附管、真空瓶或采气袋采样容器。或者将采样泵关闭，采样枪从烟道内取出，采样完成。

(2)、环境空气的采集与分析：

切换第八三通球阀使空气过滤器与第三三通球阀连接，第三三通球阀与泵方向接通后，其余采气操作过程同上面固定污染源废气的采集与分析(1)部分相同。环境空气在采样泵的抽力作用下，先通过空气过滤器滤除颗粒物，然后依次通过第八三通球阀、第三三通球阀、采样泵、第四三通球阀、第五三通球阀、质量流量计一、第六三通球阀、电子流量控制器后，并根据环境空气样品采集的实际需求，通过第四球阀、第三球阀、第二球阀的开启与关闭控制，分别实现采气袋或真空瓶或者吸附管的环境空气样品采集。将环境空气样品采集到采气袋或真空瓶或者吸附管内存储，并能通过电子流量控制器上设置的流量和采样时间控制环境空气样品的采样体积。同时也可以通过光离子气体测定仪前端第五球阀、便携式非甲烷总烃测定仪前端第六球阀、便携式气相色谱质谱联用仪前端第一球阀的开启与关闭控制，直接将环境空气通入便携式光离子气体测定仪、便携式气相色谱质谱联用仪或者便携式非甲烷总烃测定仪中，实现挥发性有机物的现场实时监测。

在环境空气样品采集前或采样完成后，通过旋转第八三通球阀，使氮气钢瓶中的高纯氮气依次通过第八三通球阀和空气过滤器，氮气冲洗空气过滤器及其所连接的采样管线，防止VOCs气体的残留与吸附，进而避免环境空气样品采集时可能出现的的交叉污染现象。另外，氮气钢瓶中的高纯氮气也可以依次通过第八三通球阀、第三三通球阀、采样泵、第四三通球阀、第五三通球阀、质量流量计一、第六三通球阀、电子流量控制器后，经第九三通球阀后不采样直接放空氮气的方式，实现质量流量计一、电子流量控制器及其左右所连采样管路的清洗，保障后续环境空气采样的准确性。

(3)清洗采气袋或真空瓶：环境空气或固定污染源废气采样前，可用氮气清洗真空瓶或采气袋，防止真空瓶或采气袋内可能存在的挥发性有机物残留影响。气体采集前，切换第五三通球阀使氮气气瓶与质量流量计一气体管路相连通，切换第六三通球阀使电子流量控制器与质量流量计一相通，打开氮气钢瓶并调节压力表至一定压力，设置电子流量控制器上的采样时间与流速参数，电子流量控制器通过调控质量流量计一的流量大小及合理的采样时间，满足充气采样体积符合真空瓶或者采气袋总体积的80％，保障真空瓶或者采气袋的采样安全，并能精准控制采用吸附管采样时的采样体积。待氮气进入设定采样体积后电子流量控制器内部电磁阀关闭，氮气气瓶停止向采气袋或真空瓶继续通入氮气。切换第六三通球阀使电子流量控制器与质量流量计二相通，设置好电子流量控制器上的采样时间与流速参数，打开抽气泵抽取采气袋或真空瓶中的氮气，电子流量控制器通过设置的合适采样时间并调控质量流量计二的流量大小，真空瓶或采气袋内气体被抽气泵抽出排空。真空瓶或采气袋内气体被抽气泵抽出排空后，先关闭第三球阀或第四球阀，再旋转第七三通球阀，使抽气泵与外界大气相通，防止抽气泵过载从而延长泵的使用寿命。

然后开始第二次真空瓶或采气袋的清洗过程。切换第六三通球阀使电子流量控制器与质量流量计一相通，继续向真空瓶或者采气袋通入容器总体积80％的氮气，之后再切换第六三通球阀使电子流量控制器与质量流量计二相通，利用抽气泵抽取采气袋或真空瓶中的氮气，完成采样容器的第二次氮气充气和抽气清洗过程。重复进行此过程3次可将真空瓶或采气袋清洗干净，同时也清洗了采样管路。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型设置有高压氮气吹扫系统，借助高压氮气吹扫采样管路，能有效消除前一个样品对后一个样品采集的干扰；通过第三三通球阀、第八三通球阀的安装，实现了固定污染源废气和环境空气采样器的清洗，防止了不同采样源之间的相互污染，使得采样更具代表性和准确性。

2、本实用新型增加了除湿功能，通过配置电子制冷器，并连接了可拆卸的储水管，有效解决了因烟道湿度大导致的无法采集代表性气体样品，并减少了湿度过大对采样枪的损坏，延长其使用频次与使用寿命，防止了、采集不到有代表性样品或者无法采样等问题。第一三通球阀、第二三通球阀的设计，以便于根据实际情况选择性开启电子制冷功能。

3、本实用新型中的样品采集和分析系统包括六路并联气路，满足了吸附管、采气袋和真空瓶样品的同步或单独采集，同时与便携式设备的连接，实现了现场监测与留样监测的同步性。本实用新型实现了三合一功能，既可以作为固定污染源废气和环境空气的采样设备，也可以作为现场实时检测分析设备，又可以实现现场分析与同步留样后的实验室分析相比对，使VOCs的分析更具准确性和可比性。

4、本实用新型适用于气体样品的真空瓶、气袋、吸附管三种不同采集方式，同时采用电子流量控制器控制采样流量和采样时间，使得充气采样体积符合真空瓶或者采气袋总体积的80％，保证真空瓶或者采气袋的采样安全，并能精准控制采用吸附管采样时的采样体积。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

其中：1、陶瓷过滤芯；2、电加热套管；3、不锈钢空心采样管；4、热电偶温度传感器；5、温控仪一；6、第一三通球阀；7、第二三通球阀；8、电子制冷器；9、储水管；10、不锈钢安全瓶盖；11、不锈钢底座；12、聚四氟乙烯垫圈；13、第三三通球阀；14、第八三通球阀；15、空气过滤器；16、采样泵；17、第四三通球阀；18、第五三通球阀；19、压力表；20、减压阀；21、氮气钢瓶；22、质量流量计一；23、质量流量计二；24、电子流量控制器；25、第六三通球阀；26、第七三通球阀；27、抽气泵；28、吸附管；29、真空瓶；30、采气袋；31、光离子气体测定仪；32、便携式非甲烷总烃测定仪；33、便携式气相色谱质谱联用仪；34、伴热带；35、快速连接插头；36、第二球阀；37、第三球阀；38、第四球阀；39、第五球阀；40、第六球阀；41、第一球阀；42、安全瓶；43、聚四氟乙烯管线；44、第九三通球阀；45、温控仪二；46、玻璃视窗。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型做进一步描述。

实施例1

如图1所示，用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，包括采样系统、样品采集和分析系统、高压氮气吹扫系统，采样系统包括采样枪、第一三通球阀6、电子制冷器8、第二三通球阀7、安全瓶42、第三三通球阀13、采样泵16、第四三通球阀17、第五三通球阀18、质量流量计一22、第六三通球阀25、电子流量控制器24，采样枪通过聚四氟乙烯管线43依次与第一三通球阀6、电子制冷器8、第二三通球阀7、安全瓶42、第三三通球阀13、采样泵16、第四三通球阀17、第五三通球阀18、质量流量计一22、第六三通球阀25、电子流量控制器24与样品采集和分析系统连接；采样枪包括陶瓷过滤芯1、电加热套管2、不锈钢空心采样管3、热电偶温度传感器4和温控仪一5；不锈钢空心采样管3顶端设置陶瓷过滤芯1，外侧设置电加热套管2，电加热套管2与不锈钢空心采样管3之间设置热电偶温度传感器4，通过温控仪一5控制电加热套管2和电偶温度传感器4的温度；不锈钢空心采样管3与聚四氟乙烯管线43连接。聚四氟乙烯管线43外侧设置伴热带34，伴热带34由温控仪二45控制温度维持在50℃。

样品采集和分析系统包括六路并联气路，分别是第九三通球阀44与第二球阀36连接吸附管28、第三球阀37通过快速连接插头35连接真空瓶29、第四球阀38连接采气袋30、第五球阀39连接光离子气体测定仪31、第六球阀40连接便携式非甲烷总烃测定仪32、第一球阀41连接便携式气相色谱质谱联用仪33；第九三通球阀44、第三球阀37、第四球阀38、第五球阀39、第六球阀40、第一球阀41均与电子流量控制器24连通。

高压氮气吹扫系统包括依次连接的第八三通球阀14、压力表19、减压阀20、氮气钢瓶21，第八三通球阀14还与第三三通球阀13、空气过滤器15连接；压力表19还通过管路与第五三通球阀18连接。

安全瓶42包括不锈钢安全瓶盖10、不锈钢底座11；不锈钢底座11上设置不锈钢安全瓶盖10，不锈钢安全瓶盖10与不锈钢底座11的连接处设置聚四氟乙烯垫圈12。不锈钢底座11侧面设置有玻璃视窗46。

采样系统还包括质量流量计二23、第七三通球阀26、抽气泵27，第六三通球阀25还与质量流量计二23、第七三通球阀26、抽气泵27依次连接。电子流量控制器24还通过控制线分别与质量流量计一22、质量流量计二23连接。

第一三通球阀6通过管路还与第二三通球阀7连接。第一三通球阀6与第二三通球阀7的方向改变可控制电子制冷8的使用与否，电子制冷器8还与储水管9连接。

(1)固定污染源废气的采集与分析：

采样前，将洁净的的真空瓶29或采气袋30分别与第三球阀37和第四球阀38管路连接。利用电加热套管2、热电偶温度传感器4及温控仪一5将采样枪精确加热至120℃，以防止VOCs气体的吸附。通过烟道含湿量数值决定是否需要开启电子制冷器8。若需要，即当烟道水气湿度较大时可以开启电子制冷器8冷却，则将电子制冷器8前后的第一三通球阀6、第二三通球阀7开向电子制冷器8方向，电子制冷器8制冷控制温度为4℃，烟道内水气在4℃下迅速冷凝成水并储存于电子制冷器8下方的储水管9中。若烟道含湿量在允许范围内，则可以不开启电子制冷器8，此时旋转第一三通球阀6和第二三通球阀7，使废气通过第一三通球阀6后不经过电子制冷器8而是依次经过第一三通球阀6上部管路、第二三通球阀7，进入安全瓶42。待温控仪一5精确加热至120℃且温度稳定后，将采样枪插入既定的烟道采样点。采样枪前安装的陶瓷过滤芯1可将烟尘颗粒物去除，以防不锈钢空心采样管3的堵塞。打开采样泵16，开始采样，废气经过安全瓶42时，起到废气湿度过大条件下的气液分离及气流安全缓冲作用。安全瓶42上设有高强度玻璃视窗46，用于观察安全瓶42内有无液体。安全瓶42中的不锈钢安全瓶盖10和不锈钢底座11通过螺纹及聚四氟乙烯垫圈12旋紧密封保证安全瓶42的气密性，确保气体样品采样准确。同时，废气流入的聚四氟乙烯管线43外部全部包覆有伴热带34保温，伴热带34由温控仪二45控制温度维持在50℃。采集固定污染源废气时，第三三通球阀13开向废气采样方向，使安全瓶42与采样泵16相连通。切换第四三通球阀17、第五三通球阀18所连接的采样管路左右相通。设置电子流量控制器24上的流量和采样时间，旋转第六三通球阀25使质量流量计一22与电子流量控制器24管路相通，采样管路中采集的废气在质量流量计一22的流量控制下依次通过第六三通球阀25和电子流量控制器24，并根据废气样品采集的实际需求，通过第四球阀38、第三球阀37、第二球阀36的开启与关闭控制，分别实现采气袋30或真空瓶29或者吸附管28的废气样品采集。将废气样品采集到采气袋30或真空瓶29或者吸附管28内存储，并能通过电子流量控制器24上设置的流量和采样时间控制废气样品的采样体积。同时也可以通过光离子气体测定仪31前端第五球阀39、便携式非甲烷总烃测定仪32前端第六球阀40、便携式气相色谱质谱联用仪33前端第一球阀41的开启与关闭控制，直接将废气通入便携式光离子气体测定仪31、便携式气相色谱质谱联用仪33或者便携式非甲烷总烃测定仪32中，实现挥发性有机物的现场实时监测。当用真空瓶29采样时，真空瓶29通过快速连接插头35与聚四氟乙烯管线43相连。当选择采气袋30采样时，通过采气袋30外接口直接插入聚四氟乙烯管线43末端管口中实现连接。

废气样品采集完成后或者采集前，本装置可进行清洗采样管路的聚四氟乙烯管线43、采样枪和采样泵16操作。打开氮气钢瓶21，通过旋转减压阀20控制压力表19示数，旋转第八三通球阀14，将第八三通球阀14通向第三三通球阀13方向，第三三通球阀13管路与安全瓶42方向相通，使高纯氮气依次通过第八三通球阀14、第三三通球阀13、安全瓶42、采样枪，可实现采样管路、电子制冷器8及采样枪的管路清洗，以防止废气气体的残留与吸附。旋转切换第四三通球阀17为气体排空方向，旋转切换第三三通球阀13和第八三通球阀14，使得氮气钢瓶21中的高纯氮气依次通过第八三通球阀14、第三三通球阀13、采样泵16后通过第四三通球阀17排空，从而实现采样泵16及其左右所连采样管路的清洗，以防止废气气体的残留与吸附；另外，氮气钢瓶21中的高纯氮气也可以依次通过第八三通球阀14、第三三通球阀13、采样泵16、第四三通球阀17后不排空，而是继续依次通过第五三通球阀18、质量流量计一22、第六三通球阀25、电子流量控制器24后，经第九三通球阀44后不采样直接放空的方式，实现质量流量计一22、电子流量控制器24及其左右所连采样管路的清洗，保障后续废气采样的准确性。

当用吸附管28、真空瓶29或采气袋30采集完第一个废气样品后，可切换第四三通球阀17或第九三通球阀44为气体排空方向，更换另外一个洁净的吸附管28、真空瓶29或采气袋30采样容器。或者将采样泵16关闭，采样枪从烟道内取出，采样完成。

(2)、环境空气的采集与分析：

切换第八三通球阀14使空气过滤器15与第三三通球阀13连接，第三三通球阀13与泵16方向接通后，其余采气操作过程同上面固定污染源废气的采集与分析(1)部分相同。环境空气在采样泵16的抽力作用下，先通过空气过滤器15滤除颗粒物，然后依次通过第八三通球阀14、第三三通球阀13、采样泵16、第四三通球阀17、第五三通球阀18、质量流量计一22、第六三通球阀25、电子流量控制器24后，并根据环境空气样品采集的实际需求，通过第四球阀38、第三球阀37、第二球阀36的开启与关闭控制，分别实现采气袋30或真空瓶29或者吸附管28的环境空气样品采集。将环境空气样品采集到采气袋30或真空瓶29或者吸附管28内存储，并能通过电子流量控制器24上设置的流量和采样时间控制环境空气样品的采样体积。同时也可以通过光离子气体测定仪31前端第五球阀39、便携式非甲烷总烃测定仪32前端第六球阀40、便携式气相色谱质谱联用仪33前端第一球阀41的开启与关闭控制，直接将环境空气通入便携式光离子气体测定仪31、便携式气相色谱质谱联用仪33或者便携式非甲烷总烃测定仪32中，实现挥发性有机物的现场实时监测。

在环境空气样品采集前或采样完成后，通过旋转第八三通球阀14，使氮气钢瓶21中的高纯氮气依次通过第八三通球阀14和空气过滤器15，氮气冲洗空气过滤器15及其所连接的采样管线，防止VOCs气体的残留与吸附，进而避免环境空气样品采集时可能出现的的交叉污染现象。另外，氮气钢瓶21中的高纯氮气也可以依次通过第八三通球阀14、第三三通球阀13、采样泵16、第四三通球阀17、第五三通球阀18、质量流量计一22、第六三通球阀25、电子流量控制器24后，经第九三通球阀44后不采样直接放空氮气的方式，实现质量流量计一22、电子流量控制器24及其左右所连采样管路的清洗，保障后续环境空气采样的准确性。

(3)清洗采气袋或真空瓶：环境空气或固定污染源废气采样前，可用氮气清洗真空瓶29或采气袋30，防止真空瓶29或采气袋30内可能存在的挥发性有机物残留影响。气体采集前，切换第五三通球阀18使氮气气瓶21与质量流量计一22气体管路相连通，切换第六三通球阀25使电子流量控制器24与质量流量计一22相通，打开氮气钢瓶21并调节压力表19至一定压力，设置电子流量控制器24上的采样时间与流速参数，电子流量控制器24通过调控质量流量计一22的流量大小及合理的采样时间，满足充气采样体积符合真空瓶29或者采气袋30总体积的80％，保障真空瓶29或者采气袋30的采样安全。待氮气进入设定采样体积后电子流量控制器24内部电磁阀关闭，氮气气瓶21停止向采气袋30或真空瓶29继续通入氮气。切换第六三通球阀25使电子流量控制器24与质量流量计二23相通，设置好电子流量控制器24上的采样时间与流速参数，打开抽气泵27抽取采气袋30或真空瓶29中的氮气，电子流量控制器24通过设置的合适采样时间并调控质量流量计二23的流量大小，真空瓶29或采气袋30内气体被抽气泵27抽出排空。真空瓶29或采气袋30内气体被抽气泵27抽出排空后，先关闭第三球阀37或第四球阀38，再旋转第七三通球阀26，使抽气泵27与外界大气相通，防止抽气泵27过载从而延长泵的使用寿命。

然后开始第二次真空瓶29或采气袋30的清洗过程。切换第六三通球阀25使电子流量控制器24与质量流量计一22相通，继续向真空瓶29或者采气袋30通入容器总体积80％的氮气，之后再切换第六三通球阀25使电子流量控制器24与质量流量计二23相通，利用抽气泵27抽取采气袋30或真空瓶29中的氮气，完成采样容器的第二次氮气充气和抽气清洗过程。重复进行此过程3次可将真空瓶29或采气袋30清洗干净，同时也清洗了采样管路。

Claims (10)

1.一种用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，包括采样系统、样品采集和分析系统、高压氮气吹扫系统，其特征在于：采样系统包括采样枪、第一三通球阀(6)、电子制冷器(8)、第二三通球阀(7)、安全瓶(42)、第三三通球阀(13)、采样泵(16)、第四三通球阀(17)、第五三通球阀(18)、质量流量计一(22)、第六三通球阀(25)、电子流量控制器(24)，采样枪通过聚四氟乙烯管线(43)依次与第一三通球阀(6)、电子制冷器(8)、第二三通球阀(7)、安全瓶(42)、第三三通球阀(13)、采样泵(16)、第四三通球阀(17)、第五三通球阀(18)、质量流量计一(22)、第六三通球阀(25)、电子流量控制器(24)与样品采集和分析系统连接；

样品采集和分析系统包括六路并联气路，分别是第九三通球阀(44)与第二球阀(36)连接吸附管(28)、第三球阀(37)通过快速连接插头(35)连接真空瓶(29)、第四球阀(38)连接采气袋(30)、第五球阀(39)连接光离子气体测定仪(31)、第六球阀(40)连接便携式非甲烷总烃测定仪(32)、第一球阀(41)连接便携式气相色谱质谱联用仪(33)；

高压氮气吹扫系统包括依次连接的第八三通球阀(14)、压力表(19)、减压阀(20)、氮气钢瓶(21)，第八三通球阀(14)还与第三三通球阀(13)、空气过滤器(15)连接；压力表(19)还通过管路与第五三通球阀(18)连接。

2.根据权利要求1所述的用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，其特征在于：采样枪包括陶瓷过滤芯(1)、电加热套管(2)、不锈钢空心采样管(3)、热电偶温度传感器(4)和温控仪一(5)；不锈钢空心采样管(3)顶端设置陶瓷过滤芯(1)，外侧设置电加热套管(2)，电加热套管(2)与不锈钢空心采样管(3)之间设置热电偶温度传感器(4)，通过温控仪一(5)控制电加热套管(2)和热电偶温度传感器(4)的温度；不锈钢空心采样管(3)与聚四氟乙烯管线(43)连接。

3.根据权利要求2所述的用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，其特征在于：聚四氟乙烯管线(43)外侧设置伴热带(34)，伴热带(34)与温控仪二(45)连接。

4.根据权利要求1所述的用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，其特征在于：安全瓶(42)包括不锈钢安全瓶盖(10)、不锈钢底座(11)；不锈钢底座(11)上设置不锈钢安全瓶盖(10)，不锈钢安全瓶盖(10)与不锈钢底座(11)的连接处设置聚四氟乙烯垫圈(12)。

5.根据权利要求4所述的用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，其特征在于：不锈钢底座(11)侧面设置有玻璃视窗(46)。

6.根据权利要求1所述的用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，其特征在于：采样系统还包括质量流量计二(23)、第七三通球阀(26)、抽气泵(27)，第六三通球阀(25)还与质量流量计二(23)、第七三通球阀(26)、抽气泵(27)依次连接。

7.根据权利要求6所述的用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，其特征在于：电子流量控制器(24)还通过控制线分别与质量流量计一(22)、质量流量计二(23)连接。

8.根据权利要求1所述的用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，其特征在于：第九三通球阀(44)、第三球阀(37)、第四球阀(38)、第五球阀(39)、第六球阀(40)、第一球阀(41)均与电子流量控制器(24)连通。

9.根据权利要求1所述的用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，其特征在于：电子制冷器(8)还与储水管(9)连接。

10.根据权利要求1所述的用于同步采集和检测环境空气或废气中挥发性有机物的装置，其特征在于：第一三通球阀(6)通过管路还与第二三通球阀(7)连接。

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