一种在线微量气体冷凝除水装置及方法与流程

1.本发明涉及一种在线微量气体冷凝除水装置及方法，属于环境监测技术领域。


背景技术：

2.针对国内各个领域内大气污染物排放，目前已经采取相应的技术手段建立一系列的监控系统，以保证监测结果的可靠性。但是由于各种污染气排放源环境复杂，因此需要对污染气先进行预处理，再进行检测。环境气体监测中气体的预处理过程直接影响到检测结果的准确性和检测传感器的寿命。这是因为环境大气中所含的水气会损坏检测器，影响检测仪器的寿命，并对检测结果的准确性有较大的影响。因此在监测系统中除去气体样品的水气成为气体预处理环节中的至关重要的步骤。
3.目前对气体除水的方式有压缩空气冷凝除水和吸附材料除水，压缩空气冷凝除水存在体积大、功耗大和噪声大的缺陷；吸附材料除水则需要定时更换吸附材料，使用起来不太方便。并且在环境气体检测方面，对采集到的环境气体进行除水的装置，通常是独立于检测装置的；也就是说，现有的除水装置无法与后续的检测装置连接，需要人工将除水后的环境气体，进样到检测装置中。如此在环境气体检测上形成操作复杂的步骤，且效率不高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，为了解决现有技术中对环境气体除水的除水装置独立于检测装置，需要人工进行操作，进而导致效率低的技术问题。本发明的目的在于提供一种在线微量气体冷凝除水装置及方法，所述除水装置能够与检测装置进行连接，无需人工进样，实现了环境气体除水和检测一体化的在线操作，保证检测结果的准确稳定，也提高了效率；所述除水装置结构简单易装配，体积小，易于小型化，可循环使用。采用所述装置对环境气体进行除水，操作简便，并且除水后的环境气体直接进入检测，实现了一体化的在线操作，保证检测结果的准确稳定。
5.为实现本发明的目的，提供以下技术方案。
6.一种在线微量气体冷凝除水装置，所述装置包括壳体，所述装置的壳体内部包括：质量流量控制器、电磁阀、气体采样泵、循环冷凝腔、制冷组件、气体过滤器、进样阀和排水组件；
7.所述循环冷凝腔的出气端通过设置有电磁阀的连接管与质量流量控制器相连；质量流量控制器通过连接管与检测装置连接；
8.进样阀通过设置有气体过滤器的连接管与气体采样泵的进气口相连；气体采样泵的出气口通过连接管与循环冷凝腔的进气端连接；
9.所述循环冷凝腔的外侧设置有制冷组件，所述循环冷凝腔内设置有气路和导流槽；所述气路的一端为进气端，另一端为出气端；所述气路的中间设有开口与导流槽的一端连通，导流槽的另一端为出水端，出水端通过连接管与排水组件相连。
10.进一步地，所述气路为对称的折线形结构，气路的整体形状呈u型，即进气端与出
气端设置在循环冷凝腔的同一侧。
11.进一步地，所述循环冷凝腔通过铸造制得，气路和导流槽均是在循环冷凝腔铸造的过程中形成。
12.进一步地，所述排水组件包括排气泵和三通电磁阀，所述出水端通过设置有排气泵的连接管与三通电磁阀相连；其中出水端与排气泵之间的连接管为导流管。
13.进一步地，在循环冷凝腔的外侧还粘贴有散热体，且散热体与制冷组件分别设置在循环冷凝腔的两侧。
14.进一步地，所述制冷组件为半导体制冷组件。
15.进一步地，设置两个以上的进样阀形成多路气体采样装置。
16.一种在线微量气体冷凝除水方法，所述方法采用本发明所述的一种在线微量气体冷凝除水装置，具体如下：
17.采样除水时：设置制冷组件的制冷温度和质量流量控制器的流量；关闭排水组件，开启电磁阀和气体采样泵；此时，环境气体通过进样阀依次经过气体过滤器和气体采样泵，通过循环冷凝腔的进气端进入到气路中，然后通过出气端沿着连接管依次通过电磁阀和质量流量控制器进入检测装置；在气路中产生的冷凝水通过气路中间的开口流入至导流槽；
18.采样结束后，关闭气体采样泵，开启排水组件，通过排水组件排出冷凝水；
19.当所述排水组件包括排气泵和三通电磁阀时，两者在采样除水时关闭；采样结束后，关闭气体采样泵，开启排气泵和三通电磁阀，并通过排气泵和三通电磁阀排出冷凝水。
20.有益效果
21.(1)本发明提供了一种在线微量气体冷凝除水装置，所述除水装置在质量流量控制器处通过连接管与检测装置连接，使所述除水装置能够与检测装置进行连接，即从除水装置经过的环境气体可以直接进样到检测装置，无需人工进样，实现了环境气体除水和检测一体化的在线操作，保证检测结果的准确稳定，也提高了效率；所述除水装置结构简单易装配，体积小，易于小型化，可循环使用。
22.(2)本发明提供了一种在线微量气体冷凝除水装置，通过散热体的设置，可以为循环冷凝腔更好的散热。
23.(3)本发明提供了一种在线微量气体冷凝除水装置，循环冷凝腔中的气路为对称的折线形结构，气路的整体形状呈u型，使得气路与环境气体的接触面积较大，有利于去除环境气体中的水分。
24.(4)本发明提供了一种在线微量气体冷凝除水方法，所述方法通过对环境气体进行除水，方法简便，并且除水后的环境气体直接进入检测，实现了一体化的在线操作，保证检测结果的准确稳定。
附图说明
25.图1为实施例1所述的在线微量气体冷凝除水装置的示意图。
26.图2为实施例1所述循环冷凝腔的结构示意图。
具体实施方式
27.下面结合附图具体实施方式对本发明作进一步阐述。
28.实施例1
29.如图1～2所示，一种在线微量气体冷凝除水装置，所述装置包括壳体以及设置在壳体内部的质量流量控制器1、电磁阀2、气体采样泵3、循环冷凝腔4、制冷组件5、气体过滤器6、排气泵7、三通电磁阀8和进样阀9。
30.质量流量控制器1既用于控制采样气体的流量，也用于控制除水后的环境气体进入检测装置的流量。
31.循环冷凝腔4的出气端412通过设置有电磁阀2的气路连接管与质量流量控制器1相连，质量流量控制器1通过气路连接管与检测装置连接；因此冷凝除水后的环境气体可以直接进入到检测装置中进行检测；电磁阀2为除水后的环境气体进入后续的检测装置的开关，当电磁阀2开启时，除水后的环境气体进入检测装置进行检测，当电磁阀2关闭时，停止进样，即除水后的环境气体不能进入检测装置。
32.进样阀9通过设置有气体过滤器6的气路连接管与气体采样泵3的进气口相连，在气体采样泵3的作用下，环境气体从进样阀9进入，然后依次经由气体过滤器6和气体采样泵3；气体过滤器6用于过滤采集到的环境气体中的杂质，避免气路堵塞；设置两个以上的进样阀9形成多路气体采样装置，可对多个空间中的污染源或有害气体进行采样；气体采样泵3的出气口通过气路连接管与循环冷凝腔4的进气端411连接，如此，采集进来的环境气体就会通过气体采样泵3进入至循环冷凝腔4中进行除水。
33.在循环冷凝腔4的外壁涂布导热硅脂，然后粘贴上制冷组件5，本实施例的制冷组件5为半导体制冷组件，本实施例通过除水装置本身的壳体来散热。优选，在循环冷凝腔4的外侧还粘贴有散热体，同时散热体与除水装置本身的壳体也接触，散热体与制冷组件5不接触；更优选，散热体与制冷组件5分别设置在循环冷凝腔4的两侧。
34.所述循环冷凝腔4采用不锈钢铸造而成，其为结构尺寸为100mm
×
50mm
×
20mm的长方体；循环冷凝腔4的内部铸有气路41和导流槽42，即气路41和导流槽42均是在循环冷凝腔4铸造的过程中形成；所述气路41的内径为5mm，气路41的一端为进气端411，另一端为出气端412；所述气路41为对称的折线形结构，即进气端411与出气端412设置在循环冷凝腔4的同一侧，也就是说所述气路41的整体形状呈u型；所述气路41的中间设有开口与导流槽42的一端连通，用于使气路41中的冷凝水流入到导流槽42，即导流槽42起到暂时性的储存冷凝水的作用，导流槽42的另一端为出水端421，出水端421通过设置有排气泵7的气路连接管与三通电磁阀8相连，其中出水端421与排气泵7之间的气路连接管为导流管10；排水时，排气泵7对循环冷凝腔4进行吹扫和排水，将循环冷凝腔4中的冷凝水吹扫至导流槽42，然后冷凝水通过导流槽42上的出水端421，流入至导流管10，最后通过三通电磁阀8排出冷凝水。
35.本实施例中所述的气路连接管均采用规格为英制1/8的聚四氟乙烯(ptfe)管。
36.实施例2
37.一种在线微量气体冷凝除水方法，所述方法采用实施例1的一种在线微量气体冷凝除水装置，具体步骤如下：
38.采样除水时：设置制冷组件5的制冷温度和质量流量控制器1的流量；即将制冷组件5的温度设置在-10℃～0℃；通过质量流量控制器1控制采样气体的流量小于100ml/min；关闭排气泵7和三通电磁阀8，开启电磁阀2和气体采样泵3，进行环境气体样品的采集。
39.此时，环境气体通过进样阀9进入到气体过滤器6，经过气体过滤器6后，沿着气路
连接管经过气体采样泵3，通过循环冷凝腔4的进气端411进入到循环冷凝腔4内部的气路41中；环境气体沿着气路41到达循环冷凝腔4的出气端412，然后通过出气端412沿着连接管依次通过电磁阀2和质量流量控制器1进入检测装置；在这过程中，环境气体中的水分遇冷会冷凝成液态的冷凝水，质量流量控制器1控制了环境气体采样的流量以及除水后的环境气体进入检测装置的流量；在气路41中产生的冷凝水通过气路41中间的开口流入至导流槽42，并存储在导流槽42中，进而实现了对环境气体的除水。
40.采样结束后，保持电磁阀2开启，关闭气体采样泵3，开启排气泵7和三通电磁阀8，并通过排气泵7和三通电磁阀8排出冷凝水，即排气泵7对循环冷凝腔4进行吹扫和排水，将循环冷凝腔4中的冷凝水吹扫至导流槽42，然后冷凝水通过导流槽42上的出水端421，流入至导流管10，最后通过三通电磁阀8排出冷凝水。
41.本发明包括但不限于以上实施例，凡是在本发明精神的原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为本发明保护范围之内。