本发明涉及烟气中污染源的监测技术领域，具体涉及一种固定污染源voc在线监测系统。
背景技术：
voc(volatileorganiccompound)学名挥发性有机物，按照世界卫生组织的定义，沸点在50—250℃的化合物，室温下饱和蒸气压超过133.32pa，在常温下以蒸气形式存在于空气中的一类有机物为挥发性有机物(voc)。voc成分复杂，目前已经监测出的voc有300多种，按其化学结构的不同，可以进一步分为烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他化合物等，是大气、水质、土壤和其他沉积物中普遍存在且组成复杂的一类有机污染物。其毒性、刺激性、致癌作用对人类健康造成较大影响，可对人造成损害神经、肺中毒、血液中毒、肾脏中毒、肝脏及新陈代谢中毒等损害。因此，研究环境中挥发性有机物的存在、来源、分布规律、迁移转化及其对人体健康的影响逐渐受到人们的重视，对它的排放监控迫在眉睫。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种固定污染源voc在线监测系统，该系统应用于对各种工业污染源排放有机物的实时监测，可以连续监测甲烷、非甲烷总烃、总烃、烟气温度、压力、流速等相关参数，并统计排放率、排放总量等，对测量到的数据进行有效管理。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种固定污染源voc在线监测系统，包括voc监测子系统、烟气参数监测子系统、数据采集与处理子系统、颗粒物监测子系统和反吹子系统，
所述voc监测子系统包括设在烟囱内的采样探头，以及与采样探头连接的伴热管线，以及设在伴热管线中间的预处理单元，以及与伴热管线连接的voc分析仪，以及与voc分析仪连接的电控单元和零气发生器；
所述烟气参数监测子系统包括设在烟囱内的温压流监测箱，温压流监测箱内设有温度监测器、压力监测器、流速监测器和湿度监测器；
所述数据采集与处理子系统包括安装在户外平台上的集线箱，以及与集线箱连接的工控机，以及安装在工控机内的系统监测软件，所述集线箱与所述温压流监测箱连接，用于采集烟气的温度、压力、流速和湿度信号；
所述颗粒物监测子系统包括相互作用的电气单元和光学单元；
所述反吹子系统包括与采样探头连接的反吹箱，反吹箱内设有与外界气源连通的调压阀，以及与调压阀连接的储气罐，储气罐与采样探头之间设有外反吹阀、内反吹阀和气动阀。
进一步改进在于，所述预处理单元为除尘过滤器。
进一步改进在于，所述voc分析仪连接有标气罐和零气罐。
进一步改进在于，所述温度监测器为铂电阻温度传感器。
进一步改进在于，所述压力监测器为隔离膜压力传感器。
进一步改进在于，所述流速监测器为差压变送器。
进一步改进在于，所述湿度监测器为湿度变送器。
进一步改进在于，所述电气单元包括相互作用的激光发射模块、光接收模块、中央处理模块、接口模块。
进一步改进在于，所述光学单元由依次排列的光源、挡尘镜片和透镜组成。
本发明的有益效果是：本系统集合了voc监测子系统、烟气参数监测子系统、数据采集与处理子系统、颗粒物监测子系统和反吹子系统，应用于对各种工业污染源排放有机物的实时监测，可以连续监测甲烷、非甲烷总烃、总烃、烟气温度、压力、流速等相关参数，并统计排放率、排放总量等，对测量到的数据进行有效管理。同时，具备自动吹扫功能，可自动去除滤芯表面的粉尘，延长滤芯使用寿命；以及自动校准功能，无需值守，最大限度减少维护量。
附图说明
图1为本发明的系统结构图；
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，一种固定污染源voc在线监测系统，包括voc监测子系统、烟气参数监测子系统、数据采集与处理子系统、颗粒物监测子系统和反吹子系统。下面逐一介绍：
其中的voc监测子系统包括设在烟囱内的采样探头，以及与采样探头连接的伴热管线，以及设在伴热管线中间的预处理单元，以及与伴热管线连接的voc分析仪，以及与voc分析仪连接的电控单元和零气发生器。采样探头在采样过程中，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(或烟囱)中的气体，伴热管线温度伴热到120℃以上，并进行除尘后进入voc分析仪中分析气体成分。分析主流路由射流泵不间断采样，确保样气处于实时更新的状态，有效提高了系统响应时间。voc分析仪优选的采用gc-118色谱仪，采用高温伴热双柱并联反吹色谱分离技术，可以自动测量和分析甲烷和总烃的含量，通过总烃和甲烷含量的差值计算得到非甲烷总烃的含量，大大缩短了分析周期，同时针对高沸点非甲烷总烃研制的高温伴热技术大幅度减少了高沸点非甲烷总烃的色谱峰展宽，允许仪表对高沸点物质进行的非甲烷总烃进行精确地测量，甚至在高浓度非甲烷总烃存在的情况下也可以进行该操作。
voc监测子系统在工作时，主要包括采样、注样和分析、反吹几个步骤。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，采样结束后均与大气平衡。测量固定污染源废气时，仪器以高温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。仪器总烃分析采用空柱，甲烷采用1m的色谱柱，利用甲烷和非甲烷总烃的沸点差异进行分离。一旦探测到甲烷峰值，流经色谱柱的载气的方向已倒转，样气回路被转换到载气之外，返回采样系统。随着色谱柱的载气改向后，非甲烷总烃被反吹出色谱柱外，而不被检测。通过总烃与甲烷的响应差值，产生一个与所有非甲烷总烃浓度成比例的信号，通过与已知的标准产生的信号相比较，该信号被转换成浓度值。
其中的烟气参数监测子系统包括设在烟囱内的温压流监测箱，温压流监测箱内设有温度监测器、压力监测器、流速监测器和湿度监测器。烟气参数监测子系统包括烟气温度、压力、流速和湿度的测量。优选的，烟气温度采用铂电阻温度传感器测量；烟气的压力采用采用高精度隔离膜压力传感器测量；烟气流速采用差压变送器测量，通过测量烟气流动中的全压和静压，得到烟气的流速。烟气湿度采用vocs专用的高精度温湿度变送器(湿度变送器)测量。
数据采集与处理子系统包括安装在户外平台上的集线箱，以及与集线箱连接的工控机，以及安装在工控机内的系统监测软件(gc-118系统监测软件)，集线箱与温压流监测箱连接，用于采集烟气的温度、压力、流速和湿度信号。集线箱安装在户外的平台上，采集现场平台设备的4～20ma信号(烟气温度/压力/流速/湿度等信号)，通过内部的处理单元转换为工业现场的rs-485信号与机柜内的工控机进行通信。gc-118系统监测软件安装与工控机内，用于监测和汇总所有的气体浓度信息和工作状态信息，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。传输单元安装于机柜内部，将测量的参数转换成4～20ma信号送给客户的dcs系统。
其中的颗粒物监测子系统包括相互作用的电气单元和光学单元。优选的，电气单元采用数字信号处理技术，分为激光发射模块、光接收模块、中央处理模块、接口模块四大部分，用先进的微处理器及嵌入式软件控制系统，实现包括光功率自适应稳定、大动态自适应锁相放大、极低零点漂移设计、抗恶劣环境等功能，提供快速、可靠和准确的定量烟尘排放数据；光学单元主要由光源po，挡尘镜片g，透镜l组成。
探测激光源输出功率为po，经挡尘窗口镜片衰减k1后照射烟尘，如果烟尘的等效散射系数为k2(与烟尘的组织结构、浓度相关)，烟尘反射的功率为po×k1×k2×d，穿过窗口镜片g后的功率为po×k1×k2×d×k1，经透镜l聚焦后的功率pr为po×k1×k2×d×k1×k3。po：探测激光源输出功率，与激励电压vt成正比(系数k)；
d：烟道烟尘浓度；
k1：挡尘片衰减，受积尘影响；
k2：烟尘反射系数，与烟尘组成的结构颗粒有关；
k3：透镜会聚增益，认为是常数；
lss接收到的信号电压：pr＝po×k1×k2×d×k1×k3。
若po、k1、k3恒定，pr与k2×d成正比，设备安装后，通过标定可以得到pr与d的对应关系，即可计算出烟尘浓度值：
d＝a/k2×pr。假定a＝1/(po×k1×k1×k3)
其中的反吹子系统包括与采样探头连接的反吹箱，反吹箱内设有与外界气源连通的调压阀，以及与调压阀连接的储气罐，储气罐与采样探头之间设有外反吹阀、内反吹阀和气动阀。当gc-118系统部件如采样探头、温压流监测箱中皮托管与烟气接触时，提供的反吹子系统以防止烟气污染系统设备部件。采样探头和皮托管差压流量计采用(0.4～0.7)兆帕的压缩空气进行脉冲式反吹。反吹功能自动反吹周期可以设定。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。