一種可攜式多組分氣體稀釋裝置的製作方法

2023-04-25 05:42:11

本發明屬於環保裝置技術領域，具體而言，本發明涉及一種可攜式多組分氣體稀釋裝置，用於在汙染源現場、實驗室等場地發生特定濃度單組份或多組分混合氣體裝置，尤其適用於以高純氮或潔淨空氣作為背景氣的分氣體稀釋。

背景技術：

汙染源排放廢氣監測管理中會使用標準濃度氣體對監測裝置或系統的線性、漂移、準確性等性能參數進行測試質控管理，現有通常情況下標準濃度氣體都採用鋼瓶氣，而隨著發電機組超低排放改造的逐步推廣，汙染源特別是燃煤電廠廢氣濃度降至超低限值，如SO2：35mg/Nm3、NOx：50mg/Nm3。現場就需要低濃度的標準氣體對超低排放系統進行質控管理，而配置瓶裝低濃度氣體存在製備難度大、成本高、穩定性差以及現場攜帶不便等問題。若使用可攜式氣體稀釋裝置，即可按照現場需要以配置出不同濃度氣體，滿足現場不同濃度標準氣的需求。

現有標準氣體稀釋裝置多採用兩路質量流量控制器來實現，原理為採用一路高純氮或壓縮空氣為背景氣對另一路已知高濃度氣體進行比例稀釋，得到特定濃度氣體。此類氣體稀釋裝置存在功能單一、抗幹擾能力差、便攜性差、配置精度低、流量計漂移大、操作不便等問題。

因此，需要提供一種針對上述現有技術不足的改進技術方案。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種可攜式多組分氣體稀釋裝置，以至少解決現有技術中標準氣體稀釋裝置存在的便攜性能差的技術問題，同時能夠解決現有技術中存在的操作不便的技術問題。

為了解決上述問題，本發明提供一種可攜式多組分氣體稀釋裝置，其技術方案如下：

一種可攜式多組分氣體稀釋裝置，包括稀釋管路，用於輸送稀釋氣體；第一待稀釋管路，用於輸送第一待稀釋氣體；第二待稀釋管路，用於輸送第二待稀釋氣體；在所述第一待稀釋管路上設有第二兩位三通電磁閥，所述第二兩位三通電磁閥的第一連接口和第二連接口均連接在所述第一待稀釋管路上；在所述第二待稀釋管路上設有第三兩位三通電磁閥，所述第三兩位三通電磁閥的第一連接口和第二連接口均連接在所述第二待稀釋管路上；在所述稀釋管路上設有分流三通閥，所述分流三通閥的第一連接口和第二連接口均連接在所述稀釋管路上，所述分流三通閥的第三連接口通過第一支路連接到所述第三兩位三通電磁閥的第三連接口上；在所述第一支路上設有匯流三通閥，所述匯流三通閥的第一連接口和第二連接口均連接在所述第一支路上，所述匯流三通閥的第三連接口通過第二支路連接到所述第二兩位三通電磁閥的第三連接口上；在所述稀釋管路上設有第一質量流量計，在所述第一待稀釋管路上設有第二質量流量計，在所述第二待稀釋管路上設有第三質量流量計；所述稀釋管路、所述第一待稀釋管路和所述第二待稀釋管路的尾端匯流在出口管路上通過標準氣出口輸出。

如上述的可攜式多組分氣體稀釋裝置，進一步優選為：還包括深冷加熱控溫恆溫盒，對所述第一質量流量計、所述第二質量流量計和所述第三質量流量計進行恆溫控制。

如上述的可攜式多組分氣體稀釋裝置，進一步優選為：還包括空氣管路；空氣乾燥裝置，安裝在所述空氣管路的首端；過濾器，安裝在所述空氣管路上並位於所述空氣乾燥裝置的後方；高壓抽氣泵，安裝在所述空氣管路上並位於所述過濾器的後方；和第一兩位三通電磁閥，安裝在所述稀釋管路上，所述第一兩位三通電磁閥的第一連接口和第二連接口均連接在所述稀釋管路上，所述空氣管路的尾端連接到所述第一兩位三通電磁閥的第三連接口上。

如上述的可攜式多組分氣體稀釋裝置，進一步優選為：所述第一兩位三通電磁閥位於所述分流三通閥的前方。

如上述的可攜式多組分氣體稀釋裝置，進一步優選為：還包括標準流量發生裝置，分別與所述第一質量流量計、所述第二質量流量計和所述第三質量流量計相連，用於實現所述第一質量流量計、所述第二質量流量計和所述第三質量流量計的校準。

如上述的可攜式多組分氣體稀釋裝置，進一步優選為：還包括混氣裝置，安裝在所述出口管路上，用於將氣體混合均勻。

如上述的可攜式多組分氣體稀釋裝置，進一步優選為：所述混氣裝置為強擾流匯流罐。

如上述的可攜式多組分氣體稀釋裝置，進一步優選為：所述強擾流匯流罐包括罐體，用於提供容納空間；進氣管，位於所述罐體前側的側壁下部位置；出氣管，位於所述罐體後側的側壁上部位置；第一擾流板，安裝在所述罐體內，所述第一擾流板的前壁與罐體的前側內壁貼合，所述第一擾流板的後壁與罐體的後側內壁之間形成過氣通道，氣體由第一擾流板與罐體之間的過氣通道向上流動；和第二擾流板，安裝在所述罐體內並位於所述第一擾流板的上方，第二擾流板的後壁與罐體的後側內壁貼合，第二擾流板的前壁與罐體的前側內壁之間形成過氣通道，氣體由第二擾流板與罐體之間的過氣通道向上流動。

如上述的可攜式多組分氣體稀釋裝置，進一步優選為：還包括第一調壓閥，設置在所述稀釋管路上，並位於所述第一兩位三通電磁閥的前方，用於調壓；第二調壓閥，設置在所述第一待稀釋管路上，並位於所述第二兩位三通電磁閥的前方，用於調壓；第三調壓閥，設置在所述第二待稀釋管路上，並位於所述第三兩位三通電磁閥的前方，用於調壓。

如上述的可攜式多組分氣體稀釋裝置，進一步優選為：還包括第一流量計前恆壓裝置，設置在所述稀釋管路上，並位於所述第一質量流量計的前方；第二流量計前恆壓裝置，設置在所述第一待稀釋管路上，並位於所述第二質量流量計的前方；第三流量計前恆壓裝置，設置在所述第二待稀釋管路上，並位於所述第三質量流量計的前方。

分析可知，與現有技術相比，本發明的優點和有益效果在於：本發明具有集成度高，結構緊湊，體積小和攜帶方便的優點。本發明採用的深冷加熱控溫恆溫盒具有高精度恆溫控制功能，避免電氣路溫漂對配氣精度的影響；智能化程度高，採用工控平板作為主控器，穩定度高；可實現多組分同時發生標準濃度，解決多組分交叉幹擾的研究難題；自帶高壓抽氣泵作為採用泵，可以自產生潔淨空氣作為稀釋氣背景氣和全流程的防腐蝕吹掃，現場適應性強。多質量流量計配合也可實現單一組分寬稀釋比的配氣。

附圖說明

圖1為本發明優選實施例的可攜式多組分氣體稀釋裝置的框架示意圖；

圖2為本發明優選實施例的強擾流匯流罐的結構示意圖；

圖3為圖2的俯視圖；

圖4為本發明的優選實施例的外殼的框架示意圖；

圖中：1-稀釋氣體；2-第一待稀釋氣體；3-第二待稀釋氣體；41-第一調壓閥；42-第二調壓閥；43-第三調壓閥；51-第一兩位三通電磁閥；52-第二兩位三通電磁閥；53-第三兩位三通電磁閥；6-匯流三通閥；7-分流三通閥；81-第一質量流量計；82-第二質量流量計；83-第三質量流量計；91-第一流量計前恆壓裝置；91-第二流量計前恆壓裝置；93-第三流量計前恆壓裝置；10-強擾流匯流罐；101-進氣管；102-出氣管；103-第一擾流板；104-第二擾流板；11-出氣恆壓裝置；12-空氣乾燥裝置；13-過濾器；14-高壓抽氣泵；15-深冷加熱控溫恆溫盒；16-標準氣出口；17-外殼。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步詳細說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

在本發明的描述中，術語「縱向」、「橫向」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明而不是要求本發明必須以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。本發明中使用的術語「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接；可以是直接相連，也可以通過中間部件間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語的具體含義。

如圖1、圖2和圖3所示，本發明優選實施例的可攜式多組分氣體稀釋裝置主要包括稀釋管路(未圖示)，用於輸送稀釋氣體1；第一待稀釋管路(未圖示)，用於輸送第一待稀釋氣體2；第二待稀釋管路(未圖示)，用於輸送第二待稀釋氣體3；在第一待稀釋管路上設有第二兩位三通電磁閥52，第二兩位三通電磁閥52的第一連接口和第二連接口均連接在第一待稀釋管路上；在第二待稀釋管路上設有第三兩位三通電磁閥53，第三兩位三通電磁閥53的第一連接口和第二連接口均連接在第二待稀釋管路上；在稀釋管路上設有分流三通閥7，分流三通閥7的第一連接口和第二連接口均連接在稀釋管路上，分流三通閥7的第三連接口通過第一支路連接到第三兩位三通電磁閥53的第三連接口上；在第一支路上設有匯流三通閥6，匯流三通閥6的第一連接口和第二連接口均連接在第一支路上，匯流三通閥6的第三連接口通過第二支路連接到第二兩位三通電磁閥52的第三連接口上；在稀釋管路上設有第一質量流量計81，在第一待稀釋管路上設有第二質量流量計82，在第二待稀釋管路上設有第三質量流量計83；稀釋管路、第一待稀釋管路和第二待稀釋管路的尾端匯流在出口管路上通過標準氣出口16輸出。

總而言之，本發明提供的可攜式多組分氣體稀釋裝置通過設置多路待稀釋管路和稀釋氣體，如第一待稀釋氣體2為二氧化硫，第二待稀釋氣體3為一氧化氮，第三待稀釋氣體為其他，稀釋氣體1為高純氮或者啟動採樣泵抽入空氣；這樣可以同時配置多種目標濃度氣體；並可以同時配置多組分氣體，解決了煙氣檢測領域氣體交叉幹擾的研究難題；再者本發明設置的匯流三通閥6和分流三通閥7結合稀釋氣體1為空氣時，可以通過空氣對第一質量流量計81、第二質量流量計82和第三質量流量計83進行吹掃和校準；又能對第一待稀釋管路和第二待稀釋管路進行清理。

為了能夠使質量流量計處於適宜溫度範圍，如圖1所示，本發明還包括深冷加熱控溫恆溫盒15，對第一質量流量計81、第二質量流量計82和第三質量流量計83及控制電路部分進行恆溫控制。在本發明中，第一質量流量計81、第二質量流量計82和第三質量流量計83位於同一豎直位置，即第一質量流量計81、第二質量流量計82和第三質量流量計83呈並列排列且位於不同高度的同一豎直位置。本發明採用深度製冷加熱控溫技術，對質量流量計及控制電路部分採用窄幅恆溫控制，溫度控制精度可達0.1攝氏度，減少因不同區域溫差對電路造成的溫度漂移影響，使得質量流量計工作時條件於校準時條件一致，解決了溫度漂移對配氣精度的影響。

本發明採用數字通訊方式對第一質量流量計81、第二質量流量計82和第三質量流量計83進行流量設定和閉環反饋流量監測；具有控制精度更高、穩定性更高，響應更快速的特點，數字通信方式在現場抗幹擾型更強，可實現在工業現場複雜電磁幹擾條件下長時間穩定配氣；在本發明中，選用研華工控平板進行數字通訊。

本發明在稀釋過程中，有時可以採用潔淨空氣作為稀釋氣體，或者利用潔淨空氣對本發明的全氣路進行吹掃功能，基於此，如圖1所示，本發明還包括空氣管路(未圖示)，空氣乾燥裝置12，安裝在空氣管路的首端；過濾器13，安裝在空氣管路上並位於空氣乾燥裝置12的後方；高壓抽氣泵14，安裝在空氣管路上並位於過濾器13的後方；和第一兩位三通電磁閥51，安裝在稀釋管路上，第一兩位三通電磁閥51的第一連接口和第二連接口均連接在稀釋管路上，空氣管路的尾端連接到第一兩位三通電磁閥51的第三連接口上。優選為第一兩位三通電磁閥51位於分流三通閥7的前方。本發明配置高壓力抽氣泵14，可利用潔淨空氣作為背景氣進行配氣稀釋或全氣路吹掃功能，①由於稀釋氣體主要以高純氮為背景氣，消耗量巨大，在不考慮氧氣條件下可使用空氣作為背景氣來稀釋目標濃度氣；②配氣時往往是使用高濃度標準氣體如SO2、NO等，都具有一定的腐蝕型，本發明將第一兩位三通電磁閥51設置在分流三通閥7的前方，在本發明使用結束後的可以進行全流程潔淨空氣吹掃功能，避免殘留氣體對質量流量計及各個管路造成腐蝕損傷。

在本發明中，還包括標準流量發生裝置(未圖示)，分別與第一質量流量計81、第二質量流量計82和第三質量流量計83相連，用於實現第一質量流量計81、第二質量流量計82和第三質量流量計83的校準。即實現質量流量控制器軟體校準功能，在硬體直接校準不方便時，可使用標準流量發生裝置與軟體結合進行校準。

為了能夠實現不同流量下快速均勻混氣，確保發生的標準氣濃度均勻，如圖1所示，本發明還包括混氣裝置，安裝在出口管路上，用於將氣體混合均勻。如圖1所示，本發明的混氣裝置為強擾流匯流罐10。如圖2和圖3所示，優選為，強擾流匯流罐10包括罐體，用於提供容納空間；進氣管101，位於罐體前側的側壁下部位置；出氣管102，位於罐體後側的側壁上部位置；第一擾流板103，安裝在罐體內，第一擾流板103的前壁與罐體的前側內壁貼合，第一擾流板103的後壁與罐體的後側內壁之間形成過氣通道，氣體由第一擾流板103與罐體之間的過氣通道向上流動；和第二擾流板104，安裝在罐體內並位於第一擾流板103的上方，第二擾流板104的後壁與罐體的後側內壁貼合，第二擾流板104的前壁與罐體的前側內壁之間形成過氣通道，氣體由第二擾流板104與罐體之間的過氣通道向上流動。在本發明中，進氣管101位於最下方，往上依次為第一擾流板103、第二擾流板104和出氣口102。為了能夠進一步起到均勻的效果，本發明的進氣管101所在的直線與罐體的中心線之間形成夾角，優選夾角的角度為45°；同理本發明的出氣管102所在的直線與罐體的中心線之間形成夾角，優選夾角的角度為45°。本發明的混氣裝置內部採用強擾流結構設計，可實現不同流量下快速均勻混氣，確保發生的標準氣濃度均勻。

為了便於對稀釋氣體1的壓力控制，如圖1所示，本發明還包括第一調壓閥41，設置在稀釋管路上，並位於第一兩位三通電磁閥51的前方，用於調壓。同理，本發明還包括第二調壓閥42，設置在第一待稀釋管路上，並位於第二兩位三通電磁閥52的前方，用於調壓。本發明還包括第三調壓閥43，設置在第二待稀釋管路上，並位於第三兩位三通電磁閥53的前方，用於調壓。

在稀釋氣體1進入第一質量流量計81之前，需要對稀釋氣體1進行恆壓，基於此，如圖1所示，本發明還包括第一流量計前恆壓裝置91，設置在稀釋管路上，並位於第一質量流量計81的前方。具體設置中，第一流量計前恆壓裝置91位於分流三通閥7的後方。同理，本發明還包括第二流量計前恆壓裝置92，設置在第一待稀釋管路上，並位於第二質量流量計82的前方。本發明還包括第三流量計前恆壓裝置93，設置在第二待稀釋管路上，並位於第三質量流量計83的前方。

為了能夠確保稀釋後的氣體處於穩壓狀態，如圖1所示，本發明還包括出氣恆壓裝置11，設置在出口管路上，並位於混氣裝置的後方。

本發明設置的匯流三通閥6和分流三通閥7可以實現通入標氣的兩路質量流量計組態使用，確保稀釋氣的配氣精度。

在實際運用中，本發明的質量流量計採用七星華創CS100系列數字式質量流量計，量程分別為A為2L/min、B為500ml/min、C為2L/min，根據稀釋比於流量限制、此次稀釋運算中只涉及到2L/min高純氮一路和500ml/min一路的二氧化硫參與稀釋；本發明使用的高濃度標準氣體為6000mg/M3二氧化硫，背景氣為高純氮(99.999％)；配置流量為1L/min、濃度為200mg/M3、100mg/M3、50mg/M3、25mg/M3；恆溫控制在25℃±0.1℃；使用江蘇計量院校準合格後儀表作為基準點。

如圖4所示，本發明還包括外殼17，用於容納調壓閥、兩位三通電磁閥、匯流三通閥、分流三通閥、質量流量計、流量計前恆壓裝置、強擾流匯流罐、出氣恆壓裝置、空氣乾燥裝置、過濾器、高壓抽氣泵、深冷加熱控溫恆溫盒；本發明在外殼17的頂端設有手提把手(未圖示)。本發明通過外殼17將其他部件容納其內，使本發明具有結構緊湊，體積小和攜帶方便的特點。

分析可知，與現有技術相比，本發明的優點和有益效果在於：本發明具有集成度高，結構緊湊，體積小和攜帶方便的優點。本發明採用的深冷加熱控溫恆溫盒15具有高精度恆溫控制功能，避免電氣路溫漂對配氣精度的影響；智能化程度高，採用工控平板作為主控器，穩定度高；可實現多組分同時發生標準濃度，解決多組分交叉幹擾的研究難題；自帶高壓抽氣泵14作為採用泵，可以自產生潔淨空氣作為稀釋氣背景氣和全流程的防腐蝕吹掃，現場適應性強。多質量流量計配合也可實現單一組分寬稀釋比的配氣。

由技術常識可知，本發明可以通過其它的不脫離其精神實質或必要特徵的實施方案來實現。因此，上述公開的實施方案，就各方面而言，都只是舉例說明，並不是僅有的。所有在本發明範圍內或在等同於本發明的範圍內的改變均被本發明包含。