本發(fā)明涉及煙氣中污染源的監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固定污染源voc在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

voc(volatileorganiccompound)學(xué)名揮發(fā)性有機(jī)物，按照世界衛(wèi)生組織的定義，沸點(diǎn)在50—250℃的化合物，室溫下飽和蒸氣壓超過(guò)133.32pa，在常溫下以蒸氣形式存在于空氣中的一類(lèi)有機(jī)物為揮發(fā)性有機(jī)物(voc)。voc成分復(fù)雜，目前已經(jīng)監(jiān)測(cè)出的voc有300多種，按其化學(xué)結(jié)構(gòu)的不同，可以進(jìn)一步分為烷類(lèi)、芳烴類(lèi)、烯類(lèi)、鹵烴類(lèi)、酯類(lèi)、醛類(lèi)、酮類(lèi)和其他化合物等，是大氣、水質(zhì)、土壤和其他沉積物中普遍存在且組成復(fù)雜的一類(lèi)有機(jī)污染物。其毒性、刺激性、致癌作用對(duì)人類(lèi)健康造成較大影響，可對(duì)人造成損害神經(jīng)、肺中毒、血液中毒、腎臟中毒、肝臟及新陳代謝中毒等損害。因此，研究環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)物的存在、來(lái)源、分布規(guī)律、遷移轉(zhuǎn)化及其對(duì)人體健康的影響逐漸受到人們的重視，對(duì)它的排放監(jiān)控迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種固定污染源voc在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)用于對(duì)各種工業(yè)污染源排放有機(jī)物的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)甲烷、非甲烷總烴、總烴、煙氣溫度、壓力、流速等相關(guān)參數(shù)，并統(tǒng)計(jì)排放率、排放總量等，對(duì)測(cè)量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理。

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種固定污染源voc在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括voc監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和反吹子系統(tǒng)，

所述voc監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括設(shè)在煙囪內(nèi)的采樣探頭，以及與采樣探頭連接的伴熱管線，以及設(shè)在伴熱管線中間的預(yù)處理單元，以及與伴熱管線連接的voc分析儀，以及與voc分析儀連接的電控單元和零氣發(fā)生器；

所述煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括設(shè)在煙囪內(nèi)的溫壓流監(jiān)測(cè)箱，溫壓流監(jiān)測(cè)箱內(nèi)設(shè)有溫度監(jiān)測(cè)器、壓力監(jiān)測(cè)器、流速監(jiān)測(cè)器和濕度監(jiān)測(cè)器；

所述數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)包括安裝在戶外平臺(tái)上的集線箱，以及與集線箱連接的工控機(jī)，以及安裝在工控機(jī)內(nèi)的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件，所述集線箱與所述溫壓流監(jiān)測(cè)箱連接，用于采集煙氣的溫度、壓力、流速和濕度信號(hào)；

所述顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括相互作用的電氣單元和光學(xué)單元；

所述反吹子系統(tǒng)包括與采樣探頭連接的反吹箱，反吹箱內(nèi)設(shè)有與外界氣源連通的調(diào)壓閥，以及與調(diào)壓閥連接的儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐與采樣探頭之間設(shè)有外反吹閥、內(nèi)反吹閥和氣動(dòng)閥。

進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述預(yù)處理單元為除塵過(guò)濾器。

進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述voc分析儀連接有標(biāo)氣罐和零氣罐。

進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述溫度監(jiān)測(cè)器為鉑電阻溫度傳感器。

進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述壓力監(jiān)測(cè)器為隔離膜壓力傳感器。

進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述流速監(jiān)測(cè)器為差壓變送器。

進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述濕度監(jiān)測(cè)器為濕度變送器。

進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述電氣單元包括相互作用的激光發(fā)射模塊、光接收模塊、中央處理模塊、接口模塊。

進(jìn)一步改進(jìn)在于，所述光學(xué)單元由依次排列的光源、擋塵鏡片和透鏡組成。

本發(fā)明的有益效果是：本系統(tǒng)集合了voc監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和反吹子系統(tǒng)，應(yīng)用于對(duì)各種工業(yè)污染源排放有機(jī)物的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)甲烷、非甲烷總烴、總烴、煙氣溫度、壓力、流速等相關(guān)參數(shù)，并統(tǒng)計(jì)排放率、排放總量等，對(duì)測(cè)量到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理。同時(shí)，具備自動(dòng)吹掃功能，可自動(dòng)去除濾芯表面的粉塵，延長(zhǎng)濾芯使用壽命；以及自動(dòng)校準(zhǔn)功能，無(wú)需值守，最大限度減少維護(hù)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

如圖1所示，一種固定污染源voc在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括voc監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)、顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和反吹子系統(tǒng)。下面逐一介紹：

其中的voc監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括設(shè)在煙囪內(nèi)的采樣探頭，以及與采樣探頭連接的伴熱管線，以及設(shè)在伴熱管線中間的預(yù)處理單元，以及與伴熱管線連接的voc分析儀，以及與voc分析儀連接的電控單元和零氣發(fā)生器。采樣探頭在采樣過(guò)程中，采用完全抽取全高溫的采樣方式，探頭按照國(guó)家規(guī)范安裝在管道(或煙囪)的適當(dāng)位置，經(jīng)過(guò)定制長(zhǎng)度的伴熱管線采集管道(或煙囪)中的氣體，伴熱管線溫度伴熱到120℃以上，并進(jìn)行除塵后進(jìn)入voc分析儀中分析氣體成分。分析主流路由射流泵不間斷采樣，確保樣氣處于實(shí)時(shí)更新的狀態(tài)，有效提高了系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。voc分析儀優(yōu)選的采用gc-118色譜儀，采用高溫伴熱雙柱并聯(lián)反吹色譜分離技術(shù)，可以自動(dòng)測(cè)量和分析甲烷和總烴的含量，通過(guò)總烴和甲烷含量的差值計(jì)算得到非甲烷總烴的含量，大大縮短了分析周期，同時(shí)針對(duì)高沸點(diǎn)非甲烷總烴研制的高溫伴熱技術(shù)大幅度減少了高沸點(diǎn)非甲烷總烴的色譜峰展寬，允許儀表對(duì)高沸點(diǎn)物質(zhì)進(jìn)行的非甲烷總烴進(jìn)行精確地測(cè)量，甚至在高濃度非甲烷總烴存在的情況下也可以進(jìn)行該操作。

voc監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)在工作時(shí)，主要包括采樣、注樣和分析、反吹幾個(gè)步驟。儀器內(nèi)置兩種采樣模式，分別用于固定污染源廢氣和儀器校準(zhǔn)，兩種模式均采用定量環(huán)進(jìn)行定體積采樣，采樣結(jié)束后均與大氣平衡。測(cè)量固定污染源廢氣時(shí)，儀器以高溫泵作為采樣動(dòng)力沖洗定量環(huán)并進(jìn)行定體積采集。儀器進(jìn)行零氣或標(biāo)氣校準(zhǔn)時(shí)，采用正壓標(biāo)氣或零氣沖洗定量環(huán)并進(jìn)行定體積采樣。儀器總烴分析采用空柱，甲烷采用1m的色譜柱，利用甲烷和非甲烷總烴的沸點(diǎn)差異進(jìn)行分離。一旦探測(cè)到甲烷峰值，流經(jīng)色譜柱的載氣的方向已倒轉(zhuǎn)，樣氣回路被轉(zhuǎn)換到載氣之外，返回采樣系統(tǒng)。隨著色譜柱的載氣改向后，非甲烷總烴被反吹出色譜柱外，而不被檢測(cè)。通過(guò)總烴與甲烷的響應(yīng)差值，產(chǎn)生一個(gè)與所有非甲烷總烴濃度成比例的信號(hào)，通過(guò)與已知的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的信號(hào)相比較，該信號(hào)被轉(zhuǎn)換成濃度值。

其中的煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括設(shè)在煙囪內(nèi)的溫壓流監(jiān)測(cè)箱，溫壓流監(jiān)測(cè)箱內(nèi)設(shè)有溫度監(jiān)測(cè)器、壓力監(jiān)測(cè)器、流速監(jiān)測(cè)器和濕度監(jiān)測(cè)器。煙氣參數(shù)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括煙氣溫度、壓力、流速和濕度的測(cè)量。優(yōu)選的，煙氣溫度采用鉑電阻溫度傳感器測(cè)量；煙氣的壓力采用采用高精度隔離膜壓力傳感器測(cè)量；煙氣流速采用差壓變送器測(cè)量，通過(guò)測(cè)量煙氣流動(dòng)中的全壓和靜壓，得到煙氣的流速。煙氣濕度采用vocs專(zhuān)用的高精度溫濕度變送器(濕度變送器)測(cè)量。

數(shù)據(jù)采集與處理子系統(tǒng)包括安裝在戶外平臺(tái)上的集線箱，以及與集線箱連接的工控機(jī)，以及安裝在工控機(jī)內(nèi)的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件(gc-118系統(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件)，集線箱與溫壓流監(jiān)測(cè)箱連接，用于采集煙氣的溫度、壓力、流速和濕度信號(hào)。集線箱安裝在戶外的平臺(tái)上，采集現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)設(shè)備的4～20ma信號(hào)(煙氣溫度/壓力/流速/濕度等信號(hào))，通過(guò)內(nèi)部的處理單元轉(zhuǎn)換為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的rs-485信號(hào)與機(jī)柜內(nèi)的工控機(jī)進(jìn)行通信。gc-118系統(tǒng)監(jiān)測(cè)軟件安裝與工控機(jī)內(nèi)，用于監(jiān)測(cè)和匯總所有的氣體濃度信息和工作狀態(tài)信息，同時(shí)生成報(bào)表、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、記錄歷史數(shù)據(jù)、與環(huán)保部門(mén)聯(lián)網(wǎng)通信等功能。傳輸單元安裝于機(jī)柜內(nèi)部，將測(cè)量的參數(shù)轉(zhuǎn)換成4～20ma信號(hào)送給客戶的dcs系統(tǒng)。

其中的顆粒物監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)包括相互作用的電氣單元和光學(xué)單元。優(yōu)選的，電氣單元采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，分為激光發(fā)射模塊、光接收模塊、中央處理模塊、接口模塊四大部分，用先進(jìn)的微處理器及嵌入式軟件控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)包括光功率自適應(yīng)穩(wěn)定、大動(dòng)態(tài)自適應(yīng)鎖相放大、極低零點(diǎn)漂移設(shè)計(jì)、抗惡劣環(huán)境等功能，提供快速、可靠和準(zhǔn)確的定量煙塵排放數(shù)據(jù)；光學(xué)單元主要由光源po，擋塵鏡片g，透鏡l組成。

探測(cè)激光源輸出功率為po，經(jīng)擋塵窗口鏡片衰減k1后照射煙塵，如果煙塵的等效散射系數(shù)為k2(與煙塵的組織結(jié)構(gòu)、濃度相關(guān))，煙塵反射的功率為po×k1×k2×d，穿過(guò)窗口鏡片g后的功率為po×k1×k2×d×k1，經(jīng)透鏡l聚焦后的功率pr為po×k1×k2×d×k1×k3。po：探測(cè)激光源輸出功率，與激勵(lì)電壓vt成正比(系數(shù)k)；

d：煙道煙塵濃度；

k1：擋塵片衰減，受積塵影響；

k2：煙塵反射系數(shù)，與煙塵組成的結(jié)構(gòu)顆粒有關(guān)；

k3：透鏡會(huì)聚增益，認(rèn)為是常數(shù)；

lss接收到的信號(hào)電壓：pr＝po×k1×k2×d×k1×k3。

若po、k1、k3恒定，pr與k2×d成正比，設(shè)備安裝后，通過(guò)標(biāo)定可以得到pr與d的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即可計(jì)算出煙塵濃度值：

d＝a/k2×pr。假定a＝1/(po×k1×k1×k3)

其中的反吹子系統(tǒng)包括與采樣探頭連接的反吹箱，反吹箱內(nèi)設(shè)有與外界氣源連通的調(diào)壓閥，以及與調(diào)壓閥連接的儲(chǔ)氣罐，儲(chǔ)氣罐與采樣探頭之間設(shè)有外反吹閥、內(nèi)反吹閥和氣動(dòng)閥。當(dāng)gc-118系統(tǒng)部件如采樣探頭、溫壓流監(jiān)測(cè)箱中皮托管與煙氣接觸時(shí)，提供的反吹子系統(tǒng)以防止煙氣污染系統(tǒng)設(shè)備部件。采樣探頭和皮托管差壓流量計(jì)采用(0.4～0.7)兆帕的壓縮空氣進(jìn)行脈沖式反吹。反吹功能自動(dòng)反吹周期可以設(shè)定。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。