一种快速气体循环检测系统及其检测方法与流程

本发明涉及气体检测技术领域，具体而言，涉及一种快速气体循环检测系统及其检测方法。

背景技术：

在建材行业中，窑炉是工厂耗能最高的设备，尽可能减少窑炉耗能和污染物排放势在必行。减少窑炉耗能和污染物排最主要的途径是对燃烧进行控制以保证燃料处于最佳燃烧状态。判断燃烧是否处于最佳状态的有效方法就是对燃烧废气进行分析，依据废气成分再去调整燃烧状态，目前国内绝大多数窑炉都没有对主烟道和支烟道废气进行在线分析，因此开发一种高效简洁、使用维护方便的多点在线气体检测装置有着广阔的应用前景。

现有的技术，对于多通道气体的检测通常采用单泵式气体检测换气装置和双泵式气体检测装置。单泵式气体检测换气装置由于采样点与气体检测设备之间距离较远，检测时需对气管内的气体进行预先排空，每检测一点后都要进行排气，所以存在检测速度慢的问题，而双泵式气体监测装置采用了两个泵，其中预抽气泵需要同时对多个管道进行抽气，大大增加了定量抽气泵的排量和功率，且大大增加了预抽气体预处理量，不够经济环保。

技术实现要素：

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种快速气体循环检测系统，以解决现有气体检测装置的采样气管长，且多采用多通道同时采样的方式，会带来泵的功率过大、采样气体多通道间气体分配不均匀以及采样气体处理量大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种快速气体循环检测系统包括：

多个气体取样探头，所述多个气体取样探头按照取样顺序依次安装在待取样设备上；

气体通道切换系统，所述气体通道切换系统与多个所述气体取样探头通过管道相连；

两套气体预处理模块，包括第一气体预处理模块和第二气体预处理模块，所述多个气体取样探头依次交错分别通过管道连通至气体通道切换系统后连接到第一气体预处理模块和第二气体预处理模块；

气体分析仪，所述气体分析仪设置在所述第一气体预处理模块末端对取样到的气体成分进行分析。

进一步，还包括控制柜，所述的气体取样切换电磁阀、气体通道切换系统、气体预处理模块以及气体分析仪均安装在控制柜中，控制柜中还设有plc和控制触摸屏，所述的气体取样切换电磁阀通过管道与控制柜预设的多个出口与外部对应气体取样探头相连，所述plc控制气体取样切换电磁阀对多个气体取样探头依次取样以及气体通道切换系统的开启和关闭。

进一步，所述气体通道切换系统包括第一两位三通电磁阀和第二两位三通电磁阀，所述第一两位三通电磁阀分别包括a通道、b通道、c通道、所述第二两位三通电磁阀包括d通道、e通道、f通道，所述a通道和d通道分别通过管道和气体取样切换电磁阀与气体取样探头相连，其中第一两位三通电磁阀的c通道与第二两位三通电磁阀的e通道并联后与所述第二气体预处理模块相连，第一两位三通电磁阀的b通道与第二两位三通电磁阀的f通道并联后与所述第一气体预处理模块相连。

进一步，还包括气体取样切换电磁阀，所述气体取样切换电磁阀设置在气体取样探头与气体通道切换系统之间，每个所述气体取样探头对应设置一个气体取样切换电磁阀，所述气体取样切换电磁阀控制所述气体取样探头取样顺序。

进一步，所述第一气体预处理模块包括依次相连的第一冷凝器、第一过滤器、第一定量抽气泵、第二过滤器以及第一流量计，所述第一定量抽气泵上安装第一调节阀，所述第一冷凝器设有两个冷腔，分别设置在所述第一过滤器前和第二过滤器前，所述第二气体预处理模块包括依次相连的第二冷凝器、第三过滤器、第二定量抽气泵以及第二流量计，所述第二定量抽气泵上安装第二调节阀，取样的气体经过所述第二气体预处理模块后排空，经过所述第一气体预处理模块后进入气体分析仪。

进一步，所述管道和所有过流部件采用聚丙烯、聚四氟乙烯、氟橡胶或硅橡胶材质。

进一步，所述控制柜的防护等级为ip64，所述控制柜中设有控制柜空调，保证所述快速气体循环检测系统长期稳定运行。

本发明还提供一种快速气体循环检测系统的检测方法，包括如下步骤：

步骤s1.第一个气体取样切换电磁阀和第二个气体取样切换电磁阀同时接通气体取样探头进行取样，剩余的气体取样切换电磁阀按顺序依次与气体取样探头接通进行取样；

步骤s2.调节气体通道切换系统，使第一两位三通电磁阀的a通道与b通道连通，第二两位三通电磁阀的d通道与e通道相连；

步骤s3.待第一个取样探头抽取的气体通过所述气体分析仪处理完后切换所述气体通道切换系统，使第一两位三通电磁阀的a通道与c通道连通，第二两位三通电磁阀的d通道与f通道相连；

步骤s4.重复上述步骤s1-s3，直到所有气体取样探头取样完成。

进一步，在上述步骤s4中，在气体分析仪检测前一个气体取样探头抽取的过程中对下一个气体取样探头进行取样。

进一步，在上述步骤s4中，所述气体取样探头通过plc控制反吹，有效防止所述气体取样探头堵塞。

与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：根据本发明的快速气体循环检测系统具有气体通道切换系统采用换向组合阀可实现气体通道切换，可实现两个气体通道检测之间的切换。设有两套气体预处理模块，对第一个气体取样探头采样的气体进行测量的同时，对第二个气体取样探头采样的气体进行预抽并预处理，保证在切换到第二个气体取样探头采样的气体时检测的是实时样气。可大大减少在检测多通道气体时的换气时间，同时对单一通道预抽气可有效减小定量抽气泵的排量和功率，并且大大减少预抽气体预处理量。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的气体通道切换系统结构示意图；

图3为本发明第一气体预处理模块结构示意图；

图4为本发明第二气体预处理模块结构示意图；

图中：

1-气体取样探头；

2-气体通道切换系统，21-第一两位三通电磁阀，211-a通道，212-b通道，213-c通道，22-第二两位三通电磁阀，221-d通道，222-e通道，223-f通道；

3-气体预处理模块，31-第一气体预处理模块，311-第一冷凝器，312-第一过滤器，313-第一定量抽气泵，314-第一调节阀，315-第二过滤器，316-第一流量计，32-第二气体预处理模块，321-第二冷凝器，322-第三过滤器，323-第二定量抽气泵，324-第二调节阀，325-第二流量计；

4-气体分析仪；

5-气体取样切换电磁阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1-4所示，本申请实施例提供了一种快速气体循环检测系统，包括：

多个气体取样探头1，所述多个气体取样探头1按照取样顺序依次安装在待取样设备上；

气体通道切换系统2，所述气体通道切换系统2与多个所述气体取样探头1通过管道相连；

两套气体预处理模块3，包括第一气体预处理模块31和第二气体预处理模块32，所述多个气体取样探头1依次交错分别通过管道连通至气体通道切换系统2后连接到第一气体预处理模块31和第二气体预处理模块32；

气体分析仪4，所述气体分析仪4设置在所述第一气体预处理模块31末端对取样到的气体成分进行分析。

进一步优选的实施例是，还包括气体取样切换电磁阀5，所述气体取样切换电磁阀5设置在气体取样探头1与气体通道切换系统2之间，每个所述气体取样探头1对应设置一个气体取样切换电磁阀5，所述气体取样切换电磁阀5控制所述气体取样探头1的取样顺序。

在上述实施例中，气体取样切换电磁阀5一端通过管道与取样探头1连接，另一端通过管道与气体切换系统进行连接，所述气体通道切换系统包括两个入口以及两个出口，其中气体取样切换电磁阀1依次交错分别与两个入口相连，两个出口分别与第一气体预处理模块31和第二气体预处理模块32相连，所述的气体通道切换系统2采用换向组合阀实现通道切换，来实现所取样的气体分别进入不同的气体预处理模块。

在进一步优选的实施例中，还包括控制柜，所述的气体取样切换电磁阀5、气体通道切换系统2、气体预处理模块以及气体分析仪4均安装在控制柜中，控制柜中还设有plc和控制触摸屏，所述的气体切换系统通过管道与控制柜预设的多个出口与外部对应气体取样探头1相连，所述plc控制多个气体取样切换电磁阀5依次取样以及气体通道切换系统2的开启和关闭。所述控制柜采用温控和防尘设计，可直接放置在窑炉下方。控制柜的防护等级为ip64，所述控制柜中设有控制柜空调，保证所述快速气体循环检测系统长期稳定运行。

在上述实施例中，气体取样切换电磁阀5、气体通道切换系统2、气体预处理模块以及气体分析仪4均设置在控制柜中，可对整个系统进行集成，便于操作，其中plc分别与气体取样切换电磁阀5以及气体通道切换系统2电连接，控制气体取样切换电磁阀5的开关以及取样顺序以及气体通道切换系统2中的通道切换。

进一步优选的实施例中，所述气体通道切换系统2包括第一两位三通电磁阀21和第二两位三通电磁阀22，所述第一两位三通电磁阀21分别包括a通道211、b通道212、c通道213、所述第二两位三通电磁阀22包括d通道221、e通道222、f通道223，所述a通道211和d通道221分别通过管道与气体取样切换电磁阀5相连，其中第一两位三通电磁阀21的c通道213与第二两位三通电磁阀22的e通道222并联后与所述第二气体预处理模块32相连，第一两位三通电磁阀21的b通道212与第二两位三通电磁阀22的f通道223并联后与所述第一气体预处理模块31相连。

在上述实施例中，气体通道切换系统2包括两个两位三通电磁阀，通过分别对两个两位三通电磁阀进行切换，使抽取的气体进入不同的气体预处理模块进行预处理。

进一步优选的实施例中，所述第一气体预处理模块31包括依次相连的第一冷凝器311、第一过滤器312、第一定量抽气泵313、第二过滤器315以及第一流量计316，所述第一定量抽气泵313上安装第一调节阀314，所述第一冷凝器311设有两个冷腔，分别设置在所述第一过滤器312前和第二过滤器315前，所述第二气体预处理模块32包括依次相连的第二冷凝器321、第三过滤器322、第二定量抽气泵323以及第二流量计325，所述第二定量抽气泵323上安装第二调节阀324，取样的气体经过所述第二气体预处理模块32后排空，经过所述第一气体预处理模块31后进入气体分析仪4。

在上述实施例中，第一气体预处理模块31的冷凝器设有两个冷腔和两个过滤器，在气体进入气体分析仪4前再进行一次冷凝和过滤，同时第一气体预处理模块31和所述第二气体预处理模块32均设有排水设备，对冷凝器冷腔进行排水。在上述第二气体预处理模块32末端还可设置监视流量计，气体分析仪4和所述第二气体预处理模块32末端可根据使用场景设置有害气体处理装置，对有害气体进行处理后再排空。

进一步优选的实施例中，所述管道和所有过流部件采用聚丙烯、聚四氟乙烯、氟橡胶或硅橡胶材质。无死角、耐腐蚀、无交叉污染，保证长期运行不发生腐蚀。

本发明还提供一种快速气体循环检测系统的检测方法，包括如下步骤：

步骤s1.第一个气体取样切换电磁阀5和第二个气体取样切换电磁阀5同时接通气体取样探头1进行取样，剩余的气体取样切换电磁阀5按顺序依次与气体取样探头1接通进行取样；

步骤s2.调节气体通道切换系统2，使第一两位三通电磁阀21的a通道211与b通道212连通，第二两位三通电磁阀22的d通道221与e通道223相连；

步骤s3.待第一个取样探头抽取的气体通过所述气体分析仪4处理完后切换所述气体通道切换系统2，使第一两位三通电磁阀21的a通道211与c通道213连通，第二两位三通电磁阀22的d通道221与f通道222相连；

步骤s4.重复上述步骤s1-s3，直到所有气体取样探头1取样完成。

进一步，在上述步骤s4中，在气体分析仪4检测前一个气体取样探头1抽取的过程中对下一个气体取样探头1进行取样。

进一步，在上述步骤s4中，所述气体取样探头1通过plc控制反吹，有效防止所述气体取样探头1堵塞。

上述结构的工作原理是：第一个气体切换电磁阀5和第二个气体切换电磁阀5同时接通取样探头1进行取样，，第一个气体取样探头的气体通过切换电磁阀先到达第一两位三通电磁阀21的a通道211，从第一两位三通电磁阀21的a通道211到第一两位三通电磁阀21的b通道212再到达第一气体预处理模块31，处理后到达烟气分析仪进行分析，分析后排空到大气中；第二个气体取样探头的气体通过气体取样切换电磁阀先到达第二两位三通电磁阀22的d通道221，从第二两位三通电磁阀22的d通道221到第二两位三通电磁阀22的e通道222后进入第二气体预处理模块32，之后再排空。

待一个气体取样探头抽样的气体处理完后，两位三通电磁阀断电，此时第一两位三通电磁阀21的a通道211与c通道213连接，第二两位三通电磁阀22的d通道221与f通道223连接，原来由第二两位三通电磁阀22的d通道221进入e通道222的第二个气体取样探头取样气体现在由第二两位三通电磁阀22的d通道221进入f通道223，进入第一气体预处理模块31，然后到达烟气分析仪进行分析后排空。在第一个气体取样探头取样的气体处理完时系统对第三个气体取样探头进行采样，得到的气体由第一两位三通电磁阀21的a通道211到c通道213，然后预处理排空(此时第二个气体取样探头由第二两位三通电磁阀22的d通道221进入f通道223进行预处理、分析排空)。后面若干个口依次按照这样的次序进行工作。

根据不同应用场景对本发明具体工作做如下说明：

1.可对玻璃窑炉燃烧状态进行分析

玻璃窑炉是玻璃工厂能耗最高的热工设备,能耗约占生产工艺总能耗的80％，而在生产成本当中,燃料的成本所占比重能达到30％以上。在火焰炉中,提高燃料燃烧效率是节能降耗的关键所在,决定了产品的质量和能源使用效率。

玻璃窑炉是一个大型的燃烧空间,而窑炉的燃烧过程本身就是一个“矛盾”的过程。一方面,为了避免不完全燃烧,人们往往通过增加过剩空气量来减少化学不完全燃烧的热损失；另一方面,又怕过剩空气量太多,造成燃料加热了太多无用的空气,使烟气带走的热损失增加，燃烧温度和火焰辐射率降低，影响玻璃的熔化质量，而且过剩空气量太多，生成的氮氧化物也增多，在大气污染物排放标准越来越严的背景下，企业的生存受到威胁。

为有效提高玻璃窑炉的燃烧质量，利用2台本申请快速气体循环检测系统抽取窑炉主烟道以及两侧蓄热室各支烟道的烟气，对烟气进行氧气、氮氧化物以及一氧化碳检测，就能判断各小炉配风是否合适，通过调整使燃烧达到最佳状态，从而达到节能和减少氮氧化物污染物排放的目的。例如：某玻璃厂实测节能率为9.3％，氮氧化物减少排放40％。

2.可对易燃、易爆和有毒化工厂监测

在化工领域中，化工设备复杂紧凑，管道系统庞大密集，化工设备大多为露天布置，易被腐蚀、产生机械损伤和磨损，在高温和高压的生产条件下，管道或阀门易发生有毒或可燃气体泄露现象，给生产设备及操作人员带来极大危害。所以，需对化工间可能发生泄露的危险场地进行气体监测，及早发现有害气体，及早处理，防止事故发生。

通过在易发生泄露的区域增加气体取样探头，再用细四氟管连接到本系统进行24小时循环检测，当有害气体发生泄露时，本系统会检测到有害气体，真正做到预防事故的发生。同时，由于采样头和输送管路均为塑料材质，不需要通电，也不会产生静电，故不需要进行防爆设计，可大大降低检测设备费用。

3.可对煤气co进行检测报警

煤气既是钢铁厂的副产品,又是重要能源,主要有高炉煤气、转炉煤气、焦炉煤气，它们的有效发热成分主要为一氧化碳。一氧化碳遇明火可引起爆炸,又能引起中毒,所以在煤气生产、净化、输配、储存和使用的各个环节都要特别注意安全,严防煤气事故发生。

针对大型的煤气设备或联成片的煤气工作场所,建立区域报警系统。在该区域内,于易泄漏煤气的地点设置多个气体采样探头，用细四氟管与本系统设备相连，对不同区域不间断的轮流检测，当检测到某点的co浓度超过阐值浓度,即可发出报警信号,还可与执行器件连接,启动相应的安全设施。

4.可对煤堆自燃预警监测

煤炭作为重要的工业原料和燃料，在发电、冶炼、化工、建材等行业中占有重要的地位。一般使用煤的单位都需要提前储备一定量的煤，储备的煤需要集中堆放，但煤堆放过久会与空气中的氧气发生氧化反应从而放出热量，煤升温的同时会产生co、烟雾等气体，若氧化反应持续发生，则煤堆的温度会越升越高，而煤的温度升高后又会加速煤的氧化反应速度，在这样的相互作用下，煤堆的温度越来越高，当超过煤的自燃点时，就会自燃。

利用本系统可以在煤场的上方每隔一定面积布置气体取样探头，再将这些探头用细四氟管联接到本系统设备，这样就能对各处的co、o2浓度进行检测，当发现co和o2符合自燃特征时发出预警信息，以便进行自动或人工处理，将自燃隐患消灭在萌芽状态，减少经济损失。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。