空气成分检测仪

中国气象局气象探测中心2016年度大气成分观测业务样品分析、站网巡检和标校技术服务中标公告　　中国气象局政府采购中心受中国气象局气象探测中心的委托，就2016年度大气成分观测业务样品分析、站网巡检和标校技术服务项目(项目编号：ZQC-T16022 )组织采购，评标工作已经结束，中标结果如下：　　一、项目信息　　项目编号：ZQC-T16022　　项目名称：2016年度大气成分观测业务样品分析、站网巡检和标校技术服务　　项目联系人：张夏虹　　联系方式：010-68400081　　二、采购人信息　　采购人名称：中国气象局气象探测中心　　采购人地址：北京市海淀区中关村南大街46号中国气象局北区32号楼　　采购人联系方式：李月 010-68407292　　三、项目用途、简要技术要求及合同履行日期：　　大气成分观测业务样品(包括气溶胶、温室气体、反应性气体、酸雨及降水化学等)的分析与处理，对大气本底站、大气成分站、沙尘暴站和环境气象观测站(国家级)的仪器设备运行情况等进行巡检和仪器设备的标校等服务(详见招标文件第八章)。　　四、采购代理机构信息　　采购代理机构全称：中国气象局政府采购中心　　采购代理机构地址：北京市海淀区中关村南大街46号中国气象局南区19号楼　　采购代理机构联系方式：张夏虹 010-68400081　　五、中标信息　　招标公告日期：2016年06月03日　　中标日期：2016年06月24日　　总中标金额：187.0 万元(人民币)　　中标供应商名称、联系地址及中标金额：　　供应商名称：北京华云东方探测技术有限公司　　联系地址：北京市海淀区大柳树路17号富海国际港1601室　　中标金额：壹佰捌拾柒万元整(¥ 1,870,000.00)　　评标委员会成员名单：　　张仁健、高辉、王誉天、戴玉华、李杨　　中标标的名称、规格型号、数量、单价、服务要求：　　服务项目 服务费用　　气溶胶滤膜化学成分分析 254100元　　气溶胶大流量样品采样与分析 21780元　　反应性气体大流量样品采样与分析 72600元　　干湿沉降降水pH值及电导率 36500元　　干湿沉降可溶性离子成分采样与分析 24000元　　温湿气体Flask玻璃瓶、采样罐以及配套的前后处理 401440元　　温室气体标准气体标校 10000元　　颗粒物质量浓度监测仪(TEOM)标校 315000元　　颗粒物监测仪(GRIM180)标校 117000元　　太阳光度计(CE318)标校 130500元　　反应性气体(分析仪)标校 54000元　　臭氧观测仪标校 15000元　　NO/SO2/CO标气标校 13080元　　大气本底站巡检 189000元　　大气成分站巡检 90000元　　沙尘暴站巡检 90000元　　酸雨站巡检 36000元

“十三五”开局以来，国内逐步开始了燃煤电厂超低排放改造的战略布局，随着超低排放改造的实施，烟气水分含量增大，烟气特性发生了较大改变，对烟气成分监测的精确性提出了更高要求。因此，分析对比各种烟气监测技术的性能特点与实用价值，提出适用于超低排放改造的在线烟气成分监测技术，为燃煤电厂烟气监测系统的选型提供参考，对“十三五”燃煤电厂超低排放改造具有重要的指导意义。 据《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014-2020年)》改造后烟气中二氧化硫、氮氧化物排放的限值执行标准分别为35mg/m3、50 mg/m3。因此，国内烟气成分监测设备必须满足烟气中二氧化硫、氮氧化物的低量程测定需求。下面介绍几种烟气成分监测技术，分析总结适用于超低排放烟气成分的在线监测技术，以供大家选型。1 二氧化硫监测技术 常见的二氧化硫单一组分检测方法包括：碘量法、溶液电导率法、定电位电解法以及紫外荧光法等。其中紫外荧光法较适用于烟气中氮氧化物体积浓度的连续在线监测。1.1碘量法 碘量法是在采样前把淀粉指示剂加入碘标准溶液中，采用过程中生成硫酸根离子与碘发生反应，使溶液由颜色变成无色，达到反应终点。通过控制吸收液的温度和控制气体介质中二氧化硫、吸收液中碘的反应时间（3~6min）以及采样气体流量，防止电挥发损失，保证测量结果的准确性，此种方法又称为直接碘量法。另外采样器是利用间接碘量法，利用溶液吸收二氧化硫，然后加淀粉指示剂，最后由碘标准溶液滴定至蓝色终点。该检测方法检测下限为0.01umol/mol。1.2 溶液电导率法 溶液电导率法是利用溶液在温度恒定时，有与其浓度相对应的电导率。当该种溶液吸收气体或与气体发生反应时，其电导率发生变化，测出电导率从而求出气体浓度。检测二氧化硫所用的溶液为硫酸酸性双氧水溶液或碘溶液，吸收气体介质中的二氧化硫，二氧化硫被双氧水或碘氧化成硫酸，然后由标准电极（铂电板）和工作电极测出溶液增加的电导率从而求出二氧化硫的浓度。1.3 定电位电解法 采用该检测方法的仪器核心是二氧化硫传感器，当待测气体介质进入传感器气室，通过渗透膜进入电解槽，使在电解液中被扩散吸收的二氧化硫在规定的氧化电位下进行定电位电解，根据电解电流求出二氧化硫浓度。当工作电极达到规定的电位时，被电解质吸收的二氧化碳发生氧化反应，产生电解电流，在一定范围内其大小与二氧化硫浓度成正比。1.4 紫外荧光法 紫外荧光法适用于SO2浓度在线监测，根据物质分子吸收光谱和荧光光谱能级跃迁机理，采用zn灯照射SO2气体分子，使其吸收波长为190mm-230mm的紫外光成为激发态分子SO2*，由于SO2*不稳定，会瞬间返回基态，发射出波长为330nm的特征荧光。在低湿度条件下，浓度在0~143mgm3范围内时，特征荧光的强度与SO2浓度成线性关系，即可通过检测荧光强度计算SO2浓度。这种方法可长距离输送气体介质，不用加热保温，易于维护、管理。1.5 小结 碘量法检测准确度高，但操作复杂，硫化氢等还原性物质对其测定结果影响较大，分析样品的时间相对较长，不适用于连续在线监测；溶液电导率法设备费用较低，易于推广，但抗干扰性能较差，需经常标定，长期使用易出现误差且不易于维护；定电位电解法在湿法操作上维护管理方便，但像所有电化学传感器一样，电解传感器的输出信号随着时间的推移会逐渐衰降或“老化”，使用年限一般为1-2年，需要经常更换。因此，这三种检测方法均较适用于二氧化硫浓度的短期检测。而紫外荧光法具有操作简单、精度较高、抗干扰强、分析速度快等特点，是检测烟气中二氧化硫浓度的理想仪器，可广泛应用于电力、石油、化工、环保等具有燃煤锅炉的排污现场，能够过对污染源的排放情况进行有效的连续在线监测。2 氮氧化物监测技术 常见的氮氧化物单一组分检测方法包括：盐酸萘乙二胺比色法、激光诱导荧光法、原电池库仑滴定法、压电石传感器、气体敏感元件传感器以及化学发光法等。其中化学发光法较适用于烟气中氮氧化物体积浓度的连续在线监测。2.1 盐酸萘乙二胺比色法 用冰醋酸，对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配成吸收液，当气体通过吸收液时，其中的二氧化氮被吸收并转变成亚硝酸和硝酸，亚硝酸又与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，此反应再与盐酸萘乙二胺耦合成玫瑰红色的偶氮染料，反应最终产物在540nm出的吸收光度与其浓度成正比，因此可用分光度法进行测定。最低检出浓度（以NO2计）为0.025mg/m3。2.2 激光诱导荧光法 用特定波长的激光束，激发NO2（或NO）分子到较高能级成为激发态分子，激发态分子NO2*（或NO*）跃迁回基态时会以光子发射的形式释放能量成为荧光。荧光强度与其浓度成正比，可由光强判定其浓度。该方法属于光学法，可实现较低的检测极限，可达3-17ppb。2.3 原电池库仑滴定法 库仑池中有两个电极，一是活性炭阳极，二是铂网阴极，池内充0.1mol/l磷酸盐缓冲溶液（pH=7）和0.3mol/l碘化钾溶液。当进入库伦池的样气中含有NO2时，则与电解液中的i-反应，将其氧化成I2，而生成的I2又立即在铂网阴极上还原为I-，便产生微小电流。如果电流效率达100%，则在一定条件下，微电流大小与样气中NO2浓度成正比。最低检测出浓度（以NO2计）为0.03mg/m3。2.4 气体敏感元件传感器 利用n型金属氧化物半导体（如ZnO，SnO2等）的电导率对环境变化十分敏感的特性，以SnO2为基体材料，采用厚膜工艺研制成的NOx气敏元件具有良好的物理性，化学性稳定，灵敏度高，最低检出浓度为0.1ppm。2.5 化学发光法 在一定条件下，NO与过量的O3发生反应，产生激发态的NO2。激发态NO2跃迁返回基态时，会产生波长为900nm的近红外荧光。在浓度较低情况下，NO与O3充分反应发出的光强度与NO浓度成正比，光电转换器吸收光子产生光电流，光电流强度与NO浓度成线性关系，即可通过检测化学发光强度计算NO浓度。为得到NO2的浓度，可把NO2预先转化为NO。其检测极限和灵敏度都可达到1ppb以下。2.6 小结 盐酸萘乙二胺比色法是一种传统的化学检测方法，不能实现连续在线分析，只能采样测量。激光诱导荧光法，响应速度快，灵敏度高，可实现很低的检测极限，但系数过于复杂和精密，造价太高。原电池库仑滴定法响应时间变长，连续运行能力差，不适宜连续在线监测。气体敏感元件传感器具有较好的稳定性，选择性，灵敏度高，成本较低，但随着使用时间的推移，响应时间变长，灵敏度降低，元件属于易消耗品，一般只能使用1-2年，需要经常更换。化学发光法测量精度与灵敏度高，响应时间短，线性范围宽，稳定可靠，是目前主流的氮氧化物测定方法之一，可实现氮氧化物体积浓度的连续在线监测。3 二氧化硫/氮氧化物多组分监测技术 目前光谱吸收法目前国内应用最为广泛的烟气多组分监测技术，其中非分光红外吸收光谱法应用较多，还包括少部分非分光紫外吸收光谱法，又称差分吸收光谱法。这类技术是基于朗伯-比尔(Lambert-Beer)吸收定律的光谱吸收技术，其基本分析原理是：当光通过待测气体时，气体分子会吸收特定波长的光，可通过测定光被介质吸收的辐射强度计算出气体浓度。这两种监测技术均可实现对烟气中二氧化硫、氮氧化物多组分的连续在线监测。3.1 非分光红外吸收光谱法 非分光红外吸收光谱法(ndir)是目前国内应用最为广泛的烟气成分在线监测技术。该监测技术是基于被测介质对红外光有选择性吸收而建立的一种分析方法，属于分子吸收光谱分析法。红外光线通过检测气室后，通过测定被气体吸收部分波长后的红外辐射强度来测量被测气体的浓度。该气体分析方法具有如下特点： 1）可测量多组分气体，除单原子的惰性气体和具有对称结构无极性的双原子分子外； 2）测量范围宽，上限可达100%，下限可达几个ppm的浓度，当采取一定措施后，甚至可以进行ppb级的分析； 3）测量精度高，一般都在±2%fs； 4）响应时间快，一般在10s以内； 5）选择性好，特别适合对多组分烟气气体中某一待测组分的测量，而且当烟气中一种或多种组分浓度发生变化时，并不影响对待测组分的测量。3.2 非分光紫外吸收光谱法 非分光紫外吸收光谱法(DOAS)是一种光谱监测技术，其基本原理是利用空气中气体分子的窄带吸收特性来鉴别气体成分，并根据窄带吸收强度来推演气体浓度。DOAS基于朗伯-比尔定律，将气体的吸收截面分为随波长的慢变化部分和快变化部分。通过多项式拟合高通滤波方法去除光谱中的慢变化部分，剩下的则由于分子的窄带吸收造成的光源衰减。由于基于朗伯-比尔定律具有线性性质，烟气中气体的吸收可看做是线性叠加，故可采用最小二乘拟合方法，用气体标准差分吸收截面对测量得到的差分吸收光谱进行拟合，反演出烟气中气体的浓度。 该气体分析方法具有：高灵敏度，可实现多组分实时在线监测；机械、电子部件较简单、无气路、维护简便；开放式光程测量方法，无需采样，高精度非接触测量；适用于活性较大的物质测量等特点，十分适宜烟气中二氧化硫、氮氧化物等多组分气体浓度的连续在线监测。3.3 小结 由于排烟环境及烟气成分复杂，传统非分光红外吸收光谱法对烟气成分的检测结果极易受环境温度、水分含量、hc等因素干扰，从而无法实现对二氧化硫、氮氧化物低浓度的准确测量，因此必须对传统红外吸收光谱法进行技术创新升级，排除温度、水分、HC等因素对其检测结果的影响，才可实现烟气成分的低量程检测。如新款烟气分析仪（低量程在线型）Gasboard-3000plus在传统红外吸收光谱气体分析技术的基础上，将微流红外吸收光谱气体分析技术与隔半气室设计相结合，并采用整体恒温、水分调节、hc干扰减除、自动调零等装置，可实现红外光谱吸收法对超低排放烟气成分的实时在线监测。微流红外技术+隔半气室设计原理图 非分光紫外吸收光谱法灵敏度高、检测下限低、选择性好，较适用于超低排放烟气多组分的实时在线监测，如紫外烟气分析仪（超低量程）Gasboard-3000UV基于国际紫外差分光谱吸收气体分析技术，采用独特的算法，长光程多次回返气体室，检测下限达到1mg/m3，抗干扰能力强，测量精度高，同样可满足超低排放烟气监测市场的需要。烟气分析仪（低量程在线型）gasboard-3000plus4 总结 可用于测量烟气中二氧化硫、氮氧化物的监测技术有很多，但如果是在符合HJ/T76（按超低排放限值计算，二氧化硫和氮氧化物量程应不大于175mg/m3和250mg/m3）标准条件下，对烟气单一组分的浓度进行测定，测量二氧化硫浓度可考虑采用紫外荧光法，测量氮氧化物浓度可考虑使用化学发光法；此外，红外/紫外吸收光谱气体分析技术用于对烟气单一组分的测量也十分适宜。如果是对烟气多组分的浓度进行测定，那么升级版的非分光红外吸收光谱法与非分光紫外吸收光谱法均可作为超低排放烟气在线监测技术的选型参考。（来源：微信公众号@工业过程气体监测技术）

沼气成分的检测是维持沼气工程正常运行、确保沼气正常使用的重要环节，而沼气分析仪的选型则是确保沼气成分检测顺利进行的关键因素。很多企业都有过因选型时贪图便宜或者其他因素，造成仪表使用效果不理想的情况，下面笔者将探讨如何合理的选择分析仪。1.仪表的需求参数和工艺情况是不是能适用 分析仪一般都需要在洁净的气体介质条件下工作，所以需方必须详细的提供工艺方面被测介质气体的现场参数，如：压力、介质组成、气体温度、气体湿度、粉尘含量、结晶情况及有无腐蚀性气体等。得到这些数据分析仪生产厂家就会考虑自己研发、设计、生产的分析仪能不能与现场的条件相匹配，并选择适用的分析仪进行解决问题。上面的工艺参数缺一不可，缺少任何一个都可能造成在分析上的错误、或者仪表达不到使用的效果，而大大增加工作量。所以在选型的时候一定要搞清楚分析仪用在某个监测点的工艺参数。2.分析仪前预处理的适用性与稳定性 气体分析仪的前预处理单元是气体分析系统的非常关键的组成部分，其关键性甚至可能高于分析仪器本身。为什么这样说呢？因为分析仪属于精密仪器，运行的环境又是比较恶劣的工业环境，在使用分析仪表中，95%以上的故障率都发生在前预处理单元。一般情况下与处理单元使用的各个预处理部件一定是要可靠性非常强的，在考虑工艺介质参数的情况下一定要高于其处理能力，这样才能保证分析仪的良好运行，否则会极大地增加备件成本或维护工作量。所以在选择分析仪的时候一定要考虑其预处理单元在没在相同的工况条件下运行过，运行的状况如何，这样才能保证用好分析仪器。3.仪表生产厂家的研发、生产及售后能力 在招投标的过程中往往会提出仪表生产厂家来参与，因为在仪表使用的过程中出了问题厂家的及时响应和售后至关重要。如果选择了中间商性质的单位合作，往往在仪表出了问题后经过层层的联系才能找到专门负责的相关人员。但是和生产厂家的合作可能会极大地避免以上的情况。 其次是仪表本身的技术含量，在选型时一定要选择有实力的厂家，这样才能保证分析仪的备品备件、售后及时、产品先进性及稳定性。4.同类产品在相同工艺企业中的使用情况考察 如果相同的工艺在国内比较成熟或者说比较多的情况下，一定要多去考察下。如果相关的工艺在国内不错的情况下，可能考虑前期多和厂家沟通。共同制定相关分析系统的方案以及后期使用过程中的应急方案。各个厂家的分析仪系统都有自身的特点，在选型过程中经过前期的了解和认识，去相关的使用单位进行现场实地考察，这样就能获得最真实、准确的信息，也有助于最后的选型。结语 以上介绍了许多，无外乎想表达在选择气体分析仪器的时候一定要认清本质。不是越贵的东西越好，而应具体情况具体解决，选择适合工艺条件的气体分析系统是至关重要的。在使用过程中加强学习、增进对产品的了解，真正做到让分析仪器为工艺服务。请擦亮慧眼，去把最好的产品用在你想用的位置吧。来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术，转载请务必注明来源！