VOCs浓度在线监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种在线监测装置，具体涉及一种VOCs浓度在线监测装置。
【背景技术】
[0002] VOCs是挥发性有机物（Volatile Organic Compounds)的英文缩写，根据世界卫生 组织（WTO)对其的定义，是指熔点低于室温而沸点在50°C ~260°C，而在常温下是以蒸汽形 式存在于空气中的一类有机物。
[0003] VOCs包括烷类、芳香烃类、酸酯类、醛类等，人为排放主要来源于生产生活中的不 完全燃烧过程和涉及有机产品挥发逸散过程的工业领域，例如石油化工产业、家具涂料工 业、印染工业等。VOCs造成的主要危害主要表现在三个方面：部分具有毒性和致癌性，会危 害到人体的健康，例如苯、甲苯、甲醛，会对人体造成很大伤害；参加光化学烟雾反应，形成 臭氧、过氧乙酰硝酸酯等；参与大气中二次气溶胶的形成，与PM2. 5的浓度异常密切相关。 因此，对工业生产中的VOCs排放进行治理和监测十分重要。
[0004] 目前用于对VOCs浓度进行检测的检测器主要有两种：氢火焰离子化气体检测器 (flame ionization detector，FID)和光离子化气体检测器（Photoionization Detector， PID)。氢火焰离子化气体检测器FID是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源，当有机气体 进入氢火焰，在高温下产生化学电离，对几乎所有挥发性的有机化合物均有响应，对所有烃 类化合物(碳数多3)的相对响应值几乎相等。光离子化气体检测器PID由具有特定辐射 能(如10. 6eV)的紫外光在电离室内对气体分子进行轰击，把气体中含有的有机气体电离成 带正电的离子和带负电的电子，在电场作用下形成电流，方法后得到输出信号，其在易燃易 爆物料的生产运输、化工物料泄漏、环境应急事故、痕量测量等领域有广泛应用。在气体分 析领域，气相色谱仪（Gas Chromatography，GC)是常用分析仪器，能将混合气体的各组分进 行分离、测量。VOCs检测器结合气相色谱法，作为气相色谱仪的检测器，可对混合气体VOCs 进行定性、定量检测。
[0005] 光离子化气体检测器PID的一个重要参数是校正系数CF，又称响应系数RF。不 同气体具有不同的校正系数CF，表征了光离子化气体检测器PID测量特定气体的灵敏度， CF值越低，灵敏度越高。不同的VOCs气体的CF值相差较大，因此光离子化气体检测器PID 在测量未知组分的气体时难以准确定量，另外对于某些电离电位较高的VOCs气体，常用 的10. 6eV的紫外光无法使其电离，需使用高能量的紫外灯。而氢火焰离子化气体检测器 FID是典型的质量型检测器，对几乎全部有机物均可响应且响应系数较稳定，定量检测气 体的总有机碳量（TOC)或总烃量（THC)有很好的效果。目前用于对VOCs进行定量测量的 方法主要有光离子化气体检测器FID直读法和气相色谱-氢火焰离子化气体检测器（gas chromatography-flame ionization detection，GC-FID)方法，氢火焰离子化气体检测 器FID直读法用于测量总烃量，而气相色谱-氢火焰离子化气体检测器GC-FID方法除可得 到VOCs总量外，还可对其中特定的组分进行定量测量。由于氢火焰离子化气体检测器FID 使用过程中需消耗氢气等气体，连续使用气瓶更换将过于频繁，同时进行气相色谱分析时， 需要进行富集以满足测量灵敏度的要求，目前的氢火焰离子化气体检测器FID或气相色 谱-氢火焰离子化气体检测器GC-FID主要用于离线检测，在线的气相色谱-光离子化气体 检测器（gas chromatography-Photoionization Detector，GC-PID)GC-PID监测系统也仅 能周期采样，但是不能实时监测。
[0006] 光离子化气体检测器PID与氢火焰离子化气体检测器FID相比，其重量轻、体积 小、灵敏度高、响应速度快，同时不需要载气或燃气，使用寿命长且本质安全，适用于进行实 时在线监测。而气相色谱-光离子化气体检测器GC-PID与气相色谱-氢火焰离子化气体 检测器GC-FID相似，也可进行VOCs总量测量和特定组分含量测量，但其气体样品不需经过 富集，可直接进样，减少了在预浓缩过程中引入的误差。以光离子化气体检测器PID作为检 测器的在线监测系统虽可实现实时检测，并且对于已知种类的单一气体或已知组分及其比 例的混合气体，光离子化气体检测器PID的检测结果可计算得到准确的VOCs总量以及其中 某一种或某一类气体的含量。但是对于组分未知的气体，光离子化气体检测器PID的检测 结果只能对VOCs的总量给出大致估计，不能准确定量检测。
[0007] 目前，对于未知组分的混合气体，尤其是在组分随生产工艺切换发生变化的应用 场合，对VOCs的实时在线监测和定量分析并无很好的解决方法。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是：提供一种对于未知组分的混合气体，能进行气体成份分析、定量 计算和实时在线监测的VOCs浓度在线监测装置，以克服现有技术的不足。
[0009] 为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种VOCs浓度在线监测装置，包括气 体取样单元、气体分析单元、VOCs实时检测单元和控制与数据处理单元，其创新点在于： 所述气体取样单元包括采样管； 所述气体分析单元包括定量管、第一控制阀、气相色谱仪和载气载入组件，所述采样 管、定量管、气相色谱仪和载气载入组件分别与第一控制阀相接通； 所述VOCs实时检测单元包括第二控制阀和气体检测器，所述第二控制阀与气体检测 器相接通； 所述控制与数据处理单元是工控机，所述气相色谱仪、气体检测器、第一控制阀、第二 控制阀和载气载入组件分别与工控机电气连接。
[0010] 在上述技术方案中，所述气体取样单元还包括气体处理装置和三通阀，采样管通 过气体处理装置与三通阀相接通；所述气体处理装置有两种结构方式，一种方式是包括分 体式且通过管路连接的去湿器和净化器，采样管与去湿器相接通，净化器与三通阀的第一 阀口相接通，另一种方式是集成式的去湿净化器，采样管通过去湿净化器与三通阀的第一 阀口相接通。
[0011] 在上述技术方案中，所述定量管的一端管口与第一控制阀的第一阀口相接通，且 定量管的另一端管口与第一控制阀的第四阀口相接通，第一控制阀的第二阀口与气相色谱 仪的进口相接通，第一控制阀的第三阀口与载气载入组件的出口相接通，第一控制阀的第 五阀口与三通阀的第二阀口相接通，第一控制阀的第六阀口与吸气栗的进气口相接通，吸 气栗的排气口与大气相连通。
[0012] 在上述技术方案中，所述载气载入组件包括依次相连通的载气罐、第一截止阀、第 一减压阀、第一流量调节阀和转子流量计，所述转子流量计的出口为载气载入组件的出口， 且转子流量计的出口与第一控制阀的第三阀口相接通。
[0013] 在上述技术方案中，所述VOCs实时检测单元还包括气体检测器定期标定组件，所 述第二控制阀的第一阀口与三通阀的第三阀口相接通，第二控制阀的第二阀口与气体检测 器的进口相接通，第二控制阀的第三阀口与气体检测器定期标定组件的出口相接通。
[0014] 在上述技术方案中，所述气体检测器定期标定组件包括零点空气瓶、标准气体配 气瓶、第二截止阀、第三截止阀、第二减压阀和第二流量调节阀，所述零点空气瓶通过第二 截止阀与第二减压阀的进口相接通，标准气体配气瓶通过第三截止阀与第二减压阀的进口 相接通，第二减压阀的出口与第二流量调节阀的进口相接通，第二流量调节阀的出口是气 体检测器定期标定组件的出口，且第二流量调节阀的出口与第二控制阀的第三阀口相连 通。
[0015] 在上述技术方案中，所述控制与数据处理单元是带有人机界面的工控机，所述气 相色谱仪和气体检测器分别通过RS485或RS232与控制与数据处理单元电气连接。
[0016] 在上述技术方案中，所述载气罐内存储的是净化空气或氮气。
[0017] 本发明所具有的积极效果是：本发明包括气体取样单元、气体分析单元、VOCs实 时检测单元和控制与数据处