CN216792012U - 一种双通道多组分烟气排放在线监测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种双通道多组分烟气排放在线监测***，双通道多组分烟气排放在线监测***包含有采集***、检测***、控制***和数据传输***。本实用新型可实现同时检测分析VOCs组分、NOx等不同种类废气组分的浓度，同时连续监测烟气的温度、压力、流量、湿度、氧含量等参数。***设计紧凑合理，对于需要同时监测多个种类废气组分的场合，可有效降低***成本，同时保证各监测参数的同源性和同时性。

Description

一种双通道多组分烟气排放在线监测***

技术领域

本实用新型涉及废气排放的监测，具体涉及到一种双通道多组分烟气排放在线监测***。

背景技术

国家对环保日益重视，在“十四五”期间，空气质量考核指标将做出调整。空气质量指标方面，在坚持PM2.5和优良天数两个指标基础上，加上一项基本消除重度污染天数；污染物排放指标方面，将原来的二氧化硫和NOx换成了VOCs和NOx，足见国家对NOx和VOCs排放的重视。节能减排、降低单位GDP能耗，形成节约、环保型经济发展模式是国家一直以来的战略目标。尤其是近年来废气氧化焚烧技术作为环保废气治理领域的主流技术，其末端排放废气限制指标中也明确要求需同时监测NOx和VOCs，无疑促进了同时监测NOx和VOCs等多组分的在线监测技术的需求和发展。

目前市场上监测NOx和VOCs的在线监测***，主要为分开的独立的两套***，成本较高，不能保证取样废气的同步性，所检测的NOx和VOCs的浓度数据具有时间上的差异性，误差很大；市场上常见的NOx在线监测***，通常采用冷凝除湿的方式去除样气中的水分，但样气组分中通常含有易溶于水的成分，在冷凝处理的过程中极易损失，误差较大。设计出一种真正实现同时监测NOx和VOCs等不同种类废气组分的浓度且性价比较高，满足氧化焚烧工艺设备末端排放废气在线监测环保需求的在线监测***，是本领域技术人员需要创新的工作。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种双通道多组分烟气排放在线监测***。本实用新型的具体技术方案如下：

一种双通道多组分烟气排放在线监测***，所述双通道多组分烟气排放在线监测***包含有采集***、检测***、控制***和数据传输***；

所述采集***设有样气取样装置、温压流一体机、温度仪、氧含量检测仪，所述样气取样装置一端通过样气采样管路与排气筒内部相连，另一端通过高温伴热管线、双通道流量-压力平衡控制***与所述检测***相连；

所述检测***设有紫外差分吸收光谱分析仪、气相色谱分析仪和气源***，所述流量-压力平衡***有两路输出，第一路输出与所述紫外差分吸收光谱分析仪相连，第二路输出与所述气相色谱分析仪相连；

所述控制***包含有工控***和PLC控制***，所述工控***与所述紫外差分吸收光谱分析仪和所述气相色谱分析仪相连，所述PLC控制***与所述工控***、所述温压流一体机、所述温度仪、所述氧含量检测仪相连；

所述数据传输***与所述工控***相连，并将采集和分析数据传输到环保监测平台。

进一步的，所述样气取样装置包含有不锈钢外罩，在不锈钢外罩内设有粉尘过滤器、调温控加热器、控制阀，所述粉尘过滤器外包覆有石棉夹层保温罩；

所述粉尘过滤器包含有叠加式填料及微孔过滤器，微孔过滤器的孔径由内向外逐级递增，内孔过滤精度为0.8μm～1.0μm，外孔过滤精度为2μm～3μm。

进一步的，所述调温控加热器设有加热棒并配有PT100铂电阻和第一温控仪；

所述控制阀包括采样控制阀，所述采样控制阀采用两位三通控制阀并分别连接样气采样管路和所述检测***。

进一步的，所述样气取样装置与反吹***相连，所述反吹***用于提供无油无水无尘且压力范围为0.4MPa～0.7MPa的反吹气；

所述反吹***包含有气体储罐、空压机和反吹控制阀，所述气体储罐与所述样气取样装置相连。

进一步的，所述高温伴热管线包含电伴热管、铂金电阻传感器和第一温控仪，所述电伴热管包含有聚偏氟乙烯材质管道以及包覆在所述聚偏氟乙烯材质管道外的恒功率电热带，在恒功率电热带外包镀镍铜丝屏蔽铠装护层，所述第一温控仪根据所述铂金电阻传感器的监测数据对所述恒功率电热带进行PID控温；

所述高温伴热管线与所述双通道流量-压力平衡控制***之间设有取样泵，所述取样泵为高温隔膜泵，所述取样泵接触气体的部件材料为PTFE。

进一步的，所述紫外差分吸收光谱分析仪采用二极管阵列检测、全光谱分析、光纤传输实现所述双通道流量-压力平衡控制***第一路输出废气中NOx气体浓度的实时测量；

所述气相色谱分析仪采用气相色谱-氢火焰离子检测技术对所述双通道流量-压力平衡控制***第二路输出废气中的VOCs组分浓度进行检测分析。

进一步的，所述气源***包含有氢气气源、零气气源、氮气气源、标气气源的一种或者多种；

所述零气气源与所述气体储罐相连。

与现有技术相比，本实用新型的主要有益效果是：

(1)本实用新型为独立的一套在线监测***，可同时监测NOx和VOCs不同种类废气组分的浓度，***元器件优化设计通用性高，***整体成本降低；整套***的成本约为市场上现有监测形式的1/3左右，性价比高；可广泛应用于目前的主流废气治理技术氧化焚烧工艺设备末端排放口的废气在线监测领域；

(2)本实用新型采用独特的双通道流量和压力平衡控制***，使进入多组分检测分析***的样气组分为同一时间点同一股样气，保证浓度数据的同源性和同时性，有效避免取样样气不同造成误差；

(3)本实用新型全程采用高温伴热120℃-180℃取样检测，不同于以往的NOx在线监测***普遍采用冷凝除湿取样方式取样，保证废气全程输送过程无损失，避免监测误差。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种双通道多组分烟气排放在线监测***的原理图；

图2为本实用新型设备主机柜立体示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本实用新型的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

如图1所示，本实用新型提供的一种双通道多组分烟气排放在线监测***，双通道多组分烟气排放在线监测***包含有采集***100、检测***200、控制***300和数据采集传输***400。下面对其采集***100、检测***200、控制***300和数据采集传输***400的组成部分进行进一步的说明。

采集***100

采集***100设有样气取样装置101、温压流一体机102、温度仪103、氧含量检测仪104，样气取样装置101一端通过样气采样管路与排气筒10内部相连，另一端通过高温伴热管线105、双通道流量-压力平衡控制***106与检测***200相连。

采集***100主要用于监测烟气的温度、压力、湿度、氧含量、流速参数。烟气监测子***的各项参数信号上传给PLC控制***302，而工控***301同时采集多组分检测分析***和PLC控制***302的各项参数信号，并将采集到的信号数据同步上传给数据采集传输***400；数据采集传输***400与客户PC端和环保平台500实现同步远程数据通讯。

样气取样装置101包含有不锈钢外罩，在不锈钢外罩内设有粉尘过滤器、调温控加热器、控制阀。

粉尘过滤器外包覆有石棉夹层保温罩；粉尘过滤器包含有叠加式填料及微孔过滤器，微孔过滤器的孔径由内向外逐级递增，内孔过滤精度为0.8μm～1.0μm可过滤尺寸较小的粉尘颗粒，外孔过滤精度为2μm～3μm可过滤较大的粉尘颗粒。

调温控加热器采用性能可靠的加热棒来加热，并配以PT100铂电阻和高精度温控仪加以控温，使采样装置的温度可以稳定地维持在设定温度，保证样气中的水气不冷凝，提高了过滤器的使用能力和寿命，减小维护费用。

控制阀包括采样控制阀，采样控制阀采用两位三通控制阀并分别连接样气采样管路和检测***200。

此外，样气取样装置101还与反吹***110相连，反吹***110用于提供无油无水无尘且压力范围为0.4MPa～0.7MPa的反吹气；反吹***110包含有气体储罐111、空压机112和反吹控制阀，气体储罐111与样气取样装置101相连。

高温伴热管线105前端与样气取样装置101相连，后端与取样泵连接。样气取样装置101主要包含电伴热管、铂金电阻传感器和温度控制仪。电伴热管为聚偏氟乙烯材质，耐腐蚀、耐高温，对气体无吸附，全程高温伴热120℃-180℃。伴热材质为恒功率电热带，外包镀镍铜丝屏蔽铠装护层。温度控制仪采用PID自动控制功能的温控器对电伴热管内部的温度进行控制，使其稳定地维持在设定温度。

取样泵为高温隔膜泵，位于样气取样装置101和高温伴热管线之后；取样泵的所有接触气体部件材料为PTFE，耐腐蚀、耐高温、抽力大，使用寿命长。取样泵通过双通道流量-压力平衡控制***106将采集的样气连续不断地分别同步送入检测***200进行分析。

双通道流量-压力平衡控制***106主要包括Y型分流三通接头、两通电磁阀、高精度高温浮子流量计、高精度电子压力传感器、信号连锁控制***，保证取样气体的同源性和同时性，有效避免取样样气不同造成误差。

检测***200

检测***200设有紫外差分吸收光谱分析仪201、气相色谱分析仪202和气源***210，双通道流量-压力平衡控制***106有两路输出，第一路输出与紫外差分吸收光谱分析仪201相连，第二路输出与气相色谱分析仪202相连。

紫外差分吸收光谱分析仪201采用二极管阵列检测、全光谱分析、光纤传输实现双通道流量-压力平衡控制***106第一路输出废气中NOx气体浓度的实时测量；气相色谱分析仪202采用气相色谱-氢火焰离子检测技术对双通道流量-压力平衡控制***106第二路输出废气中的VOCs组分浓度进行检测分析。

气源***210包含有氢气气源211、零气气源212、氮气气源214、标气气源213的一种或者多种。其中，零气气源212与反吹***110相连。

控制***300

控制***300包含有工控***301和PLC控制***302，工控***301与紫外差分吸收光谱分析仪201和气相色谱分析仪202相连，PLC控制***302与工控***301、温压流一体机102、温度仪103、氧含量检测仪104相连；数据采集传输***400与工控***301相连，并将采集和分析数据传输到环保平台500。

如图2所示为本实用新型的设备主机柜，主要包括工控***301、气相色谱分析仪202、紫外差分吸收光谱分析仪201、氢气零气发生器215、PLC控制***302、双通道流量-压力平衡控制***106。氢气零气发生器215与气相色谱仪202相连，用于为气相色谱仪202提供氢气、零气气源。工控***301与气相色谱仪202、紫外差分吸收光谱分析仪201和PLC控制***302相连接，采集处理温压流、湿度、氧含量信号，以及浓度信号。双通道流量-压力平衡控制***106，主要包括Y型分流三通接头、两通电磁阀、高精度高温浮子流量计、高精度电子压力传感器、信号连锁控制***，保证取样。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本实用新型的实质内容。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种双通道多组分烟气排放在线监测***，其特征在于，所述双通道多组分烟气排放在线监测***包含有采集***(100)、检测***(200)、控制***(300)和数据采集传输***(400)；

所述采集***(100)设有样气取样装置(101)、温压流一体机(102)、温度仪(103)、氧含量检测仪(104)，所述样气取样装置(101)一端通过样气采样管路与排气筒(10)内部相连，另一端通过高温伴热管线(105)、双通道流量-压力平衡控制***(106)与所述检测***(200)相连；

所述检测***(200)设有紫外差分吸收光谱分析仪(201)、气相色谱分析仪(202)和气源***(210)，所述双通道流量-压力平衡控制***(106)有两路输出分别与所述紫外差分吸收光谱分析仪(201)、所述气相色谱分析仪(202)相连；

所述控制***(300)包含有工控***(301)和PLC控制***(302)，所述工控***(301)与所述紫外差分吸收光谱分析仪(201)和所述气相色谱分析仪(202)相连，所述PLC控制***(302)与所述工控***(301)、所述温压流一体机(102)、所述温度仪(103)、所述氧含量检测仪(104)相连；

所述数据采集传输***(400)与所述工控***(301)相连，并将采集和分析数据传输到环保平台(500)。

2.如权利要求1所述的双通道多组分烟气排放在线监测***，其特征在于，所述样气取样装置(101)包含有不锈钢外罩，在不锈钢外罩内设有粉尘过滤器、调温控加热器、控制阀，所述粉尘过滤器外包覆有石棉夹层保温罩；

所述粉尘过滤器包含有叠加式填料及微孔过滤器，微孔过滤器的孔径由内向外逐级递增，内孔过滤精度为0.8μm～1.0μm，外孔过滤精度为2μm～3μm。

3.如权利要求2所述的双通道多组分烟气排放在线监测***，其特征在于，所述调温控加热器设有加热棒并配有PT100铂电阻和第一温控仪；

所述控制阀包括采样控制阀，所述采样控制阀采用两位三通控制阀并分别连接样气采样管路和所述检测***(200)。

4.如权利要求3所述的双通道多组分烟气排放在线监测***，其特征在于，所述样气取样装置(101)与反吹***(110)相连，所述反吹***(110)用于提供无油无水无尘且压力范围为0.4MPa～0.7MPa的反吹气；

所述反吹***(110)包含有气体储罐(111)、空压机(112)和反吹控制阀，所述气体储罐(111)与所述样气取样装置(101)相连。

5.如权利要求1所述的双通道多组分烟气排放在线监测***，其特征在于，所述高温伴热管线(105)包含电伴热管、铂金电阻传感器和第一温控仪，所述电伴热管包含有聚偏氟乙烯材质管道以及包覆在所述聚偏氟乙烯材质管道外的恒功率电热带，在恒功率电热带外包镀镍铜丝屏蔽铠装护层，所述第一温控仪根据所述铂金电阻传感器的监测数据对所述恒功率电热带进行PID控温；

所述高温伴热管线(105)与所述双通道流量-压力平衡控制***(106)之间设有取样泵，所述取样泵为高温隔膜泵，所述取样泵接触气体的部件材料为PTFE。

6.如权利要求1所述的双通道多组分烟气排放在线监测***，其特征在于，所述紫外差分吸收光谱分析仪(201)采用二极管阵列检测、全光谱分析、光纤传输实现所述双通道流量-压力平衡控制***(106)第一路输出废气中NOx气体浓度的实时测量；

所述气相色谱分析仪(202)采用气相色谱-氢火焰离子检测技术对所述双通道流量-压力平衡控制***(106)第二路输出废气中的VOCs组分浓度进行检测分析。

7.如权利要求4所述的双通道多组分烟气排放在线监测***，其特征在于，所述气源***(210)包含有氢气气源(211)、零气气源(212)、氮气气源(214)、标气气源(213)的一种或者多种；

所述零气气源(212)与所述反吹***(110)相连。

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