VOCs在線監測系統運行與維護研究

李肖烊

摘 要：以VOCs在線監測系統為研究對象，具體分析了監測系統的原理與建設的意義。后針對系統的問題運行常見問題展開了分析，對系統設備進行了細致的維護問題總結并提出了相適應的維護應對措施。

關鍵詞：VOCs；系統設備；運行原理；維護措施

0前言

隨著社會經濟的不斷發展，人們對于環境保護的意識也越加強烈。尤其由于前期工業生產過程中所產生的廢棄物嚴重制約了未來人們的健康生活。在此背景下，環境保護監測領域受到了人們廣泛的重視。在此以VOCs在線監測系統為研究對象，針對其工作原理、運行狀態以及后期的維護進行綜合性的探討研究，并針對其過程中常見的問題展開具體的因素探討與分析，為后期同類項目建設與研究奠定實踐性研究基礎。通過綜合性的VOCs在線監測系統論述，驗證整個框架的運行特征與常見故障總結，為維護與運行提供實踐性較強的經驗。

1 VOCs揮發性有機化合物

VOCs是近年來新出現的事物，其全稱為volatile organic compounds即揮發性有機化合物，是指常溫下飽和蒸汽壓大于133.32Pa、常壓下沸點在50～260℃以下的有機化合物，或在常溫常壓下任何能揮發的有機固體或液體。伴隨著近些年國家對于環境保護政策的出臺，人們愈加重視自然環境的保護。根據資料顯示VOCs的主要來源之一是由于固定污染源廢氣的未科學處理排放，在此之中所排放的廢氣所多存在的特點有廢氣排放濃度高、排放物的污染種類較多、影響范圍廣、維持時間較長、周邊環境影響明顯等，而關于所涉及VOCs排放的行業也相對較為寬廣，其主要包括有石油化工、煤炭加工、噴涂涂裝、印刷造紙等。

2 VOCS在線監測系統工作原理分析

VOCs在線監測系統的監測原理是建立在氣相色譜檢測技術上的，而其色譜分析的主要工作原理是采用氫火焰離子化檢測器技術。FID檢測器為氫火焰離子化檢測器，是以氫氣和空氣燃燒生成的火焰為能源，當有機化合物進入火焰時，在高溫下產生化學電離，電離產生比基流高幾個數量級的離子，在高壓電場的定向作用下，這些帶正電荷的離子和帶負電的電子分別向負極和正極移動，形成離子流，微弱的離子流（10-12A～10-8A）經過高阻（106Ω～1011Ω）放大，成為與進入火焰的有機化合物量成正比的電信號，因此可以根據信號的大小對有機物進行定量分析。該檢測原理的實質在于碳氫鍵，故而對于烴類有機化合物來說，FID屬于通用型檢測器。

3 VOCs在線監測系統運行分析

VOCS在線監測系統首先由采樣探頭吸入工藝管道內采出樣氣，經過樣氣傳輸單元全程伴熱進入（120℃-150℃）分析儀，直接進入加熱單元，除塵后，通過十通注射閥注入色譜柱進行分離，后送入 FID 檢測器檢測，檢測的信號通過軟件分析后，以數據的形式在工控機顯示，分析儀器測量后氣體進入大氣。該裝置正常投運后，裝置在工控機控制下，處于自動運作狀態。分析儀器對樣氣進行連續分析，輸出標準的電流信號，同時分析儀器把分析值與設定值進行比較，當分析值超過設定的報警值時，輸出報警信號，而這樣也可直接環保局直接進行信號傳遞連接。

4 監測系統設備問題及應對措施分析

4.1 VOCs在線監測系統設備問題解析

VOCs是一種重要的前體物在復合型大氣污染環境中的形成過程，其物質的污染性也是衡量環境的核心物質，固定污染源在線監測過程中，采樣分析的環境條件相對惡劣，儀器設備將長期在高污染、高負荷的條件下運行，且污染源排放廢氣VOCs濃度較高，要求儀器的測量范圍覆蓋的更大；因此，固定污染源廢氣VOCs在線監測系統在長期運行穩定性和準確測試的可靠性方面均需要提出更高的要求。在常見的監測設備中所存在的問題包含以下幾方面。

（1）固定污染源排放廢氣高溫、高濕、高粉塵強腐蝕性等惡劣的環境條件是各種污染物在線監測系統所必須要面對的嚴峻挑戰。經過工業生產過程固定污染源排放VOCs廢氣中一般含有各種固態、液態雜質，且多帶有粘性；對于污染源廢氣復雜的監測，在線監測系統采集和預處理的樣品也容易造成數據失真。

（2）FID檢測器在長期的不良條件下進行運行，易導致點火絲老化、結垢、點火困難等問題，這也是檢測設備經常遇到頭痛的問題。

4.2 系統設備維護措施

針對上述問題需要進行分析并提出相適應的應對措施，其具體維護措施如下：

（1）針對固定污染源排放廢氣VOCs通常伴隨著大量的氣態水分和腐蝕性氣體，因此采用全程伴熱方法和耐腐蝕材質管路控制樣品濃度不丟失。采樣探頭采用316L不銹鋼制作，由取樣管、電加熱過濾腔兩部分組成，過濾腔內安裝精度5um陶瓷過濾器，外面安裝電加熱器組成，實現樣氣的取樣和第一級過濾。樣氣通過管路連接精度為2um金屬過濾器，實現樣氣的取樣和第二級過濾，在通過內管為6mm不銹鋼材質的伴熱管，全程伴熱將樣氣傳輸到儀器內部的進樣流路，經過流路切換閥、采樣泵和檢測器，全程采用高溫（120～180℃）進行伴熱，防止樣品冷凝損失。這樣使得安裝操作極為簡便，并且性能可靠，維護方便，樣氣不易被管路吸附。

（2）針對FID檢測器點火困難從以下幾點去檢查：

①、檢查氣路：檢查氫氣、載氣、空氣流量是否正常，一般氣體流速比約為1：1：10為合適，空氣流量太小和噴嘴嚴重漏氣就會引起較大的爆鳴聲而不能點火；氫氣太小，載氣太大會使點火困難和容易熄火；氫氣與載氣流量比將明顯影響靈敏度，很大氫氣流量太大也會造成噪音變大；氣路系統不干凈，包括進樣器污染，檢測器污染或色譜柱沒有充分老化都會引起基流、噪音較大和基線漂移。

②、檢查FID電壓值：在點火前，放大器基線位置盡可能調在記錄儀零位及附近， 在不旋動調零電位器的條件下，點火后，記錄筆偏離零位的距離可指示基流大小，可改變記錄儀量程或放大器衰減倍數來確定，一般來說，點火后H2氣調回正常工作值時，基流偏離小于1mV，說明系統十分干凈，基流小于10mV，一般還能使用，若基流大于幾十mV，說明系統污染比較嚴重，這時噪音、漂移都很大，儀器穩定時間也較長。

③、檢查檢測器：檢查極化極與噴嘴的象對位置是否正確： 噴嘴口高于極化極圈平面，靈敏度明顯下降，這往往是裝色譜柱管時柱管將石英噴嘴頂上去所致，相反噴嘴口低于極化極圈平面或極化極與噴嘴相碰，噪音會增大；檢查收集極絕緣是否良好，若收集極絕緣不良，則噪音會很大，基線不穩定，漂移嚴重；收集極離子流訊號線接觸不良或斷線就會造成不出峰。

④、檢查點火線圈：檢查點火線圈的點火絲是否太靠內：可以用鑷子往外挑挑。如果點火絲生銹了，燈絲蜷縮在里面，也可以嘗試輕輕拉出來一些來幫助點火。如果點火的時候點火絲沒有發紅，那可能是點火線圈銹蝕太嚴重或者斷了，需要重新更換代替。

結語

針對近年空氣污染問題持續惡化而引發系列性的社會問題，在此之中對具體的空氣中的一種主要污染源VOCs進行了構成分析，并就其檢測系統的工作過程及常見問題進行總結分析，通過總結得到VOCs的監測系統中常見故障并對其進行相適的應對措施展開分析，為使用該系統有效控制評價大氣污染的提供了核心前提。在此以VOCs在線監測系統為研究對象，展開了具有實踐意義的VOCs在線監測系統運行與維護研究，為后相關系統研發與維護都奠定了實踐性基礎。

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