本技术涉及在线监测与采样设备，具体公开了一种固定污染源废气中有机物的环保在线监测与采样设备。
背景技术：
1、随着经济的发展和化工企业生产规模的扩大，各类有机物的排放也在逐年增加。不同行业排放的废气中有机物的成分复杂，且由于废气排放的高温、湿度大等特点，使采样难度增加。配备一种在线监测与采样设备能够便于工作人员掌握不同企业有机物的排放情况，加强对固定污染源排气中有机物的监测和治理。
2、当前市面的主流有机物监测设备不能一次性同时显示烟气的多种参数，当烟气温度过高或湿度过大时，存在无法采集样品或采样流路存在残液易造成样品污染、缺乏样品采集与分析代表性失真的问题；设备长时间使用后，存在积灰、残留清理困难的问题。市面多数设备还存在功能单一无法同时实现采样和分析功能、以及缺乏标定功能从而无法完美保障监测数据质量的问题。另外，目前市面多数设备仅能测定结构简单的几个有机物，无法单独测定含n、o、s等杂原子的复杂化合物和卤代烃等电极性化合物，无法满足当前数量繁多的多种多类有机物监测需求。
技术实现思路
1、针对现有技术的上述不足，本实用新型提供一种固定污染源废气中有机物的环保在线监测与采样设备，能够实时显示固定污染源排气的温度、压力、流速、湿度等参数；能够采集冷热烟气及较大湿度气体，保证样品的有效代表性；实现管路便捷清理积灰和残留；该装置设有气体采样流路和测量流路，能够分别实现采样吸附管和采样袋的采样以及废气中有机物的在线监测。此外，该装置还可以及时对设备检测器校准标定，保证数据质量，并且可以通过氢火焰离子化检测器（fid）和电子俘获检测器（ecd）的选择性适用检测，分别实现对大多数有机物的fid检测和对含n、o、s等杂原子化合物及卤代烃等电极性化合物的ecd测定。
2、本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：
3、本实用新型所述的固定污染源废气中有机物的环保在线监测与采样设备，包括气体采样流路、测量流路、采样头反吹流路和标定流路。
4、气体采样流路包括采样头、半导体致冷器、电动球阀、牵引泵、第一质量流量计、四通球阀、第三三通球阀、第二球阀、第三球阀、采样吸附管、采气袋，采样头通过采样管线与半导体致冷器连接，半导体致冷器通过伴热采样管与电动球阀、牵引泵、第一质量流量计、四通球阀、第三三通球阀依次连接，第三三通球阀再通过伴热采样管分别与第二球阀、第三球阀连接，第二球阀连接采样吸附管，第三球阀连接采气袋；
5、测量流路包括依次连接的采样头、半导体致冷器、电动球阀、牵引泵、第一质量流量计、四通球阀、样品定量环、放空阀、第三三通球阀、第一球阀、电加热箱、第四三通球阀，第四三通球阀连接两路并联气路；一路并联气路为第四三通球阀与第一进样口、第一玻璃衬管、第一柱温箱、氢火焰离子化检测器、第一光电倍增管、电脑依次连接，另一路并联气路为第四三通球阀与第二进样口、第二玻璃衬管、第二柱温箱、电子俘获检测器、第二光电倍增管、电脑依次连接。其中，样品定量环与放空阀、第三三通球阀、第一球阀、电加热箱、第四三通球阀之间的管线以及第四三通球阀与第一进样口、第二进样口之间的管线均由伴热采样管连接。
6、采样头反吹流路包括依次连接的高纯氮气瓶、第一减压阀、第一压力表、第一三通球阀和采样头。
7、标定流路包括依次连接的标气瓶、第二减压阀、第二压力表、第二三通球阀、第二质量流量计、四通球阀、样品定量环、放空阀、第三三通球阀、第一球阀、电加热箱、第四三通球阀，第四三通球阀连接两路并联气路；两路并联气路与测量流路中的两路并联气路相同；标定流路还包括依次连接的高纯氮气瓶、第一减压阀、第一压力表和第一三通球阀，第一三通球阀还与第二三通球阀连接。
8、采样头外覆加热带，加热带连接第一温度传感器，加热带和第一温度传感器同时与第一温控仪连接，加热带外覆保温层，以此控制采样头内温度保持在120℃。采样头上还设有温度、压力、流速和湿度在线分析装置。
9、半导体致冷器内有半导体冷凝片，半导体冷凝片和半导体致冷器之间设置第二温度传感器，半导体冷凝片和第二温度传感器同时与第二温控仪连接，控制半导体致冷器的温度为4℃，以达到除水目的；半导体致冷器下端设置冷凝液液位观测筒，以便观察冷凝液的液位情况。
10、电动球阀与牵引泵之间的伴热采样管连接第三温度传感器和第三温控仪，第三温度传感器连接第三温控仪，控制管路温度为60℃。
11、电加热箱内设置吸附冷阱，吸附冷阱分别与第一球阀、第四三通球阀连接；吸附冷阱作用在于浓缩富集样品气，降低气体污染物的检出限。
12、第一进样口和第一玻璃衬管同时与第四温控仪连接，第二进样口和第二玻璃衬管同时与第五温控仪连接，达到气体温度控制的作用。
13、样品定量环的作用在于量取固定体积的样品气或标准气体，之后量取好的样品气或标准气体在高纯氮气的动力推动下依次通过第三三通球阀和第一球阀，到达吸附冷阱，并在吸附冷阱中富集浓缩，然后在电加热箱快速加热瞬时高温热解吸后，通过第四三通球阀进气相色谱的第一进样口或第二进样口，依次通过第一玻璃衬管、第一柱温箱，或第二玻璃衬管、第二柱温箱后，进入氢火焰离子化检测器（fid）或电子俘获检测器（ecd）分析。采样吸附管主要用于吸附管法采集样品气，采气袋主要用于气袋法采集样品气，采样吸附管和采气袋可用于不同仪器间或不同分析方法间的有机物检测的效能比对分析。
14、第一柱温箱、第二柱温箱内部分别设置第一色谱柱、第二色谱柱；与第一柱温箱连接的氢火焰离子化检测器（fid）能够通用性测量大多数有机物，其线性度高，与第二柱温箱连接的电子俘获检测器（ecd）能够测定含n、o、s等杂原子的化合物和卤代烃等电极性化合物。氢火焰离子化检测器（fid）和电子俘获检测器（ecd）分别通过第一光电倍增管和第二光电倍增管与电脑相连，电脑与浓度报警器连接，能够实现超标预警。电脑可以实时显示烟气温度、压力、流速、湿度等参数；通过标定流路设备校准后建立的待测有机物标准曲线、样品气的计算、样品气浓度均在电脑显示；控制各温控仪温度、各电动球阀的开闭、泵的开闭和实现对流量计流量大小的调节。
15、气体流路中的第一三通球阀和电动球阀的开闭能够便于根据实际情况选择是否开启反吹流路；四通球阀可以控制选择气体采样流路、测量流路或标定流路；第一球阀能够控制是否选择测量流路；第二球阀和第三球阀可以控制选择采样吸附管或采气袋采样；第四三通球阀能够控制气体进入第一进样口或第二进样口。
16、本实用新型标定流路中的第二质量流量计能够计量标准气体的流量和体积，还能计量设备标定过程中标准气体通过样品定量环定量体积后，消耗的作为动力的高纯氮气的体积。
17、本实用新型高纯氮气瓶中的高纯氮气，在标定流路中可以作为动力载气携带样品定量环中的样品气在吸附冷阱中吸附富集浓缩并通过电加热箱快速加热解吸后进入气相色谱的第一进样口、第二进样口；在采样头反吹流路中作为反吹气清理采样流路的积灰及残留。
18、本实用新型的工作原理及过程：
19、（1）固定污染源废气的采集：
20、样品采集之前，根据采样要求，将洁净的采样吸附管或采气袋分别与第二球阀和第三球阀管路连接。开启加热带、第一温控仪和第一温度传感器的温度控制，将采样头温度精确加热至120℃，以防采样时有机物在采样头吸附，采样头温度同步在电脑显示。采样头上还设有温度、压力、流速、湿度在线分析装置，采样头内部设置过滤装置。当第一温控仪显示采样头的温度加热到120℃且保持稳定后，将采样头插入既定的烟道采样点，此时烟道内废气的温度、湿度、压力和流速参数可以直接从电脑上读取。废气经过滤后，根据电脑实时显示的烟道气体含湿量数值判断开启半导体致冷器与否。当烟气含湿量较高时，则开启半导体致冷器，半导体致冷片开始快速制冷，利用第二温控仪控制半导体致冷器的温度维持在4℃，使采样时烟气中的水分能够快速冷凝去除。若烟气含湿量符合采样要求，则可保持半导体致冷器处于关闭状态。打开电动球阀开通气体流路，启动牵引泵，开始采样。伴热采样管由第三温度传感器和第三温控仪维持温度在60℃。旋转四通球阀与第三三通球阀相通，通过电脑设置第一质量流量计的流量大小和采样时间，第一球阀处于关闭状态。废气在牵引泵及第一质量流量计的控制下，依次通过采样头、电动球阀、牵引泵、第一质量流量计、四通球阀，并根据实际采样需求，通过第二球阀、第三球阀的开启与关闭控制，分别实现采样吸附管或采气袋的废气样品采集。将采集到的废气样品储存到采样吸附管或采气袋中，并通过第一质量流量计的流量和采样时间控制气体样品的采样体积。第一个样品采集结束后，可更换另一个洁净的采样吸附管或采气袋采集下一个样品，或者可以直接关闭牵引泵，将采样头从烟道内取出，采样完成。
21、（2）固定污染源废气中有机物的在线监测：
22、在实施废气中有机物的在线监测时，烟道中废气样品的前期采集操作与（1）所述相同，此时四通球阀转向测量流路，四通球阀的左右两端相通，与样品定量环连通，第二球阀和第三球阀处于关闭状态。通过牵引泵的泵抽牵引和第一质量流量计的流量控制，样品气经过四通球阀后进入样品定量环，通过样品定量环量取一定体积的废气样品并将多余的样品气经过放空阀排空后，关闭放空阀上端。打开高纯氮气瓶，通过第一减压阀和第一压力表调节气体流速，开通第一三通球阀，使高纯氮气作为载气先后通过第一三通球阀的下端和左端、第二三通球阀、第二质量流量计、四通球阀进入样品定量环，使样品定量环中的已量好的固定体积的废气样品在高纯氮气的动力推动下依次通过第三三通球阀和第一球阀，到达吸附冷阱，在吸附冷阱中进行浓缩富集，然后通过电加热箱快速加热瞬时高温热解吸后，通过第四三通球阀进入第一进样口或第二进样口。根据在线监测的实际需要，若为通用性测量大多数有机物，则样品气进入第一进样口后，依次流经第一玻璃衬管、第一色谱柱后进入氢火焰离子化检测器（fid），第四温控仪和第一柱温箱能够控制反应温度在测定要求范围。fid检测信号经过第一光电倍增管后进入电脑，根据测定前建立的标准曲线，计算样品的浓度。若为测定含n、o、s等杂原子的化合物和卤代烃等电极性化合物，则样品气进入第二进样口后，依次流经第二玻璃衬管、第二色谱柱后进入电子俘获检测器（ecd），第五温控仪和第二柱温箱能够梯度控制第二色谱柱的柱温在有机物测定要求范围。ecd检测信号经过第二光电倍增管后进入电脑，根据测定前建立的标准曲线，计算各样气样品中不同有机物的浓度。电脑与浓度报警器连接，当废气中有机物浓度超标时，浓度报警器会鸣响超标预警并在电脑显示。
23、（3）采样头的清洁：
24、废气样品采集前、采样完成后以及设备长时间使用后需进行积灰清理时，本实用新型可开启反吹流路进行采样头清洗操作。关闭电动球阀，打开高纯氮气瓶，通过第一减压阀和第一压力表调节高纯氮气流速，开通第一三通球阀，第一三通球阀的上下两端相通，使高纯氮气通过气体管线进入采样头，并经采样头排空，实现对采样头积灰、残留的便捷清理。
25、（4）对检测器的校准标定及各物质不同标准曲线的建立：
26、旋转四通球阀，使四通球阀的下端管路与右端管路相通，第一球阀开启，第二球阀和第三球阀关闭。打开电脑程序中的标定模块或标准曲线建立模块。打开标气瓶，通过第二减压阀和第二压力表控制标气流速，旋转第二三通球阀，使得第二三通球阀的右端和上端相通，通过电脑设置第二质量流量计参数控制标气流量。标气进入样品定量环量取固定体积的标准气体，多余的标气经放空阀排空，之后关闭放空阀上端。旋转第二三通球阀，使得第二三通球阀的下端和上端相通，然后打开高纯氮气瓶，通过第一减压阀和第一压力表调节气体流速，开通第一三通球阀，使高纯氮气作为载气先后通过第一三通球阀的下端和左端、第二三通球阀、第二质量流量计、四通球阀进入样品定量环，使样品定量环中的已量好的固定体积的标气在高纯氮气的动力推动下依次通过第三三通球阀和第一球阀，到达吸附冷阱，并在吸附冷阱中富集浓缩。然后在电加热箱快速加热瞬时高温热解吸后，通过第四三通球阀进入第一进样口或第二进样口。之后进入与（2）所述相同的样气中各不同有机物的气相色谱fid和ecd测量过程，完成各类不同有机物的相应的fid、ecd设备的校准标定及各物质不同标准曲线的建立。
27、本实用新型的有益效果如下：
28、1、本实用新型的采样头设有温度、压力、流速、湿度在线分析装置，并在电脑实时显示，采样头能够高温加热且耐热，可采集冷热烟气，保证采集烟气样品的有效代表性。
29、2、本实用新型烟气冷凝采用半导体制冷器高效冷凝除水，半导体制冷器底部设有冷凝液液位观察筒，可适用于测定湿度大的烟气中挥发性有机物。
30、3、本实用新型设有采样头反吹流路，能够实现对采样头及采样管线积灰残留的便捷清理。
31、4、本实用新型在烟气通过四通球阀后设有气体采样流路和测量流路。气体采样流路设有采样吸附管、采样袋能够实现气体的轻松采样；测量流路分别选择相适应的氢火焰离子化检测器（fid）或电子俘获检测器（ecd）能够分析不同类型的有机物。
32、5、本实用新型设有标定流路，能够及时对氢火焰离子化检测器（fid）和电子俘获检测器（ecd）校准标定，以保证数据质量。
33、6、本实用新型既可使用氢火焰离子化检测器（fid）通用性测量大多数有机化合物，又可以利用电子俘获检测器（ecd）测定含n、o、s等杂原子的化合物和卤代烃等电极性化合物。