淺述環境在線自動監測系統的應用

許恬

1 引言

大同煤礦集團機電裝備科大機械有限公司是同煤集團機電裝備公司與上海科大重工集團合資組建的生產廠，主要生產固定式帶式輸送機、伸縮式帶式輸送機及其托輥、滾筒等配件。設備和技術達到年產30部帶式輸送機的設計生產能力，在生產過程中，涂裝工序是重要的一個環節。之前在涂裝工序中無法有效地監測作業場所揮發性有機氣體的具體成分濃度，NBGC-60型環境在線自動監測系統投入使用后，可更好地監測分析作業區域內非甲烷總烴、甲苯及二甲苯的含量，為我公司環境保護監管提供了技術依據[1][2]。

2 NBGC-60型自動監測系統組成

NBGC-60 型環境在線自動監測系統主要由氣相色譜儀和LED顯示屏組成（如圖1、圖2）。

圖1 氣相色譜儀

圖2 LED實時顯示屏

其中氣相色譜儀由氣路控制系統、氫火焰離子化檢測器（FID）、計算機控制系統、LED 顯示器控制系統組成，采用標準機柜尺寸設計。

2.1 氣路控制系統

氣路控制系統包括氣瓶、減壓閥、過濾干燥器等。由氣瓶輸出的載氣通過過濾干燥器去除水、氧等有害雜質，凈化后的載氣恒定輸出。高純氮氣用來確定零點，作為稀釋校準混合氣體，這樣既可以減少標氣的使用量，還可以保證監測數據的準確性。

2.2 氫火焰離子化檢測器（FID）

氫火焰離子化檢測器（FID）置于主機的頂部前端，其基座安裝在一個導熱體內，此導熱體同時還裝有加熱元件和感溫元件，與溫度控制系統相接以控制其加熱溫度。極化極接至FID 放大器高壓輸出，收集極輸出信號是通過低噪聲電纜線與FID微電流放大器相連，氫氣由不銹鋼管從主機側方的氣路控制系統中安置的氫氣氣瓶中接入，由于氫火焰離子化檢測器是高靈敏度檢測器，必須用經過凈化的高純度載氣，故氣體要先經過過濾器才可以使用。

被測樣品在氫火焰中燃燒，產生離子流，在極化電場的作用下使正負離子定向移動，到達收集極從而產生了微弱的電流信號，經過微電流放大器放大、處理后，再輸送到計算機控制系統。

2.3 計算機控制系統

計算機控制系統是機柜中內置計算機，采取Windos7操作系統啟動設備運行程序。包括程序運行方式編輯、查看歷史監測數據圖表，并通過MODBUS 通訊網絡，向主站傳輸采集總烴和甲烷值，累計分析次數等參數。MODBUS 通訊接口在物理結構上采用電氣隔離方式，隔離電壓1 500 V，具有ESD保護，能夠克服工作現場的各種干擾，保證通訊網絡可靠運行。

2.4 LED顯示器控制系統

LED 顯示器500 mm×300 mm×55 mm、采用1.8 寸單紅數碼管、AC220V/50Hz、整屏功率<=50 W、平均使用壽命>=10萬小時、MTBF>=2萬小時、紅外遙控器。

3 NBGC-60型自動監測系統工作原理

NBGC-60 型環境在線自動監測系統利用在線氣相色譜技術，可較精確的分析非甲烷總烴、苯系物。

氣相色譜分析技術是一種多組分混合物的分離、分析技術。它主要利用樣品中各組份的沸點、極性及吸附系數在色譜柱中的差異，使各組份在色譜柱中得到分離，并對分離的各組分進行定性、定量分析。

NBGC-60型自動監測設備以氣體作為流動相（載氣），當樣品被氣化后送入進樣器，由載氣攜帶進入填充柱或毛細管柱。由于樣品中各組份的沸點、極性及吸附系數的差異，使得各組份在柱中分離，然后由接在柱后的檢測器根據組份的物理化學特性，將各組份按順序檢測出來，最后將轉換后的電信號送至電腦，輸出氣相色譜圖記錄并進行分析，得到各組份的分析結果。

4 NBGC-60型自動監測系統運行過程

通過計算機控制軟件，自動運行自啟程序，經過連接設備——儀器升溫——點火——儀器穩定過程，待設備溫度上升到400℃后，即可進行測試。

數據分析畫面主要功能區如圖3所示。

圖3 環境在線自動監測數據分析畫面

點擊分析啟動圖標，儀器開始循環分析，形成譜圖，并于LED 顯示器顯示作業場所內有機性揮發物（VOCs）、非甲烷總烴、苯化物檢測結果。

5 使用效果

2019年3月15日，對同煤集團東周窯礦的一批帶式輸送機上托輥架進行涂裝作業，NBGC-60型環境在線自動監測系統獲得數據如圖4。

圖4 環境在線自動監測數據分析

由上圖可以看出在無任何減排措施下，涂裝區空氣中非甲烷總烴含量為15.35 mg/m3、苯含量為0.42 mg/m3、甲苯與二甲苯合計含量為10.62 mg/m3。

對比《山西省重點行業揮發性有機物（VOCs）2017年專項治理方案》工業涂裝標準限值要求如表1所示。

表1 監測結果與工業涂裝標準限值對比

由此看出我公司作業現場揮發性有機物排放量符合《山西省重點行業揮發性有機物（VOCs）2017年專項治理方案》工業涂裝標準限值。

6 結束語

環境在線自動檢測系統的應用可以實時監測公司涂裝區的揮發性有機物（VOCs）的各類成分濃度，一旦發生有害氣體超標，可以在第一時間內發現解決，從而對作業環境進行有效地科學動態管理。