沼气测试仪

从简单粗放的户用沼气池模式，到经济环保的大中型沼气工程项目，越来越多的行业开始了对沼气生产和回收的重视，如污水处理厂，垃圾填埋场等，沼气的生产和利用逐步进入了工业化、标准化、规范化的模式，由此对沼气的监测也就提出了更高的要求。 四方仪器自控系统有限公司的沼气分析仪及沼气成分分析系统采用了自主知识产权的ndir非分光红外技术测试沼气中CH4和CO2的浓度，采用电化学的方法测试沼气中O2和H2S的浓度。 这类仪表的特点是测量范围宽、灵敏度高，反应速度快、选择性好，气体之间无交叉干扰，且采用了恒温技术，减小了外在环境温度的干扰，使测试结果更稳定。 结合实际的应用经验，小编针对沼气现场气体成分监测时常见的问题，以四方仪器沼气分析仪及成分分析系统的应用为例，提出以下几个解决方案，希望对大家有所帮助！大量水气 沼气的产生多伴随着大量水气的产生，在污水处理或垃圾填埋等应用中尤为突出。 解决方案：沼气分析仪Gasboard-3200/3200L配备有专门的预处理装置，能有效消除水分和杂质对测试据结果的影响。水气冷凝 在对沼气进行分析时，水气的冷凝不仅对仪器的传感器会造成影响，而且由于沼气中含有的H2S溶于水后，对设备的腐蚀性也极大加剧。传统的方法采用冷干的方法，在现场应用中，冷凝器出水口腐蚀现象明显，容易出现因管路损坏而造成的漏气故障。 其次，在环境温度较高或较低的情况下，冷凝器效率大大降低，甚至失效，从而引起水气在传感器部分冷凝，造成仪器的损坏。 解决方案：配有预处理和冷凝装置的沼气成分分析系统Gasboard-9060采用热湿的办法，设计了全程加热的取样和测试工艺，从取样到测试仪表采取了逐级加热的方法，保证沼气中的水气不要冷凝并随尾气排放，最大程度避免了水气冷凝的问题。设备易被腐蚀 沼气中的H2S具有很强的腐蚀性，对生产和使用设备具有破坏性。在一些厌氧发酵的条件下H2S的含量高达数千ppm。 H2S的测量通常采用电化学的方法，电化学传感器寿命和H2S的浓度成反比关系。当H2S浓度较高时，传感器电解液消耗加速，其受用寿命减短。另外，当H2S浓度超过设计量程时，容易造成传感器失效。高浓度测量条件下，H2S传感器在实际应用中的寿命一般不超过半年，甚至更短。 解决方案：沼气分析仪Gasboard-3200/3200L及沼气成分分析系统Gasboard-9060配备了间断取样以及过载保护的测量装置，有效延长了H2S传感器的使用寿命。 间断取样的方法采用了独立的取样气路，并使用电控阀控制气路的开关，根据现场H2S的实际浓度，可设置合理的取样周期，达到延长传感器寿命的目的。 过载保护装置可在H2S浓度超过设计量程时自动关闭取样回路，使用环境空气对传感器进行及时吹扫，达到有效保护传感器的目的。在现场的实际应用中，可使H2S传感器的寿命延长到一年甚至更长。 随着沼气利用的规范化、规模化的发展，对沼气工程的自动化要求越来越高，实践表明，对沼气生产过程的监测可有效减少生产成本和提高产气效率。沼气分析仪与分析系统对解决水气污染、高浓度H2S测量、数字化测试平台等问题具有较大的优势，可为用户提供可靠的监测解决方案。来源：微信公众号@沼气工程及其测控技术，转载请务必注明出处

随着国家对沼气能源的重视，越来越多的行业生产和回收沼气，如污水处理厂，垃圾填埋场等，对沼气成分的监测也就必不可少了。下面小编就简要介绍一下沼气分析仪在污水处理厂、垃圾填埋场的现场应用，以及在高校实验室中，沼气分析仪现场应用的常见问题和解决方法。污水处理厂的现场应用污水先通过截流井进入格栅间的粗格栅（打捞较大的渣滓）到格栅间的细格栅（打捞较小的渣滓）到沉砂池（以重力分离为基础，将污水中比重较大的无机颗粒沉淀并排除）再经过提升泵（提升水的高度），提升泵的出水进入生物处理设备（厌氧池、好氧池、缺氧池），生物处理设备的出水进入二次沉淀池，二沉池的出水经过消毒排放。污水处理厂工艺流程其中生物处理设备中有厌氧反应器，污水经过厌氧反应器后产生了沼气，其中CH4的浓度在50%-60%，沼气分析仪采样点就在厌氧反应器后的管道，可以测试出沼气中CH4、CO2、O2和H2S的浓度，样气中主要含水和粉尘，需要经过预处理后，进入仪器测试，通过测试沼气中可燃气体中的浓度（主要是CH4浓度）和沼气的日产量来判断该沼气能否适用。垃圾填埋场的现场应用垃圾填埋场是采用卫生填埋方式下的垃圾集中堆放场地，垃圾卫生填埋场因为成本低、卫生程度好，近年来在国内被广泛应用。垃圾填埋场一般采用分层覆土填埋的方式对垃圾进行处理，堆积一层垃圾后再覆盖一层黄土，这样很容易降低垃圾的污染。垃圾填埋场中沼气是各个气井上的空压机施压将井底的沼气排出，汇总到主输出管道进入气水分离器，除去沼气中的水分和杂质，通过罗茨风机沼气进入原气压缩机，压缩和提高沼气中CH4的浓度，经过提纯后的沼气进行脱硫、脱碳，进入成品气脱水装置再次脱水，最后进入成品气压缩机制成成品气民用。垃圾填埋场工艺流程成品沼气中CH4的浓度在98%左右。沼气分析仪的采样点一般可在气水分离器后和成品气压缩机后的分支管道上，此处样气比较干净，但也必须经过预处理后，才能进入仪器测试，通过测试沼气中气体的浓度判断该气是否适用。对以上两种工艺现场的沼气成分监测，均适合使用在线的沼气分析Gasboard-3200，改产品采用自主研发的NDIR非分光红外技术和ECD长寿命电化学技术，可实时在线测量沼气中CH4、CO2、H2S、O2的体积浓度，测量精度高、结构简单、操作方便、实用性好，目前在国内外垃圾填埋、污水处理、厌氧发酵生产工艺和CDM计量等领域广泛应用。高校沼气项目常见问题和解决方案国内高校和研究所也对发酵产生沼气项目进行试验，需要便携的沼气分析仪对试验进程中每天产生的沼气进行监测。下图是华中农业大学秸秆发酵实验室：Gasboard-3200L现场应用沼气分析仪Gasboard-3200L可同时测量CH4、CO2、O2、H2S的体积浓度，在现场测试的过程中，结合现场使用经验以及返厂维修仪器的情况，以下几个问题需要留意：1仪器进水。沼气中含有大量水分，如果没经过除水或除水效果不好，沼气进入仪器时会带入液态水，导致传感器污染，仪器不能正常使用。2实验室发酵沼气产生量很少，一天一般只有300-500ml，但需要每天进行监测，样气不足，导致仪器测试数值的不准确和不稳定。3实验者对生产的沼气很有信心，对测试样气数据有疑问，但现场无标准气体进行验证。针对以上几个常见问题，解决方案如下：1沼气分析仪配备了预处理，针对水分较多的现场，建议在预处理后加入一个除水过滤器，能有效地除去沼气中的水分和污染物，保证仪器的传感器不进水。2现场沼气产量较少，导致测试值不准确，可通过和客户沟通，沼气过水后，采集起来，直接抽取进入沼气分析仪测试，流量范围在0.7-1.2L/MIN，抽取20s即可读取数据。3在销售过程中，最好建议客户配置标准气体，特别是CH4标准气体，客户对测试样气有疑问时，可测试标准气体，以验证是仪器问题还是沼气生产工艺问题。随着国家对沼气能源的重视，高校、科研部门与沼气相关的研究，大中型沼气工程等沼气相关项目的大量出现，沼气分析仪将有更大的市场和更好的发展前景。

为推动中国国产仪器的发展，了解中国国产仪器厂商的实际情况，促进自主创新，向广大用户介绍一批有特点的优秀国产仪器生产厂商，仪器信息网自2009年1月1日开始，启动“百家国产仪器厂商访问计划”；2009年7月3日，仪器信息网工作人员走访参观了中国氮吸附仪的开拓者、比表面及孔径分布测试仪专业制造商-北京精微高博科学技术有限公司，精微高博公司总经理古艳玲女士、总工钟家湘教授热情接待了仪器信息网到访人员。 　　北京精微高博科学技术有限公司，以北京理工大学为技术背景，是北京科委批准的高新技术企业，专业生产氮吸附比表面仪及孔径分布（孔隙率）分析测试仪。　　　　精微高博公司总经理古艳玲女士、总工钟家湘教授　　钟家湘教授首先介绍到：“中国动态氮吸附仪研制历史要追溯到上世纪70-80年代，如当时中科院化学所与北分厂研制ST-03比表面与孔分析仪、中科院大连化物所研制BC-1比表面仪等代表了我国第一代动态氮吸附仪，但是由于技术上不很成熟、以及没能持续创新，未能在市场上普遍推广应用。”随着超细粉体，特别是纳米材料的发展，对于粉体材料表面特性的表征与测量越来越重要，比表面及孔径分布分析测试仪的需求日益增大，北京精微高博承担起这份重任。 　　早在2000年，精微高博公司学术带头人、北京理工大学知名材料专家钟家湘教授主持完成新型动态氮吸附仪样机的研制，开创了二十一世纪中国氮吸附仪的新局面；历经二年时间的技术积累，2003年，JW-04型氮吸附比表面测试仪成功推向市场；　　2004年，精微高博研制成功动态BET比表面仪，填补了国内空白，在BET测试方法上开始与国际接轨；　　2005年，研制成功动态常压单气路孔径分析仪，实现了动态氮吸附仪在技术与应用上的重大突破，至此，精微高博公司形成了具有完全自主知识产权的动态氮吸附仪完整的系列产品。　　为了追赶国际先进水平，在努力研发动态氮吸附仪的同时，精微高博一直关注国际上静态容量法比表面及孔隙率的发展，经过近两年的努力与千百次实验，2007年中国独有的静态容量法比表面积及孔径分析测试仪JW-BK和JW-RB系列研制成功，其性能已经达到国际先进水平，钟教授评价说：“这标志着中国比表面积及孔隙率分析测试仪的技术水平步入国际先进行列；精微高博的成功，完全是坚持走自主创新道路的结果。”　　另外，精微高博多年来一直参与中国比表面积和孔隙率分布标准的技术讨论，参加了国家比表面标准物质研制的标定工作，尤其在2008年，精微高博被遴选为参加“国家比表面标准物质标定测试”唯一国内生产厂商。　　　　JW-RB系列静态容量法BET比表面仪　　　　JW-BK系列静态容量法比表面及孔径分析仪　　　　JW-004A型动态氮吸附BET比表面仪　　　　JW-K型动态比表面及孔径分析仪　　　　仪器调试现场　　古艳玲总经理充满自信的说：“我们的研发核心技术团队由教授、博士、硕士、高工及各种配套专业人才组成，以富有朝气的年轻人为主，在理论研究深度、自主研发能力、设计制造水平、解决实际问题能力等方面，在中国是首屈一指的。”　　“另外，我们建立起完善的产品质量控制体系和售后服务体系，在不断完善现有产品同时，根据客户需求反馈，积极研究开发材料物性测试相关新设备，并为我们的用户提供测试整体解决方案。”　　　　访谈现场　　目前，精微高博公司生产的氮吸附仪产品在国内用户数量逐年增长，用户群覆盖国家建筑材料认证中心、北京建筑材料科学院检测中心、北京大学、中国科技大学、华东理工大学、武汉大学、四川泸天化集团有限公司、深圳比亚迪股份有限公司、河北风帆股份有限公司、宁夏东方铝业股份有限公司等国内400余家企事业单位；从2006年底开始，公司新型孔径分布测试仪，已经走出国门，远销波兰、日本、伊朗、南非、巴西、蒙古、朝鲜等国家。　　附录1：北京精微高博科学技术有限公司　　http://jwgbcn.instrument.com.cn　　http://www.jwgb.cn/　　附录2：精微高博公司总工程师——钟家湘教授简介　　钟家湘，北京理工大学材料系教授，历任教研室主任、材料科学研究中心副主任、校学术委员会委员等，曾任中国材料研究学会第一、二届副秘书长；　　发表专著6册，学术论文70余篇，科研成果曾获中国科学院科技进步二等奖、国家科技进步三等奖、机械委科技进步二等奖、北京理工大学科研成果奖等；　　从1998年开始，主要从事纳米材料应用开发，先后主持技术研发项目12项，大部分已经实现产业化，并取得发明专利三项。