[实用新型]一种超低温冷凝富集系统

说明书

本实用新型提供的一种超低温冷凝富集系统，包括：除水管路系统、富集解析管路系统，制冷系统、冷源分配系统，绝热系统、以及控制系统，其中控制系统通过控制除水管路系统、富集解析管路系统，制冷系统、冷源分配系统工作实现采样气体除水模式、采样气体中目标物质冷凝富集模式、采样气体中目标物质加热解析模式，以及除水管加热干燥模式。本实用新型的超低温冷凝富集系统不仅高性能的集除水、富集、解析功能于一体，而且体积小、功耗低。

技术领域

本实用新型涉及气体富集技术领域，具体涉及一种超低温冷凝富集系统。

背景技术

在大气监测及VOCs即挥发性有机化合物(volatile organic compounds)监测治理领域中，需要对监测目标气体进行富集及浓缩以提高监测精度和监测效率。目前的富集浓缩技术主要有吸附和低温冷凝两种。其中吸附技术是通过将采样气体通入填充有吸附介质的管道中，用吸附作用将采样气体中的目标物质进行富集。这种方式的优势是设备结构相对简单，成本较低，劣势是对吸附介质的要求较高，同时需要定期更换吸附介质，且不同的物质需要用不同的吸附介质，部分物质难以有效富集，同时在脱附时易残留，影响检验结果。低温冷凝技术是通过将采样气体通入低温冷阱，使其中的目标物质温度降低至露点或凝固点以下，并凝结在冷阱表面进行富集。其优势是无需填充吸附剂，生产成本和维护成本相对降低，同时富集效果更加优良，光管热脱附不易残留，使监测结果更加准确。

在气体富集领域，常采用对石英管降温以对流经石英管内部的气体进行冷却富集。由于VOCs自身的浓度极低，因此当VOCs流经石英管内部时，需要确保石英管的管体与外界环境之间不产生物质交换，以免外界的杂质流入石英管内部对最终的测量结果造成影响。现有技术中，常采用在石英管外侧设置不锈钢层，由于不锈钢的致密度要远高于石英管，因此通过不锈钢可以很好地防止杂质流入石英管中。

当VOCs经过富集后，需要对石英管进行再次加热，以使已经富集的VOCs 气化后流出，进行浓度测量。CN105043846A公开了一种挥发性有机物样气捕集系统及捕集方法，包括依次相连的进气装置、除水装置、捕集装置，所述除水装置包括冷凝头，该冷凝头包括：与除水装置冷阱相连的除水管座，缠绕于除水管座上的钝化金属除水管；该钝化金属除水管的进气端与进气装置相连，出气端与捕集装置相连；所述捕集装置包括捕集头，该捕集头包括与捕集装置冷阱相连的捕集管座，缠绕于捕集管座上的钝化金属捕集管；所述钝化金属捕集管的进气端与除水装置相连，出气端与气体分析仪装置相连；所述钝化金属捕集管的两端与加热电源相连。该现有技术中钝化金属除水管缠绕在除水管座上，除水管没有与冷阱直接接触，钝化金属捕集管缠绕在捕集管座上，捕集管没有与冷阱直接接触，冷量损失较大，冷凝效率较低，为弥补损失的冷量则需提供更大冷量的冷源，导致整体结构体积庞大、功耗大。且除水管与捕集管上不同位置处的制冷温度不同，气体在除水管或捕集管内的冷凝不均匀，捕集效率较低。此外，除水管与捕集管的冷凝各需要一套冷凝系统，从而导致整个挥发性有机物样气捕集系统的体积大，造价高。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中挥发性有机物样气捕集系统的体积较大、冷量损失较大的缺陷，从而提供一种体积较小、可减少冷量损失的超低温冷凝富集系统。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种超低温冷凝富集系统，包括：

除水管路系统，包括除水管，以及除水管加热装置，其中除水管包括第一管路层，设置在所述第一管路层的外侧的第二管路层，所述第二管路层用于将冷量传递至所述第一管路层上，对所述第一管路层制冷，使通过所述第一管路层内的采样气体中的水蒸气冷凝在所述第一管路层的内壁上，实现采样气体除水，所述除水管加热装置用于对所述第一管路层加热使冷凝在所述第一管路层内的水蒸气蒸发，实现除水管干燥；