气体在线监测

VOCs在线监测系统


1、系统特色

1.1仪器技术
针对有组织排放非甲烷总烃和苯系物的在线监测,采用GC-FID法。该法充分结合了气相色谱法和FID检测器的优点,测量准确,灵敏度高,样品浓度较高条件下无损耗,长时间稳定性好,寿命长,且对所有的VOCs均有响应。

1.2预处理技术
针对废气排放工况多样的特点,我司预处理选用电子制冷技术路线,通过将制冷气路的温度降至露点,水汽充分凝结,并通过蠕动泵将液体排出,使检测气体达到标干状态。有效提高检测数据准确性,延长检测器寿命。系统采用高温法进行样品的传输,保证气体从烟囱到检测设备无水汽凝结,避免管路堵塞。样品通过冷凝后进入到色谱系统进行分析检测,得到分析检测结果。同时样品前处理系统还具有两级样品过滤模块,有效的避免样品中的颗粒物组份对分析系统的影响,延长仪器的使用寿命。

2系统架构
系统主要由温压流检测仪、采样探头、伴热管线、预处理单元、VOCs分析仪、电控单元组成,测量时样气由机柜内的真空泵抽取,经由采样探头、高温伴热管线、除尘过滤器后通入VOCs分析仪进行测量。
数据采集与处理子系统由控制主机和系统监测软件构成,用于监测和汇总温度、压力、流量、湿度和气体浓度信息及工作状态信息,同时生成报表、存储数据、记录历史数据、与环保部门联网通信等功能。

           

3.主要仪器性能和工作原理

3.1核心分析仪-色谱分析仪

测量原理:
气相色谱分析技术
监测系统核心分析仪为在线色谱分析仪,其技术路线采用国家标准规定的气相色谱法(FID检测器),具有技术先进和准确可靠的优点。
该系统采用120℃高温伴热,双阀双柱单氢火焰离子化检测器(FID)技术进行甲烷/非甲烷总烃和苯系物的检测。

3.1.1分析仪检测流程
分析仪检测流程主要包括采样、注样和分析、反吹几个步骤。
Ø 采样
本仪器内置两种采样模式,分别用于固定污染源废气和仪器校准,两种模式均采用定量环进行定体积采样,采样结束后均与烟气压力平衡。测量固定污染源废气时,仪器以进口泵作为采样动力冲洗定量环并进行定体积采集。仪器进行零气或标气校准时,采用正压标气或零气冲洗定量环并进行定体积采样。
Ø 注样和分析
十通阀和六通阀通过气缸驱动从一个状态切换到另外一个状态,将载气引入定量环回路上。载气流过定量环,将样品分别注入到空柱和色谱柱内进行分离。
Ø 反吹
当待测物检出后,十通阀切换,流经色谱柱的载气的方向已倒转,高沸点物质被反吹出色谱柱外,而不被FID检测。为了缩短循环时间,每一测量循环进行的同时进行下一循环分析所需的样品采集。
3.1.2分析仪特点及优势
Ø 采用EPC技术进行载气压力控制,控压精确稳定,控压精度优于±0.05kPa。
Ø 采用EFC技术进行氢气和空气流量控制,控流精度优于0.5%F.S.。
Ø 柱箱控制精度优于±0.1℃。
Ø 采用低维护的隔膜泵和定量环进行定体积采样。
Ø 采用进口VALCO十通阀/六通阀,维护量低,使用寿命长。
Ø 采用双柱并联反吹技术分析非甲烷总烃,减少峰展宽,缩短分析时间;
非甲烷总烃的分析时间控制在1.5min以内,苯系物分析时间控制在20min以内,可以快速反映非甲烷总烃和苯系物浓度的变化,保证了监测结果的实时性;
Ø FID检测器具有自动点火和温度判断功能,FID火焰熄灭后自动关闭氢气和空气流量,保证系统安全;
Ø 全热法设计,适用于高温高湿高浓度苛刻工况,有效减少样品的损失,保证数据的正确可靠;
Ø 采用微型的FID检测器,灵敏度高于常规的FID检测器。
Ø 内置标准工业PC机,高清晰彩色液晶触摸显示屏,采用优秀的人机交互控制软件界面,基于微软视窗操作系统,可实现全系统的自动无人运行。用触摸屏可完成所有的维护及诊断功能操作,还可对仪器参数和分析方法进行编辑和设置,可实时显示仪器运行状态、色谱图及结果等。自动存储数据及图谱,储存时间长达(6~8)年。
Ø 19’’标准机箱,结构紧凑,可与同类型仪器集成安装于立式机柜,占地小,日常维护和操作方便。

3.2核心分析仪-技术指标
在线色谱分析仪可以在恶劣的环境下长期安全运行,技术指标如下:
Ø 性能和设计数据 Ø 单位 Ø 数据
Ø 量程 Ø ppm Ø 甲烷(0.1-1000)ppm
Ø 非甲烷总烃(0.05-100)ppm/(1-10000)ppm
Ø 苯系物(0-10000)ppm
Ø 检测器 Ø - Ø 高灵敏度FID检测器
Ø 检出限 Ø ppm Ø 甲烷:0.1ppm
Ø 非甲烷总烃:0.05ppm
Ø 苯:0.1ppm
Ø 分析周期 Ø min Ø ≤4.0min(甲烷非甲烷总烃)
Ø <20min(苯系物)
Ø 重现性 Ø % Ø <3%
Ø 气体消耗 Ø ml/min Ø 零级空气:200mL/min;
Ø 氢气:20mL/min;
Ø 氮气:20 mL/min
Ø 采样方法 Ø ---- Ø 抽取式+全程高温伴热
Ø 分析方法 Ø ---- Ø 气相色谱法
环境温度限制 (5~35)℃
输出信号型式 ---- RS232、4-20mA
尺寸 ---- 19’’标准机箱,高度5U
功能:液晶显示,可自诊断报警、自动测量
 

3.3系统采样与处理单元
系统采用完全抽取全高温的采样方式,探头按照国家规范安装在管道(或烟囱)的适当位置,经过定制长度的伴热管线采集管道中的气体,伴热管线温度伴热到120℃以上,并进行除尘后进入分析仪器分析气体成份。分析主流路由高温泵不间断采样,确保样气处于实时更新的状态,有效提高了系统响应时间。

3.4温压流采样一体机
工作环境温度:(-20~+50)℃
温度测量:
◆ 探头外壳材料:钛管
◆ 测量方法:铂金电阻法Pt100
◆ 测量范围:(0~400)℃
◆ 测量精度:≤±1℃
◆ 取样管长度:800 mm
◆ 输出信号型式:(4~20)mA,RS485
压力测量:
◆ 量程:±2KPa,±5KPa,±10KPa(可选)
◆ 测量方法:压力传感器
◆ 输出信号型式:(4~20)mA,RS485
流速测量:
◆ 皮托管材质:钛管
◆ 监测方法:差压测量法(皮托管法)
◆ 流速测量范围:(2~40)m/s(可根据买方需求定制)
◆ 最小检测流速:4m/s
◆ 取样管长度:800 mm
◆ 输出信号型式:(4~20)mA,RS485
3.5本地监控软件
本地监控软件完成气相色谱仪的控制、采集、数据管理、中心(或数采仪)通信的功能。
软件功能介绍
ü 实时数据监控和转换功能
◆ 实时数据采集及显示
◆ 屏幕实时显示测量值的干基值、湿基值和折算值。
◆ 屏幕画面能显示过程变量的实时数据和设备运行状态。
◆ 具备按照环保标准制表和打印日报、月报、年报表功能。
ü 数据的存储和检索功能
◆ 硬件能存储不低于2年以上的分钟数据报表、小时数据报表、日报表、月报表、系统报警记录和系统操作记录。
◆ 能够检索任意时间点的监测数据和任意时间段的报表。
◆ 统计污染物历史排放趋势
◆ 不同排放口,不同时间段排放量对比;
ü 监测参数设置功能
◆ 可设置各测量数据的报警阈值
◆ 可设置管道横断面面积
◆ 系统具有多级管理权限,可以根据需要设置管理权限和登陆密码。
ü 数据远传功能
◆ 选择合适数据远传单元,利用当地网络与环保局环保信息平台通信,上报监测数据
ü 与企业内部DCS联网
◆ 与DCS联网单元结合,向企业内部的DCS输送浓度数据和报警信息。

4电源复合计算
序号 名称 功率
1 温压流 50W
2 采样探头 250W
3 伴热管线 1500W
4 在线色谱分析仪 1000W
5 电子制冷 50W
6 采样泵 50W
7 空气发生器 350W
8 工控触摸一体机 250W
9 氢气发生器 300W
合计功耗 3800W

5系统配置清单
系统主要设备清单如下:
序号 设备名称 主要技术规格
1 在线色谱分析仪 用途:非甲烷总烃+苯系物自动监测分析;
监测项目:有组织排放非甲烷总烃和苯系物;
分析方法:气相色谱法;
检测器:FID;
量程:0.1-100/1-1000/10-10000ppm(可定制);
检出限:甲烷:0.1ppm
非甲烷总烃:0.05ppm
苯:0.1ppm;
分析周期:非甲烷<1.5min;苯系物<20min。
重现性:RSD<3%;
工作电压:AC220V±10%、50Hz;
工作环境:(5~35)℃;
通讯方式:RS232/RS 485、以太网、4~20mA;
校准方式:通过标准浓度气体进行校准;
气体消耗:零级空气:200mL/min;氢气:20mL/min;
具有液晶显示,可自诊断报警、自动测量功能。
2 温压流采样一体机 工作温度:-20℃~+50℃;
防护等级:IP65;
重量:主机4.5kg,皮托管5kg;
安装方式:焊接法兰对接;
流速:(2-30)m/s;
压差:(0-300)Pa;
压力:±5KPa;
示值误差:±2%,适用于流速>3mm时,响应时间:≤10s;
电压24VDC±5%,电流≥1A;
模拟输出:(4-20)mA.;
数字接口:RS485。
3 伴热管线 管线长度:定制;
传输管材质:聚四氟乙烯管;
加热温度:最高200℃;
伴热管线内径:6mm;
伴热管供电:220VAC±10%、50Hz;
功率:30W/m;
测温原件:PT100。
4 空气发生器 空气质量:干燥、无油、三级净化洁净气体;
输出流量:空气:0-2000 ml∕min;
输出压力:空气:0-0.5Mpa(出厂设定0.4Mpa);
工作电源:220V±10%﹔50HZ±5%;
最大功率:300W;
环境条件:环境湿度:10-40℃﹔相对湿度:≤85%﹔无大量粉尘及腐蚀性气体。
5 氢气发生器 氢气纯度:>99.999%;
输出流量:氢气:0-300ml∕min;
输出压力:氢气:0-0.4Mpa(出厂设定0.3Mpa);
工作电源:220V±10%﹔50HZ±5%;
最大功率:300W;
环境条件:环境湿度:10-40℃﹔相对湿度:≤85%﹔无大量粉尘及腐蚀性气体。
6 有机废气在线监测软件  
7 工控机单元 供电电压:AC220V±10%;
外形尺寸:482mm(宽)×177mm(高)×470.4mm(深);
净重:15.3kg;
显示器:宏基17寸;
CPU:酷睿双核;
内存:2G;
系统:Windows XP及以上;
硬盘:250G;
接口:RS232、以太网。
8 标准气体 组分:甲烷和丙烷混合标气;
浓度:100ppm;
体积:8L;
苯,甲苯,二甲苯等;浓度:10ppm;
体积:8L。
9 机柜 外形尺寸:2000*600*900mm;
防护等级:IP54。
 

6运营维护
为确保仪器正常运行,本节介绍了应进行的定期保养。由于使用情况和环境条件差别很大,仪器的器件应经常检查,并需要制定适当的维护计划。下表是对连续使用GC-3000色谱仪所建议的维护工作频率总览:
维护计划表:
时间(小时) 工作 频率 所需物质
0.5-3 校准 1x每两星期到1x每月 标准气体,用于提高校准速度的动态校准仪
0.1 样品微灰尘过滤器的更换 1×每两个月 Teflon过滤器
0.1 从通风器中除去灰尘 1×每两个月 干抹布
0.5 更换气体过滤器 1×每年 仪器内部过滤器
2 清洁十通阀/六通阀 1×每年 只能由经过培训的专业人士完成
1 更新外部采样管 1×每年 PTFE或Teflon管
1 硬件优化 1×每年 只能由经过培训的专业人士完成
2 清洁内部气体管 1×每两年 VICI不锈钢管、PTFE管
  数据通信费用 4x每年 流量
  软件升级 1次每年 研发、人工升级
 

Copyright © 2014-2019 福建碧霞环保科技有限公司版权所有 闽ICP备17013694号