本發(fā)明涉及一種廢氣中總烴在線稀釋監(jiān)測(cè)方法。
背景技術(shù)：
石化等行業(yè)中的高含烴廢氣在處理過程中需要快速準(zhǔn)確的獲取氣總烴濃度，為后續(xù)處理設(shè)施提供數(shù)據(jù)支持。而目前常見的在線氣體中總烴濃度監(jiān)測(cè)裝置或系統(tǒng)，多為針對(duì)環(huán)境或者固定污染源排放的廢氣中總烴濃度監(jiān)測(cè)，據(jù)尹天亞等人在《石油化工廢氣總烴分析方法研究》(《當(dāng)代化工》，2011年第40卷第2期：209-211)一文中的報(bào)道，因此監(jiān)測(cè)范圍通常小于100000mg/m3(以甲烷計(jì)，下同)，沒有考慮大范圍濃度變化特別是應(yīng)對(duì)高濃度總烴濃度氣體的沖擊的需求，因有時(shí)由于突發(fā)泄漏會(huì)產(chǎn)生高濃度甚至100％體積濃度的烴類氣體沖擊，如不加考慮可能會(huì)產(chǎn)生檢測(cè)器測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性降低甚至檢測(cè)器熄火等問題，影響監(jiān)測(cè)效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有監(jiān)測(cè)技術(shù)響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)、且無法監(jiān)測(cè)大范圍總烴濃度波動(dòng)的問題，提供一種新的廢氣中總烴在線稀釋監(jiān)測(cè)方法。該方法具有可以監(jiān)測(cè)大范圍總烴濃度波動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種廢氣中總烴在線稀釋監(jiān)測(cè)方法，管道內(nèi)的廢氣氣體(1)通過采樣口經(jīng)過球閥后沿氣體管路被大流量采樣泵(2)抽吸，然后進(jìn)入三通閥(3)，大部分氣體樣品經(jīng)過帶有控制器的流量計(jì)(9)被排回廢氣管道，剩余氣體樣品再先后經(jīng)過三通閥(4)和三通閥(6)后送入氫火焰離子化檢測(cè)器檢測(cè)，同時(shí)外部的壓縮空氣作為稀釋氣體經(jīng)過流量計(jì)(8)后連接在三通閥(4)上，三通閥(6)的另一出口連接回廢氣管道；當(dāng)氫火焰離子化檢測(cè)器分析得到的廢氣中總烴濃度較低時(shí)，控制系統(tǒng)控制各個(gè)閥門的開關(guān)以及流量計(jì)的開度，使得廢氣氣體樣品被大流量采樣泵抽吸后，以較高的線速度保障了采樣管道中的消耗時(shí)間較少，同時(shí)流量計(jì)(9)控制開度將大部分的樣品氣體排回廢氣管道，僅讓與檢測(cè)器的允許進(jìn)樣量相適合的樣品氣體進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，并保證進(jìn)入檢測(cè)器的樣品氣體為未經(jīng)稀釋的原始?xì)怏w濃度，以保障檢測(cè)的靈敏度；當(dāng)氫火焰離子化檢測(cè)器分析得到的廢氣中總烴濃度升高并超過預(yù)設(shè)濃度值時(shí)，控制系統(tǒng)通過流量計(jì)(8)控制作為稀釋氣體的壓縮空氣以一定的流量進(jìn)入三通閥(4)與樣品氣體混合，再通過三通閥(6)排出大部分的混合氣體返回廢氣管道，從而保證在進(jìn)入檢測(cè)器的氣體的體積流速不變的前提下，進(jìn)入檢測(cè)器的氣體中的總烴的質(zhì)量流速不超過儀器的線性以及避免熄火的設(shè)計(jì)要求，保障了檢測(cè)的響應(yīng)速度、又較好的協(xié)調(diào)了低濃度氣體樣品的檢測(cè)靈敏度與高濃度氣體樣品的檢測(cè)上限的檢測(cè)要求。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，采用大流量采樣泵在采樣口到檢測(cè)儀之間的采樣管路段獲取較高的線速度，縮短響應(yīng)時(shí)間，采樣泵的流速不低于6l/min，線速度不低于8m/s。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，根據(jù)檢測(cè)器測(cè)定的氣體樣品中的濃度值確定是否開啟稀釋功能以及稀釋比例的大小。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，氣路系統(tǒng)中的流量計(jì)均為帶有控制器的流量測(cè)量與控制綜合單元。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在非稀釋狀態(tài)下采用三通閥與流量計(jì)的配合將大部分的原始?xì)怏w樣品返回廢氣管道，即保障了進(jìn)入檢測(cè)器的氣體流量符合檢測(cè)器的設(shè)計(jì)要求，又保護(hù)了環(huán)境。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在稀釋狀態(tài)下采用三通閥與流量計(jì)的配合將大部分的稀釋后氣體樣品返回廢氣管道，即保障了進(jìn)入檢測(cè)器的氣體流量符合檢測(cè)器的設(shè)計(jì)要求，又保護(hù)了環(huán)境。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，稀釋比例的計(jì)算依據(jù)檢測(cè)器的線性范圍需要以及防止熄火的設(shè)計(jì)要求確定。
上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，稀釋比例控制在10～30倍范圍內(nèi)。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)和無法兼顧總烴濃度大范圍波動(dòng)時(shí)候的監(jiān)測(cè)靈敏度與檢測(cè)上限的缺點(diǎn)，采用本發(fā)明的方法，具有響應(yīng)時(shí)間短、可以兼顧低濃度時(shí)的檢測(cè)靈敏度和高濃度時(shí)的檢測(cè)上限問題，可用于廢氣中總烴在線稀釋監(jiān)測(cè)中。
附圖說明
圖1為本發(fā)明所述方法的氣路連接示意圖。
圖1中，1為管道中廢氣；2為大流量采樣泵；3、4、6為三通閥；5為帶有內(nèi)置小流量采樣泵的氫火焰離子化檢測(cè)器(fid)；7～9為流量計(jì)。
下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
【實(shí)施例1】
一種廢氣中總烴在線稀釋監(jiān)測(cè)方法，氣路連接如圖1所示，管道內(nèi)的廢氣氣體1通過采樣口經(jīng)過球閥后沿氣體管路被大流量采樣泵2抽吸，然后進(jìn)入三通閥3，大部分氣體樣品經(jīng)過帶有控制器的流量計(jì)9被排回廢氣管道，剩余氣體樣品再先后經(jīng)過三通閥4和三通閥6后送入氫火焰離子化檢測(cè)器(fid)檢測(cè)，同時(shí)外部的壓縮空氣作為稀釋氣體經(jīng)過流量計(jì)8后連接在三通閥4上，三通閥6的另一出口連接回廢氣管道。圖中所述氣體采樣的管路除三通閥6到fid檢測(cè)器一段為內(nèi)徑1mm之外均為內(nèi)徑4mm的不銹鋼管路，其中采樣口到采樣泵2之間長(zhǎng)度為2m，采樣泵2經(jīng)三通閥3、三通閥4到三通閥6的長(zhǎng)度為1.2m，三通閥6到fid檢測(cè)器的長(zhǎng)度為0.4m，大流量采樣泵的工作流量為7l/min，廢氣管道內(nèi)的表壓為5kpa，壓縮空氣的初始?jí)毫?.2mpa，所選fid檢測(cè)器的設(shè)計(jì)進(jìn)樣流量為0.35l/min，fid檢測(cè)器在樣品進(jìn)樣流量為0.35l/min的情況下，當(dāng)樣品中總烴體積濃度達(dá)到40000mg/m3時(shí)線性變差，當(dāng)樣品中總烴體積濃度達(dá)到50000mg/m3時(shí)熄火。
當(dāng)檢測(cè)器分析得到的廢氣中總烴濃度低于設(shè)定值，如30000mg/m3時(shí)，控制系統(tǒng)控制各個(gè)閥門的開關(guān)以及流量計(jì)的開度，使得廢氣氣體樣品被大流量采樣泵以7l/min抽吸后，以較高的線速度進(jìn)入三通閥3，保障了采樣管道中的消耗時(shí)間較少，根據(jù)計(jì)算此段消耗的時(shí)間為0.2s，同時(shí)流量計(jì)9控制開度將大部分樣品氣體以6.65l/min排回廢氣管道，僅讓與檢測(cè)器的允許進(jìn)樣量相適合的樣品氣體以0.35l/min通過三通閥3、三通閥4和三通閥6進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)流量和管道內(nèi)徑可以計(jì)算得此段消耗時(shí)間為1.6s，整個(gè)系統(tǒng)從采樣到檢測(cè)器獲得濃度數(shù)據(jù)的時(shí)間為1.8s。此時(shí)三通閥7和三通閥8均處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使得進(jìn)入檢測(cè)器的樣品氣體為未經(jīng)稀釋的原始?xì)怏w濃度，以保障檢測(cè)的靈敏度，一般可以達(dá)到1mg/m3。
當(dāng)檢測(cè)器分析得到的廢氣中總烴濃度升高并超過預(yù)設(shè)濃度值時(shí)，控制系統(tǒng)系統(tǒng)控制流量計(jì)8進(jìn)行一定程度的開啟，控制作為稀釋氣體的壓縮空氣以一定的流量進(jìn)入三通閥4與樣品氣體混合。如控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)器分析的數(shù)據(jù)超過30000mg/m3時(shí)，首先設(shè)定開啟10倍稀釋，則流量計(jì)8控制進(jìn)入的稀釋氣體的量為3.15l/min，與0.35l/min的原始樣品氣體在0.4m的管道中充分混合后，再通過三通閥6設(shè)定排出3.15l/min的混合氣體返回廢氣管道，從而保證在進(jìn)入檢測(cè)器的氣體的體積流速為0.35l/min不變的前提下，進(jìn)入檢測(cè)器的氣體中的總烴的質(zhì)量流速降低了10倍，以保障進(jìn)入檢測(cè)器的氣體濃度不超過儀器的線性以及避免熄火等設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)將檢測(cè)器測(cè)得濃度數(shù)據(jù)乘以相應(yīng)的稀釋倍數(shù)，得到原始樣品氣體的真實(shí)數(shù)值。
【實(shí)施例2】
一種廢氣中總烴在線稀釋監(jiān)測(cè)方法，氣路連接如圖1所示，管道內(nèi)的廢氣氣體1通過采樣口經(jīng)過球閥后沿氣體管路被大流量采樣泵2抽吸，然后進(jìn)入三通閥3，大部分氣體樣品經(jīng)過帶有控制器的流量計(jì)9被排回廢氣管道，剩余氣體樣品再先后經(jīng)過三通閥4和三通閥6后送入氫火焰離子化檢測(cè)器檢測(cè)，同時(shí)外部的壓縮空氣作為稀釋氣體經(jīng)過流量計(jì)8后連接在三通閥4上，三通閥6的另一出口連接回廢氣管道。圖中所述氣體采樣的管路除三通閥6到fid檢測(cè)器一段為內(nèi)徑1mm之外均為內(nèi)徑4mm的不銹鋼管路，其中采樣口到采樣泵2之間長(zhǎng)度為10m，采樣泵2經(jīng)三通閥3、三通閥4到三通閥6的長(zhǎng)度為1.2m，三通閥6到fid檢測(cè)器的長(zhǎng)度為0.4m，大流量采樣泵的工作流量為7l/min，廢氣管道內(nèi)的表壓為5kpa，壓縮空氣的初始?jí)毫?.2mpa，所選fid檢測(cè)器的設(shè)計(jì)進(jìn)樣流量為0.35l/min，fid檢測(cè)器在樣品進(jìn)樣流量為0.35l/min的情況下，當(dāng)樣品中總烴體積濃度達(dá)到40000mg/m3時(shí)線性變差，當(dāng)樣品中總烴體積濃度達(dá)到50000mg/m3時(shí)熄火。
當(dāng)檢測(cè)器分析得到的廢氣中總烴濃度低于設(shè)定值，如30000mg/m3時(shí)，控制系統(tǒng)控制各個(gè)閥門的開關(guān)以及流量計(jì)的開度，使得廢氣氣體樣品被大流量采樣泵以7l/min抽吸后，以較高的線速度(9.3m/s)進(jìn)入三通閥3，保障了采樣管道中的消耗時(shí)間較少，根據(jù)計(jì)算此段消耗的時(shí)間為1.1s，同時(shí)流量計(jì)9控制開度將大部分樣品氣體以6.65l/min排回廢氣管道，僅讓與檢測(cè)器的允許進(jìn)樣量相適合的樣品氣體以0.35l/min通過三通閥3、三通閥4和三通閥6進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)流量和管道內(nèi)徑可以計(jì)算得此段消耗時(shí)間為1.6s，整個(gè)系統(tǒng)從采樣到檢測(cè)器獲得濃度數(shù)據(jù)的時(shí)間為2.7s。此時(shí)三通閥7和三通閥8均處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使得進(jìn)入檢測(cè)器的樣品氣體為未經(jīng)稀釋的原始?xì)怏w濃度，以保障檢測(cè)的靈敏度，一般可以達(dá)到1mg/m3。
當(dāng)檢測(cè)器分析得到的廢氣中總烴濃度升高并超過預(yù)設(shè)濃度值時(shí)，控制系統(tǒng)系統(tǒng)控制流量計(jì)8進(jìn)行一定程度的開啟，控制作為稀釋氣體的壓縮空氣以一定的流量進(jìn)入三通閥4與樣品氣體混合。如控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)器分析的數(shù)據(jù)超過30000mg/m3時(shí)，首先設(shè)定開啟10倍稀釋，則流量計(jì)8控制進(jìn)入的稀釋氣體的量為3.15l/min，與0.35l/min的原始樣品氣體在0.4m的管道中充分混合后，再通過三通閥6設(shè)定排出3.15l/min的混合氣體返回廢氣管道，從而保證在進(jìn)入檢測(cè)器的氣體的體積流速為0.35l/min不變的前提下，進(jìn)入檢測(cè)器的氣體中的總烴的質(zhì)量流速降低了10倍，以保障進(jìn)入檢測(cè)器的氣體濃度不超過儀器的線性以及避免熄火等設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)將檢測(cè)器測(cè)得濃度數(shù)據(jù)乘以相應(yīng)的稀釋倍數(shù)，得到原始樣品氣體的真實(shí)數(shù)值。
同理，當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)原始樣品氣體濃度超過300000mg/m3且小于600000mg/m3時(shí)，則相應(yīng)設(shè)定開啟20倍稀釋，以保障進(jìn)入檢測(cè)器的氣體濃度最大為30000mg/m3，不超過儀器的線性以及避免熄火等設(shè)計(jì)要求。
【實(shí)施例3】
一種廢氣中總烴在線稀釋監(jiān)測(cè)方法，氣路連接如圖1所示，管道內(nèi)的廢氣氣體1通過采樣口經(jīng)過球閥后沿氣體管路被大流量采樣泵2抽吸，然后進(jìn)入三通閥3，大部分氣體樣品經(jīng)過帶有控制器的流量計(jì)9被排回廢氣管道，剩余氣體樣品再先后經(jīng)過三通閥4和三通閥6后送入氫火焰離子化檢測(cè)器(fid)檢測(cè)，同時(shí)外部的壓縮空氣作為稀釋氣體經(jīng)過流量計(jì)8后連接在三通閥4上，三通閥6的另一出口連接回廢氣管道。圖中所述氣體采樣的管路除三通閥6到fid檢測(cè)器一段為內(nèi)徑1mm之外均為內(nèi)徑4mm的不銹鋼管路，其中采樣口到采樣泵2之間長(zhǎng)度為2m，采樣泵2經(jīng)三通閥3、三通閥4到三通閥6的長(zhǎng)度為1.2m，三通閥6到fid檢測(cè)器的長(zhǎng)度為0.4m，大流量采樣泵的工作流量為7l/min，廢氣管道內(nèi)的表壓為5kpa，壓縮空氣的初始?jí)毫?.2mpa，所選fid檢測(cè)器的設(shè)計(jì)進(jìn)樣流量為0.35l/min，fid檢測(cè)器在樣品進(jìn)樣流量為0.35l/min的情況下，當(dāng)樣品中總烴體積濃度達(dá)到40000mg/m3時(shí)線性變差，當(dāng)樣品中總烴體積濃度達(dá)到50000mg/m3時(shí)熄火。
當(dāng)檢測(cè)器分析得到的廢氣中總烴濃度低于設(shè)定值，如30000mg/m3時(shí)，控制系統(tǒng)控制各個(gè)閥門的開關(guān)以及流量計(jì)的開度，使得廢氣氣體樣品被大流量采樣泵以7l/min抽吸后，以較高的線速度進(jìn)入三通閥3，保障了采樣管道中的消耗時(shí)間較少，根據(jù)計(jì)算此段消耗的時(shí)間為0.2s，同時(shí)流量計(jì)9控制開度將大部分樣品氣體以6.65l/min排回廢氣管道，僅讓與檢測(cè)器的允許進(jìn)樣量相適合的樣品氣體以0.35l/min通過三通閥3、三通閥4和三通閥6進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)流量和管道內(nèi)徑可以計(jì)算得此段消耗時(shí)間為1.6s，整個(gè)系統(tǒng)從采樣到檢測(cè)器獲得濃度數(shù)據(jù)的時(shí)間為1.8s。此時(shí)三通閥7和三通閥8均處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使得進(jìn)入檢測(cè)器的樣品氣體為未經(jīng)稀釋的原始?xì)怏w濃度，以保障檢測(cè)的靈敏度，一般可以達(dá)到1mg/m3。
當(dāng)檢測(cè)器分析得到的廢氣中總烴濃度升高并超過預(yù)設(shè)濃度值時(shí)，控制系統(tǒng)系統(tǒng)控制流量計(jì)8進(jìn)行一定程度的開啟，控制作為稀釋氣體的壓縮空氣以一定的流量進(jìn)入三通閥4與樣品氣體混合。如控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)器分析的數(shù)據(jù)超過30000mg/m3時(shí)，首先設(shè)定開啟10倍稀釋，則流量計(jì)8控制進(jìn)入的稀釋氣體的量為3.15l/min，與0.35l/min的原始樣品氣體在0.4m的管道中充分混合后，再通過三通閥6設(shè)定排出3.15l/min的混合氣體返回廢氣管道，從而保證在進(jìn)入檢測(cè)器的氣體的體積流速為0.35l/min不變的前提下，進(jìn)入檢測(cè)器的氣體中的總烴的質(zhì)量流速降低了10倍，以保障進(jìn)入檢測(cè)器的氣體濃度不超過儀器的線性以及避免熄火等設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)將檢測(cè)器測(cè)得濃度數(shù)據(jù)乘以相應(yīng)的稀釋倍數(shù)，得到原始樣品氣體的真實(shí)數(shù)值。
同理，當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)原始樣品氣體濃度超過300000mg/m3且小于600000mg/m3時(shí)，則相應(yīng)設(shè)定開啟20倍稀釋，以保障進(jìn)入檢測(cè)器的氣體濃度最大為30000mg/m3，不超過儀器的線性以及避免熄火等設(shè)計(jì)要求。
當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)原始樣品氣體濃度超過600000mg/m3時(shí)，則相應(yīng)設(shè)定開啟30倍稀釋，這樣即便是在原始樣品氣體為100％烴類氣體時(shí)，如100％的甲烷，按標(biāo)準(zhǔn)狀況計(jì)算其濃度為714285mg/m3，采用本發(fā)明的技術(shù)，在30倍的稀釋情況下，保證了進(jìn)入檢測(cè)器的氣體濃度最大為23809mg/m3，不超過儀器的線性以及避免熄火等設(shè)計(jì)要求。
通過上述設(shè)計(jì)及控制過程，從而即保障了檢測(cè)的響應(yīng)速度、又較好的協(xié)調(diào)了低濃度氣體樣品的檢測(cè)靈敏度與高濃度氣體樣品的檢測(cè)上限的檢測(cè)要求。
【比較例1】
一種廢氣中總烴在線不稀釋監(jiān)測(cè)方法，氣路連接為管道內(nèi)的廢氣氣體通過采樣口經(jīng)過球閥后沿氣體管路被檢測(cè)器自帶的內(nèi)部小流量氣體泵抽吸，并被氫火焰離子化檢測(cè)器(fid)檢測(cè)。所述氣體采樣的管路，其中采樣口到檢測(cè)器入口之間的管路為內(nèi)徑4mm的不銹鋼管路，長(zhǎng)度為3m，廢氣管道內(nèi)的表壓為5kpa，所選fid檢測(cè)器的設(shè)計(jì)進(jìn)樣流量為0.35l/min，fid檢測(cè)器在樣品進(jìn)樣流量為0.35l/min的情況下，當(dāng)樣品中總烴體積濃度達(dá)到40000mg/m3時(shí)線性變差，當(dāng)樣品中總烴體積濃度達(dá)到50000mg/m3時(shí)熄火。
由此可知，管道內(nèi)廢氣由采樣口到檢測(cè)器的時(shí)間消耗，根據(jù)采樣流速0.35l/min和管道內(nèi)徑4mm及長(zhǎng)度3m可以算出為6s，用時(shí)較長(zhǎng)。
且當(dāng)管道廢氣中總烴濃度大于40000mg/m3時(shí)，進(jìn)入檢測(cè)器的樣品氣體為未經(jīng)稀釋的原始?xì)怏w濃度，檢測(cè)器的檢測(cè)結(jié)果的線性開始變差，檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性下降。
當(dāng)管道廢氣中總烴濃度大于50000mg/m3時(shí)，進(jìn)入檢測(cè)器的樣品氣體為未經(jīng)稀釋的原始?xì)怏w濃度，檢測(cè)器熄火，檢測(cè)過程終止。