淺述環(huán)境在線自動監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

許恬

1 引言

大同煤礦集團(tuán)機(jī)電裝備科大機(jī)械有限公司是同煤集團(tuán)機(jī)電裝備公司與上海科大重工集團(tuán)合資組建的生產(chǎn)廠，主要生產(chǎn)固定式帶式輸送機(jī)、伸縮式帶式輸送機(jī)及其托輥、滾筒等配件。設(shè)備和技術(shù)達(dá)到年產(chǎn)30部帶式輸送機(jī)的設(shè)計生產(chǎn)能力，在生產(chǎn)過程中，涂裝工序是重要的一個環(huán)節(jié)。之前在涂裝工序中無法有效地監(jiān)測作業(yè)場所揮發(fā)性有機(jī)氣體的具體成分濃度，NBGC-60型環(huán)境在線自動監(jiān)測系統(tǒng)投入使用后，可更好地監(jiān)測分析作業(yè)區(qū)域內(nèi)非甲烷總烴、甲苯及二甲苯的含量，為我公司環(huán)境保護(hù)監(jiān)管提供了技術(shù)依據(jù)[1][2]。

2 NBGC-60型自動監(jiān)測系統(tǒng)組成

NBGC-60 型環(huán)境在線自動監(jiān)測系統(tǒng)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(tǒng)、氫火焰離子化檢測器（FID）、計算機(jī)控制系統(tǒng)、LED 顯示器控制系統(tǒng)組成，采用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜尺寸設(shè)計。

2.1 氣路控制系統(tǒng)

氣路控制系統(tǒng)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(zhì)，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(zhǔn)混合氣體，這樣既可以減少標(biāo)氣的使用量，還可以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(jī)的頂部前端，其基座安裝在一個導(dǎo)熱體內(nèi)，此導(dǎo)熱體同時還裝有加熱元件和感溫元件，與溫度控制系統(tǒng)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(jī)側(cè)方的氣路控制系統(tǒng)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(jīng)過凈化的高純度載氣，故氣體要先經(jīng)過過濾器才可以使用。

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

2.3 計算機(jī)控制系統(tǒng)

計算機(jī)控制系統(tǒng)是機(jī)柜中內(nèi)置計算機(jī)，采取Windos7操作系統(tǒng)啟動設(shè)備運行程序。包括程序運行方式編輯、查看歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)圖表，并通過MODBUS 通訊網(wǎng)絡(luò)，向主站傳輸采集總烴和甲烷值，累計分析次數(shù)等參數(shù)。MODBUS 通訊接口在物理結(jié)構(gòu)上采用電氣隔離方式，隔離電壓1 500 V，具有ESD保護(hù)，能夠克服工作現(xiàn)場的各種干擾，保證通訊網(wǎng)絡(luò)可靠運行。

2.4 LED顯示器控制系統(tǒng)

LED 顯示器500 mm×300 mm×55 mm、采用1.8 寸單紅數(shù)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(jiān)測系統(tǒng)工作原理

NBGC-60 型環(huán)境在線自動監(jiān)測系統(tǒng)利用在線氣相色譜技術(shù)，可較精確的分析非甲烷總烴、苯系物。

氣相色譜分析技術(shù)是一種多組分混合物的分離、分析技術(shù)。它主要利用樣品中各組份的沸點、極性及吸附系數(shù)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(jìn)行定性、定量分析。

NBGC-60型自動監(jiān)測設(shè)備以氣體作為流動相（載氣），當(dāng)樣品被氣化后送入進(jìn)樣器，由載氣攜帶進(jìn)入填充柱或毛細(xì)管柱。由于樣品中各組份的沸點、極性及吸附系數(shù)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(jù)組份的物理化學(xué)特性，將各組份按順序檢測出來，最后將轉(zhuǎn)換后的電信號送至電腦，輸出氣相色譜圖記錄并進(jìn)行分析，得到各組份的分析結(jié)果。

4 NBGC-60型自動監(jiān)測系統(tǒng)運行過程

通過計算機(jī)控制軟件，自動運行自啟程序，經(jīng)過連接設(shè)備——儀器升溫——點火——儀器穩(wěn)定過程，待設(shè)備溫度上升到400℃后，即可進(jìn)行測試。

數(shù)據(jù)分析畫面主要功能區(qū)如圖3所示。

圖3 環(huán)境在線自動監(jiān)測數(shù)據(jù)分析畫面

點擊分析啟動圖標(biāo)，儀器開始循環(huán)分析，形成譜圖，并于LED 顯示器顯示作業(yè)場所內(nèi)有機(jī)性揮發(fā)物（VOCs）、非甲烷總烴、苯化物檢測結(jié)果。

5 使用效果

2019年3月15日，對同煤集團(tuán)東周窯礦的一批帶式輸送機(jī)上托輥架進(jìn)行涂裝作業(yè)，NBGC-60型環(huán)境在線自動監(jiān)測系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)如圖4。

圖4 環(huán)境在線自動監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

由上圖可以看出在無任何減排措施下，涂裝區(qū)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(yè)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）2017年專項治理方案》工業(yè)涂裝標(biāo)準(zhǔn)限值要求如表1所示。

表1 監(jiān)測結(jié)果與工業(yè)涂裝標(biāo)準(zhǔn)限值對比

由此看出我公司作業(yè)現(xiàn)場揮發(fā)性有機(jī)物排放量符合《山西省重點行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）2017年專項治理方案》工業(yè)涂裝標(biāo)準(zhǔn)限值。

6 結(jié)束語

環(huán)境在線自動檢測系統(tǒng)的應(yīng)用可以實時監(jiān)測公司涂裝區(qū)的揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的各類成分濃度，一旦發(fā)生有害氣體超標(biāo)，可以在第一時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)解決，從而對作業(yè)環(huán)境進(jìn)行有效地科學(xué)動態(tài)管理。