VOCs在线监测系统运行与维护研究

李肖烊

摘 要：以VOCs在线监测系统为研究对象，具体分析了监测系统的原理与建设的意义。后针对系统的问题运行常见问题展开了分析，对系统设备进行了细致的维护问题总结并提出了相适应的维护应对措施。

关键词：VOCs；系统设备；运行原理；维护措施

0前言

随着社会经济的不断发展，人们对于环境保护的意识也越加强烈。尤其由于前期工业生产过程中所产生的废弃物严重制约了未来人们的健康生活。在此背景下，环境保护监测领域受到了人们广泛的重视。在此以VOCs在线监测系统为研究对象，针对其工作原理、运行状态以及后期的维护进行综合性的探讨研究，并针对其过程中常见的问题展开具体的因素探讨与分析，为后期同类项目建设与研究奠定实践性研究基础。通过综合性的VOCs在线监测系统论述，验证整个框架的运行特征与常见故障总结，为维护与运行提供实践性较强的经验。

1 VOCs挥发性有机化合物

VOCs是近年来新出现的事物，其全称为volatile organic compounds即挥发性有机化合物，是指常温下饱和蒸汽压大于133.32Pa、常压下沸点在50～260℃以下的有机化合物，或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。伴随着近些年国家对于环境保护政策的出台，人们愈加重视自然环境的保护。根据资料显示VOCs的主要来源之一是由于固定污染源废气的未科学处理排放，在此之中所排放的废气所多存在的特点有废气排放浓度高、排放物的污染种类较多、影响范围广、维持时间较长、周边环境影响明显等，而关于所涉及VOCs排放的行业也相对较为宽广，其主要包括有石油化工、煤炭加工、喷涂涂装、印刷造纸等。

2 VOCS在线监测系统工作原理分析

VOCs在线监测系统的监测原理是建立在气相色谱检测技术上的，而其色谱分析的主要工作原理是采用氢火焰离子化检测器技术。FID检测器为氢火焰离子化检测器，是以氢气和空气燃烧生成的火焰为能源，当有机化合物进入火焰时，在高温下产生化学电离，电离产生比基流高几个数量级的离子，在高压电场的定向作用下，这些带正电荷的离子和带负电的电子分别向负极和正极移动，形成离子流，微弱的离子流（10-12A～10-8A）经过高阻（106Ω～1011Ω）放大，成为与进入火焰的有机化合物量成正比的电信号，因此可以根据信号的大小对有机物进行定量分析。该检测原理的实质在于碳氢键，故而对于烃类有机化合物来说，FID属于通用型检测器。

3 VOCs在线监测系统运行分析

VOCS在线监测系统首先由采样探头吸入工艺管道内采出样气，经过样气传输单元全程伴热进入（120℃-150℃）分析仪，直接进入加热单元，除尘后，通过十通注射阀注入色谱柱进行分离，后送入 FID 检测器检测，检测的信号通过软件分析后，以数据的形式在工控机显示，分析仪器测量后气体进入大气。该装置正常投运后，装置在工控机控制下，处于自动运作状态。分析仪器对样气进行连续分析，输出标准的电流信号，同时分析仪器把分析值与设定值进行比较，当分析值超过设定的报警值时，输出报警信号，而这样也可直接环保局直接进行信号传递连接。

4 监测系统设备问题及應对措施分析

4.1 VOCs在线监测系统设备问题解析

VOCs是一种重要的前体物在复合型大气污染环境中的形成过程，其物质的污染性也是衡量环境的核心物质，固定污染源在线监测过程中，采样分析的环境条件相对恶劣，仪器设备将长期在高污染、高负荷的条件下运行，且污染源排放废气VOCs浓度较高，要求仪器的测量范围覆盖的更大；因此，固定污染源废气VOCs在线监测系统在长期运行稳定性和准确测试的可靠性方面均需要提出更高的要求。在常见的监测设备中所存在的问题包含以下几方面。

（1）固定污染源排放废气高温、高湿、高粉尘强腐蚀性等恶劣的环境条件是各种污染物在线监测系统所必须要面对的严峻挑战。经过工业生产过程固定污染源排放VOCs废气中一般含有各种固态、液态杂质，且多带有粘性；对于污染源废气复杂的监测，在线监测系统采集和预处理的样品也容易造成数据失真。

（2）FID检测器在长期的不良条件下进行运行，易导致点火丝老化、结垢、点火困难等问题，这也是检测设备经常遇到头痛的问题。

4.2 系统设备维护措施

针对上述问题需要进行分析并提出相适应的应对措施，其具体维护措施如下：

（1）针对固定污染源排放废气VOCs通常伴随着大量的气态水分和腐蚀性气体，因此采用全程伴热方法和耐腐蚀材质管路控制样品浓度不丢失。采样探头采用316L不锈钢制作，由取样管、电加热过滤腔两部分组成，过滤腔内安装精度5um陶瓷过滤器，外面安装电加热器组成，实现样气的取样和第一级过滤。样气通过管路连接精度为2um金属过滤器，实现样气的取样和第二级过滤，在通过内管为6mm不锈钢材质的伴热管，全程伴热将样气传输到仪器内部的进样流路，经过流路切换阀、采样泵和检测器，全程采用高温（120～180℃）进行伴热，防止样品冷凝损失。这样使得安装操作极为简便，并且性能可靠，维护方便，样气不易被管路吸附。

（2）针对FID检测器点火困难从以下几点去检查：

①、检查气路：检查氢气、载气、空气流量是否正常，一般气体流速比约为1：1：10为合适，空气流量太小和喷嘴严重漏气就会引起较大的爆鸣声而不能点火；氢气太小，载气太大会使点火困难和容易熄火；氢气与载气流量比将明显影响灵敏度，很大氢气流量太大也会造成噪音变大；气路系统不干净，包括进样器污染，检测器污染或色谱柱没有充分老化都会引起基流、噪音较大和基线漂移。

②、检查FID电压值：在点火前，放大器基线位置尽可能调在记录仪零位及附近， 在不旋动调零电位器的条件下，点火后，记录笔偏离零位的距离可指示基流大小，可改变记录仪量程或放大器衰减倍数来确定，一般来说，点火后H2气调回正常工作值时，基流偏离小于1mV，说明系统十分干净，基流小于10mV，一般还能使用，若基流大于几十mV，说明系统污染比较严重，这时噪音、漂移都很大，仪器稳定时间也较长。

③、检查检测器：检查极化极与喷嘴的象对位置是否正确： 喷嘴口高于极化极圈平面，灵敏度明显下降，这往往是装色谱柱管时柱管将石英喷嘴顶上去所致，相反喷嘴口低于极化极圈平面或极化极与喷嘴相碰，噪音会增大；检查收集极绝缘是否良好，若收集极绝缘不良，则噪音会很大，基线不稳定，漂移严重；收集极离子流讯号线接触不良或断线就会造成不出峰。

④、检查点火线圈：检查点火线圈的点火丝是否太靠内：可以用镊子往外挑挑。如果点火丝生锈了，灯丝蜷缩在里面，也可以尝试轻轻拉出来一些来帮助点火。如果点火的时候点火丝没有发红，那可能是点火线圈锈蚀太严重或者断了，需要重新更换代替。

结语

针对近年空气污染问题持续恶化而引发系列性的社会问题，在此之中对具体的空气中的一种主要污染源VOCs进行了构成分析，并就其检测系统的工作过程及常见问题进行总结分析，通过总结得到VOCs的监测系统中常见故障并对其进行相适的应对措施展开分析，为使用该系统有效控制评价大气污染的提供了核心前提。在此以VOCs在线监测系统为研究对象，展开了具有实践意义的VOCs在线监测系统运行与维护研究，为后相关系统研发与维护都奠定了实践性基础。

参考文献：

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