涂料制造VOC在线连续检测系统

一、产品介绍

挥发性有机化合物（VOCS）是指沸点在 50℃～260℃之间、室温下饱和蒸气压过 133Pa 的易挥发性化合物，其主要成分为烷类、苯系物、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他化合物等，它的成分复杂，所表现出的毒性、刺激性、致癌作用对人类健康造成较大的影响。根据贵方提供的监测需求，山东新泽仪器开发的 TK-1200 污染源挥发性有机物在线监测系统采用*的全程伴热预处理+在线色谱技术+火焰离子检测法（FID），主要应用于对各种工业污染源排放有机物的实时监测，本系列在线气相色谱分析仪采用国际*技术，性能稳定可靠，自动化程度高，检测范围宽，能够测量 VOCS、烃（THC）、非甲烷烃（NMHC）、苯及苯系物等多项参数，对 VOCS 的浓度和排放率进行连续、实时地跟踪监控，并将所有的监测参数传输至工控机软件和用户 DCS 系统，可通过数采仪与环保部门的数据系统通讯。系统设备放置在分析小屋内，操作和维护方便，具有现场数据实时传送、远程故障诊断等功能，实现了工作现场的无人值守。整套系统结构简单，模块化设计，稳定性强，运行成本低。

二、 测量项目

测量参数：VOCS 气态污染物、O2、温度、压力、流速（流量）、湿度；

三、系统特点 

1、配有触摸屏，菜单式操作，进行不同的配置可实现 VOCs 组份浓度，甲烷/非甲烷烃浓度及治理前后对比分析；

2、采用气相色谱监测方法，符合*标准，分析周期短，测量准确；

3、系统可实现零点和量程自动校验功能（切换标气方式）； 

4、采样探头至分析仪表的流路采用全程 125 度伴热，没有任何的冷点；

5、样品无吸附，无堵塞现象；整个流路和部件材料适用高温、焦油、高压、高腐蚀等多种混合组份的恶劣工况，防止堵塞和腐蚀。 

6、微电脑和系统控制软件，序列运行全自动监测分析环境空气中 C2-C12 挥发性有机污染物；

7、系统具有运行和报警、连锁并实现反吹、等功能，保证统长时间运行，同时拥有自诊断功能，减少了维护工作量和成本。 

四、系统组成 

TK-1200挥发性有机物在线监测系统由气态污染物监测子系统3100型在线气相色谱仪（非甲烷烃（NMHC）&苯系物）、烟气参数监测子系统SVPT-100型皮托管(温度、压力、流速)和SSD-100湿度仪、系统控制及数据采集处理子系统、校准与辅助子系统四个基本部分组成。具体介绍如下：

 

TK-1200污染源挥发性有机物在线监测系统安装场景示意图

 

本系统由置于烟囱或烟道上的采样探头、伴热管和温压流一体化探头及湿度探头，以及置于小屋中的控制机柜、标气和气体发生器组成。

采样探头负责烟气采样，内置陶瓷滤芯用于过滤烟气中的粉尘。

伴热管线高温伴热避免烟气中水蒸气冷凝。 

温压流用于测量烟囱或烟道内烟气的温度、压力和流速。 

湿度仪用于测量烟囱或烟道内烟气的湿度。 

控制机柜内置电控单元、工控机、加热盒、高温泵等。 

标气用于校准分析仪表，零气发生器、氢气发生器、高纯氮气瓶提供气源。 

空压机产生压缩空气，用于对伴热管线、采样探头、温压流进行定期反吹。

五、系统各部分介绍

 

1 、采样系统介绍

 

针对该工况特点对 VOC 进行在线分析监测，系统采用全程高温法进行样品的传输。从探头、伴热管线到分析仪器内部均采用 125℃以上高温伴热，保证测量组分无损失。高温伴热的样品直接进入到色谱系统进行分析检测，得到分析检测结果。采用高温伴热采样系统，还可以有效的避免样品中的水蒸气冷凝，从而导致样品组分的损失。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分对分析系统的影响，延长仪器的使用寿命。

 

1.1 烟气气体污染物采样器

图 1-1 高温采样探头

7.1.2 伴热管线介绍

伴热采样复合管是环保监测系统中在线分析成套系统的重要部件，它是由一组耐腐蚀高性能氟树脂导管平行敷设特种恒功率伴热管及各种电线，外加玻纤保温层，*经过聚氯乙烯(PVC)为保护外套复合而成。

 

恒功率伴热的自动限温功能，可以保证采样管内维持一定的恒温，保证采集样品与初始值保持基本一致，*终确保系统连续、正确的采集样气。根据采集样气的成份、温度等实际情况，采样导管可以选用不同材质，电热带可以根据用户选型选用高、中、低温的产品，另外根据功能配置各种导线等。

采样：可组合多种类型、材质的采样管；

伴热：自调功率，自动补偿，伴热保温，高效绝热； 

1.3 主要参数

涂料制造VOC在线连续检测系统

" 本系统具有自动诊断功能，加热管温度、系统流量等都有保护和报警，能让用户及时知道系统的工作状况，马上处理）。"

2 气态污染物监测子系统 

2.1 色谱分析仪表

3100 在线气相色谱仪外观图

 

2.2 色谱分离基本原理

多组分的混合气体通过色谱柱时，被色谱柱内的固定相所吸附，由于气体分子种类不同，被固定相吸附的程度也不同，因而通过柱子的速度产生差异，在柱出口处就发生了混合气体被分离成各个组分的现象，这种采用色谱柱和检测器对混合气体先分离、后检测的定性、定量的分析方法叫做气相色谱分析法（图 1）。

 

图 1

 

根据需要测量的气体选用不同的色谱柱，被测样气进入色谱柱后，分离出被测气体，以相应的时间差送入检测器监测被测气体。甲烷、非甲烷烃分析仪，采用色谱柱技术分理出CH4气体送入氢火焰离子检测器分析CH4浓度，其他的气体送入氢火焰离子检测器监测非甲烷烃类气体浓度（图2）。

图 2

 

2.3 FID 的工作原理 

3100采用气相色谱法原理，采用三个定量环、一个六通阀、两个十通阀、一根分离甲烷的色谱柱、一根烃色谱柱、一根分离苯系物的色谱柱，两个FID检测器的解决方案。在确保各项性能指标均达到*标准的前提下，实现较高的测试。具体的工作原理主要是通过泵将样品抽到定量环中定量，六通阀和十通阀同时切换，烃定量环中的样品快速通过烃柱到达FID检测器，测定烃浓度，甲烷定量环中的样品通过填充柱，样品在填充柱中分离，甲烷经过填充柱到达FID，测定甲烷浓度，苯系物通过预柱和分析柱分离，然后六通阀和十通阀同时切换至原始位置，利用反吹的方式将仍滞留在填充柱中的非甲烷烃通吹扫至出口，利用反吹的方式将预柱中比苯系物沸点高的误差吹扫至出口，完成检测。通过烃和甲烷含量的差值计算得到非甲烷烃的含量，极大缩短分析周期。烃检出限为0.03 mg/m3，甲烷检出限为0.03 mg/m3，可以满足标准HJ/T38的要求。苯检出限为0.2 mg/m3，甲苯检出限为0.3 mg/m3，乙苯检出限为0.3 mg/m3，对二甲苯检出限为0.3 mg/m3，间二苯检出限为0.3 mg/m3，邻二甲苯检出限为0.3mg/m3，1,3,5-三甲苯检出限为0.3 mg/m3，对苯乙烯检出限为0.3 mg/m3，1,2,4-三甲苯检出限为0.3 mg/m3，1,2,3-三甲苯检出限为0.3 mg/m3。

2.4 FID 气相色谱仪特点 

对 FID 检测器进行重新设计加工，提高检测器的灵敏度水平； 

的电子压力控制单元，优化流路控制和温度控制，提高分析精度； 

实时环境温度和压力补偿，适应多种环境条件； 

特殊的阀箱设计，既支持固定污染源废气，也支持环境空气； 

自动校准功能，可设定周期性自动校准和质量控制点；

响应时间短，分析时间短；

支持一台仪器对多个工况点实施循环监测； 

实现模块化设计和功能化区块，可根据客户需求定制功能模块； 

内置工控机，触摸屏设计，支持 web 远程操作； 

支持与前段各种前处理设备信号对接；

数据输出支持与工控机连接。 

2.5 技术参数 

测量原理：气相色谱法

检测器：氢火焰离子化检测器（FID）

分辨率：0.01ppm

量程：甲烷（0-1000ppm）；非甲烷烃（0-1000ppm）；苯系物（0-1000ppm）；

检出限：甲烷≤0.01ppm；非甲烷烃≤0.01ppm；苯系物≤0.05ppm

基线漂移：≤5 ×10-12A（30min）

重复性： RSD7≤2%F.S.

量程漂移：≤3%F.S.

分析周期：2min-20min（可选）

色谱柱：支持填充柱，毛细血管柱；

柱箱温度稳定性：＜0.5℃

阀类型：高温转阀 温度＜200℃

气路接口：1/8″不锈钢卡套螺纹接头 

样气输入流量：200ml/min

氢气输入参数：H2，≥99.999%，（0.30±0.01）MPa

空气输入参数：除烃空气，≥99.999%，（0.30±0.01）MPa

载气输入参数：N2≥99.999%，（0.30±0.01）MPa

辅助气输入参数：无油压缩空气 0.45～0.6MPa

远程控制：支持，可做参数设定、图谱处理、校准；

供电要求： 220VAC±10%，50Hz  500W

通讯方式：RS232、以太网

人机界面：触摸液晶屏 

工作环境：温度：5-35℃；湿度：20-90%RH

仪器尺寸：19 英寸标准机箱，高度 6U，（430×266.7×633）mm（W×H×D） 

约 25kg

3 烟气参数监测子系统 

3.1 烟气温压流一体化监测仪 

温压流一体化监测仪拥有高精度微差压/静压传感器，同时配备反吹单元，是专门针对烟气排放连续监测的高粉尘、高温、高湿环境而开发的一体化温度、压力、流速监测仪，符合*相关标准的要求，可以用于烟气排放监测系统(CEMS)进行烟气温度、压力、流速及流量的实时连续测量。 

3.2 测量原理

温压流一体化测量装置的结构主要包括微差压变送器、静压传感器、热电阻（或热电偶）、皮托管、控制单元、反吹单元、显示单元、数据传输单元等。其测量原理是：一次取压元件采用传统的皮托管测量方式。皮托管内外表面均做了特殊处理，可有效避免烟气腐蚀并减少粉尘粘附。反吹单元主要用于脏污气体（如锅炉排放的烟气）测量时的系统反吹。温压流一体机采用高精密微差压变送器，自动调零，自动反吹，反吹保护，数据上传与显示等功能; 

3.3 温度压力流速监测仪优势 

实时测量温度、压力、流速，并通过 4-20mA 模拟信号输出； 

流速检测可达 2-40m/s； 

采用高精密微差压变送器，自动零点校准，可灵活配置变送器维修更方便，良好的人机交互界面。 

可适应高粉尘、高温、高湿等烟气场合； 

流速测量精度高、可靠性好、可长期连续工作； 

自身配备自动反吹单元，可定时反吹皮托管内的颗粒物；具备反吹保护功能；

结构紧凑，可直接安装在管道上；

3.4 技术指标

3.4.1 烟气流速监测仪

量程 ：0-40m/s  0-15.5m/s 可订制

测量精度：≤±2%F.S.

分析方法：皮托管法 

环境温度限制 (*低/*) ：-40～60℃

电源：220±10%VAC

仪用空气要求：0.4Mpa 以上，无油无水

响应时间：<1s；

输出信号：4~20mA；

皮托管材质：不锈钢；

反吹单元：自动反吹，自动调零； 

皮托管插入长度：500~1700mm 可选（订制）；

压力变送器量程：-10~10kPa、 *小±200Pa 或其它订制量程；

介质温度范围：-40~500℃；

3.4.2 烟气压力监测仪

量程(高/低) ：±10Kpa

测量精度：≤±2%

分析方法：静压传感器 

环境温度限制 (*低/*)：-40～60℃

用电量：5w

输出信号型式：（4～20）mA

3.4.3 温度监测仪

量程 ：0-300℃

测量精度：≤±2%

分析方法： 热电阻（或热电偶）

环境温度限制 (*低/*)：-40～60℃

用电量：2W 

输出信号型式： （4～20）mA

lm

涂料制造VOC在线连续检测系统

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