智能隔爆热导式气体分析仪

本文介绍了检测沼气成分的五种主要方法:奥氏气体分析法、热催化燃烧检测法、热导元件检测法、气相色谱GC检测法、红外气体分析法，分析了这五种检测方法的特点及其在我国沼气服务体系中的适应性，并总结了目前最适宜我国大中型沼气工程沼气成分监测的分析方法是红外沼气成分分析技术。1、奥氏气体分析法 奥氏气体分析法是一种经典的化学式手动分析方法，该方法是利用溶液吸收法来测定CO、CO2和O2浓度，CH4和H2浓度则在爆炸燃烧法后用吸收法测定，剩余气体为N2。目前传统的奥氏气体分析方法在沼气成分检测中应用较少。针对农村沼气服务体系的特定应用，通常采用检测管法，该方法操作更简便，常用的检测管有H2S、O2、CO2、CO等，但没有直接测量CH4浓度的检测管，CH4浓度是通过计算所得，即100%-[ CO2 ]-[空气]-[H2S]-[ CO ]等，因此存在一定误差。 奥氏气体分析仪具有结构简单、价格便宜、维修容易等优点，常用于CO2、O2、CO、H2、烃类等气体浓度的测定，在实验室里应用广泛。但该仪器长期运行成本高，仅每年购买试剂和玻璃器皿至少要1万多元，且必须对气体进行人工取样，才可在实验室内进行分析，其中分析人员的操作技能和“态度”对分析的精确度也有着较大影响。同时奥氏气体分析仪只能对单一成分逐个进行检测分析，不具备多重输入和信号处理功能，分析费时，操作繁琐，响应速度慢，效率低，难以实时在线地分析现场工况，现逐渐被全自动分析仪器替代。2、热催化燃烧检测方法 热催化燃烧检测方法是利用两只热催化（黑白）元件——补偿元件和桥臂电阻构成惠斯顿电桥加一恒定电压，将铂丝加热到500℃，当遇到空气中的可燃气体时，测量元件在催化剂的作用下，在元件表面发生催化反应，使得温度升高，阻值增大，电桥输出不平衡，以此来测定甲烷浓度。该方法是检测甲烷泄漏最简单、经济的方法，在我国煤矿安全检测领域具有广泛应用。但载体催化元件只能检测0~4％的甲烷浓度，当空气中甲烷浓度超过5％后，元件会发生“激活”现象，造成永久损坏。同时检测设备需要频繁标定，热催化元件的仪器使用寿命一般在1年内，精度较差（10%），而在高H2S条件下，易造成传感器中毒甚至报废，使用寿命大大缩短。3、热导元件检测方法 不同气体的导热系数存在差别，热导元件检测方法就是根据这一特性，来测定气体的体积浓度。沼气的主要成分是CH4和CO2 ，被测沼气的导热系数由CH4和CO2共同决定。对于彼此之间无相互作用的多组分气体,其导热系数可近似地认为是各组分导热系数浓度的加权平均值。因此,根据沼气的导热系数与各组分导热系数之间的关系,就可以实现沼气多组分气体浓度的测定。 目前该检测方法已广泛应用在煤矿瓦斯抽排领域，也可用于沼气中甲烷浓度的测量。但该类型传感器使用寿命一般在2年左右，且该传感器对于低浓度测量，具有较大局限性，如无法测量浓度低于5%的甲烷浓度，如果用于甲烷的泄露报警将会造成较大误差。4、气相色谱GC检测方法 气相色谱GC分析方法是利用气体物理吸附能力的差别，将采样的气体在色谱中分离然后,热导检测器通过热电阻与被测气体之间热交换和热平衡来实现其CH4、CO2、O2等气体浓度的检测，该检测方法分离效能高，对物理化学性能很接近的复杂混合物质都可以进行定性、定量检测，灵敏度较高。气相色谱分析原理示意图 由于柱温与载气对分离结果的具有较大影响，其中柱温对分离结果的影响比载气的大，所以在检测过程中，除了要经常更换色谱柱外，还需要对色谱柱温和载气流速进行适度的调节，以免影响分离结果造成误差。同时色谱价格相对较贵，需要采样，不能实现在线分析。5、红外气体分析方法 当对应某一气体特征吸收波长的光波通过被测气体时，其强度将明显减弱，强度衰减程度与该气体浓度有关，两者之间的关系遵守朗伯一比尔定律，也就是红外光谱检测方法的基本原理。红外气体分析技术作为一种快速、准确的气体分析技术在实际应用中十分普遍。由于该方法是采用物理原理，分析气体不与传感器发生反应，因此传感器使用寿命很长，该类型传感器不仅可以用于测量沼气泄露的低浓度报警，也可以用于高浓度的沼气成分测量。 由上表可知，红外气体分析技术相较于奥氏、热催化、热导元件、气相色谱气体分析技术，具有响应时间快、灵敏度高、使用寿命长、仪器操作方便等优势。但对国内用户而言，红外气体分析技术普遍存在NDIR传感器价格昂贵、维护困难、产品质量参差不齐等问题。针对这些问题，四方仪器对NDIR传感器进行了升级，将红外传感器进行模块化设计，一个传感器对应检测一个气体组分，拆卸维护方便，使得仪器在体积、性能、维护、价格上具有以往仪器无法比拟的优势。 如沼气分析仪（智能便携型）Gasboard-3200Plus，采用自主知识产权的模块化红外传感器，可实现CO、CO2、CH4等多组分气体浓度的快速测量。同时其H2S、O2浓度测量可拓展，流速、流量可采集，体积轻量化，APP终端智能化等创新设计，弥补了沼气成分、流量一台仪器不可同时测量，长距离、大规模沼气项目监测设备不易携带，监测数据获取流程复杂等的不足，可广泛用于生物沼气、污水处理废气和垃圾填埋气体等沼气成分的可靠准确且经济有效的监测。在满足行业标准应用的同时，仪器测量组分还可根据用户需求定制，轻巧便携，实用性大大提高。模块化红外气体传感器工作原理6、结论 在沼气技术服务体系建设中，气体分析仪发挥了十分重要的作用，在选择配置时需要考虑仪器的使用寿命、功能、质量保障体系、实用性、性价比等因素。在奥氏吸收、热导元件、热催化、气相色谱、红外光谱的气体分析仪中，从寿命、功能、实用性等方面考虑，可优先选择红外方法的仪器；如果仅测量甲烷浓度或检测泄露，可以考虑基于热导和热催化原理的仪器；如果用于实验室定性与定量的精准测量，也可以考虑色谱分析方法。 但随着沼气生产和过程控制要求的逐渐提高，不断实现技术创新升级的红外沼气分析仪将逐渐取代奥氏吸收、热导元件、热催化、气相色谱等气体成分检测技术，成为我国大中小型沼气工程沼气成分监测与工艺过程调控必不可少的气体成分监测设备。（来源：沼气圈）

p　　在工业生产和日常生活环境中存在着各种各样的气体，它们对生产和环境有着巨大的影响。比如工业矿井生产中产生的CHsub4/sub、CO等，它们是造成矿井瓦斯爆炸的重要组成气体；在化工生产中，一些生产阶段(例如锅炉燃烧)的气体检测对产品质量控制起着至关重要的作用；在一些石化储存站、煤气站等场合，有毒易燃气体的泄露需要实时检测监控；在日常生活中，例如城市煤气、汽车尾气、酒店的智能家居系统等，也涉及对有害气体进行监测；在能源煤炭行业中，也需要对某些中间产物(气体)或成品(气体)进行监测以判断产品的质量和均一性。/pp　　常用的气体检测仪器有红外线气体分析仪、紫外线气体分析仪、热导式气体分析仪、电化学式气体分析仪、磁式分析仪、激光气体分析仪、气相色谱仪、质谱仪等。其中红外线气体分析仪具有测量范围宽、灵敏度高、测量精度高、维护量小、价格相对较低等优点，并且仪器的体积小、重量轻、结构简单。因此既适用于在线监测，也被广泛地应用于各个领域的便携式现场气体检测，特别是适用于具有某些特征吸收波长的气体，如CO、CHsub4/sub、COsub2/sub等。/pp　　目前中国市场上的红外气体分析仪的用途主要可以大致分为三类：环保、工业应用和科研项目。此外，由于红外气体分析仪具有较好的防爆性，所以人防工程、检测报警设备里也会用到红外气体分析仪，如井下有毒气体报警装置等。但此类设备通常不做定量分析要求，不能提供准确的数据，所以在此报告中不涉及。另外，关于环境CEMS市场本网另有报告专门论述，故本报告中也不涉及红外气体分析仪的CEMS市场。/pp style="text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong《中国红外气体分析仪市场调研报告（2020版）》/strong/span主要针对strong便携式红外气体分析仪/strong及strong用于过程分析的在线式红外气体分析仪/strong的相关产品、标准、应用、市场情况、用户使用/采购行为、仪器信息网专场访问量等内容进行阐述。在前期相应调研过程中，采用了网上公开信息收集、问卷调研、电话深访、招中标信息统计、仪器信息网访问量统计等调研方式。/pp style="text-indent: 0em "strong style="text-indent: 2em "报告内容节选：/strong/pp style="text-indent: 2em "我国当前过程在线式红外气体分析仪年市场规模约为**，便携式红外气体分析仪年市场规模约为**.../pp style="text-indent: 2em "国内非在线CEMS市场上在线式红外气体分析仪进口主流品牌有**、**、**等，其中**就占了进口品牌市场份额的**%左右.../pp　　随着几十年的技术发展，研发生产红外气体分析仪的国产仪器厂商也逐渐多了起来，品牌主要有**、**、**、**、**等.../pp　　本次调研中，专门邀请了三十余位具有代表性的用户代表，对他们选购红外气体分析仪时考量的因素进行了调研统计。统计结果显示，用户在选购红外气体分析仪时最关心的因素是***(4.8)，第二是***(4.78），第三是***(4.36)，关心程度相对较低的是***及***.../pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/a54e348f-966f-4a62-92a9-4e4eb825026f.jpg" title="访问量图.png" alt="访问量图.png"//pp style="text-align: center "”多组分气体分析仪“专场各品牌平均访问量/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/30f07e6e-e692-4a53-ac85-57889bdf9088.jpg" title="访问量2.png" alt="访问量2.png"//pp style="text-align: center "　　”CO、CO2气体分析仪“专场各品牌平均访问量/ppspan style="color: rgb(0, 0, 0) "strong报告链接/strong/spanspan style="color: rgb(255, 0, 0) "strong/strongstrongspan style="color: rgb(0, 0, 0) "：/span/strongspan style="color: rgb(0, 0, 0) "a href="https://www.instrument.com.cn/survey/Report_Census.aspx?id=215" target="_blank"span style="color: rgb(255, 0, 0) "stronghttps://www.instrument.com.cn/survey/Report_Census.aspx?id=215/strong/span/a/span/span/pp欢迎感兴趣的朋友来电咨询，购买/咨询联系方式：010-51654077 转销售部/ppstrong报告目录：/strong/pp第一章 红外气体分析仪介绍 7/pp　1.1 红外气体分析仪简介 7/pp　1.2 红外气体分析仪分类 7/pp　1.3 红外气体分析仪结构组成 7/pp　　1.3.1 光源 8/pp　　1.3.2 滤光部件 8/pp　　1.3.3 气室 9/pp　　1.3.4 检测器 9/pp　1.4 红外气体分析仪前处理方法 9/pp第二章 红外气体分析仪相关标准 11/pp　2.1 仪器标准 11/pp　2.2 使用标准 11/pp第三章 红外气体分析仪市场概述 13/pp　3.1 红外气体分析仪国内市场发展历程及现状 13/pp　3.2 部分重点进口品牌分析(便携、过程分析) 14/pp　　3.2.1 ABB 14/pp　　3.2.2 西门子 14/pp　　3.2.3 HORIBA(堀场) 15/pp　　3.2.4 富士电机 16/pp　　3.2.5 德国MRU 17/pp　3.3 部分重点国产品牌分析(便携、过程分析) 18/pp　　3.3.1 北分麦哈克 18/pp　　3.3.2 南华仪器 18/pp style="text-indent: 2em "3.3.3 华云仪器 19/pp　　3.3.4 西比仪器 20/pp　　3.3.5 均方理化 20/pp　　3.3.6 湖北锐意自控 20/pp　　3.3.7 雪迪龙 21/pp　　3.3.8 崂应 22/pp第四章 红外气体分析仪2019年招标采购市场 23/pp　4.1 中标信息 23/pp　4.2 中标特点分析 27/pp　4.3 招标单位行业特点 28/pp第五章 红外气体分析仪部分主要细分行业用户特点 29/pp　5.1 环保/水工业行业用户 29/pp　5.2 石油/化工行业用户 30/pp　5.3 能源/煤炭行业用户 30/pp　5.4 生物制药行业用户 30/pp　5.5 建筑/建材行业用户 31/pp第六章 用户仪器选购行为分析 32/pp第七章 红外气体分析仪线上访问量统计分析 34/pp　7.1 “多组分气体分析仪”专场访问量统计分析 34/pp　7.2 “CO、CO2气体分析仪”专场访问量统计分析 37/pp第八章 总结 39/p

随着双碳政策的逐步推进，从碳达峰碳中和目标的提出，再到“十四五”生态环境监测规划、碳监测评估试点工作方案的发布，国家政策明确提出开展温室气体监测和评估，推进碳排放实测技术发展和信息化水平提升等内容。习总书记讲话中提出，中国二氧化碳的碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取到2060年前实现“碳中和”。在双碳战略下，温室气体监测将成为未来一段时期环境监测的重点，也将为整个环境监测市场带来新的增长点。但是，这个新的增长点如何把控？立足当下，各个企业又有怎样全新的布局？仪器信息网今天就机遇、市场、技术、产品、销售、发展六大模块采访了江苏海兰达尔环境科技有限公司（以下简称“海兰达尔”），海兰达尔环境是否会在将来有全新的布局呢——仪器信息网：当前双碳等一系列政策出台将给环境监测市场带来哪些热点机遇？这对温室气体监测仪器有怎样新的要求？海兰达尔：自《碳监测评估试点工作方案》发布以来，碳监测工作已在重点行业、城市、区域三个层面如火如荼地开展，旨在探索建立碳监测评估技术方法体系，形成业务化运行模式，总结经验做法，发挥示范效应，为应对气候变化工作成效评估提供数据支撑。当下的市场条件，对于环境监测行业来说是重要的机遇。碳监测工作的有效开展，离不开高性能环境监测仪器提供的保障。对于各个重点行业（火电，钢铁，石油天然气开采，煤炭开采和废弃物处理），需要分别开展CO2和CH4的监测；对于试点城市，则需要根据情况，开展高精度CO2，N2O，CH4浓度，CO2/H2O通量，碳同位素（13CO2，14CO2）等要素的监测。这些监测需求除了要求温室气体分析仪能满足高精度地面原位测量，还对监测方法的适应性提出了很高的要求。当下的碳监测朝着 “天空地一体化”的方向发展，地面、船舶、走航、无人机都是很好的监测手段。同时，原位和移动测量的数据还可与卫星遥感监测的结果相互验证，从而评估监测手段的科学性。高精度温室气体分析仪未来会成为环境监测市场的下一个刚需，与环境大气污染物分析仪形成协同观测，发挥重要的监测作用。另一方面，温室气体不断升高是全球面临的问题，国际社会的协作也是非常重要的一环。因此国内外监测网络数据的兼容性就非常重要，这就要求在监测技术和方法上、质量控制以及质量保证方面尽可能一致或相近。为了满足野外站点长期无人值守的监测需求，这要求温室气体分析仪在保证高精度，低漂移，长期稳定性的基础上，更加注重坚固耐用，简单便携，易于安装，便于维护的特性。仪器信息网：关于温室气体监测，目前国内外市场发展态势如何？目前主流市场有怎样的竞争格局？海兰达尔：目前高精度的温室气体监测仪器仍以进口为主，进口仪器技术已经相当成熟，在国际上多个重要的温室气体监测网络（如中国气象局温室气体观测网，世界气象组织（WMO）GAW，欧洲综合碳观测系统（ICOS）等）都有广泛的应用和部署。国产化的温室气体监测设备还在发展中，仪器的性能（包括精度，漂移等）和稳定性还需要有效地验证。当前的主流技术和品牌有：光腔衰荡光谱法（美国Picarro品牌），离轴积分腔输出光谱法，以及传统的非分散红外光谱法和傅里叶变换红外光谱法等。其中首屈一指的技术就是Picarro的CRDS光谱技术，仪器测量的性能和稳定性均为最佳，是高精度监测的首选设备，被誉为温室气体监测的黄金标准，也已经被广泛应用在多个试点城市，占据了高精度温室气体监测的主要市场。仪器信息网：贵公司销售的温室气体监测仪与市场上同类品牌相比有什么优势？海兰达尔：海兰达尔是美国Picarro公司在国内的授权销售和售后服务商，所提供的Picarro分析仪是世界上最顶尖的高精度温室气体监测设备。Picarro的所有产品均基于其核心技术-光腔衰荡光谱（CRDS）技术，拥有超过45个光腔衰荡光谱专利。不同于其它光谱技术，CRDS 技术并不通过测量光强经样品后的变化来测得样品的吸收度，而是测量光强在光腔内的衰荡时间，这样可以使其不像传统光谱技术那样受到光源干扰而造成的测量偏差。同时Picarro仪器光腔内部进行精确的温度和压强控制，保证光腔内环境的稳定性，从而最大程度地减小测量中分析仪对环境的依赖效应。高精度的温室气体分析仪会自动进行水汽校正，排除掉水汽对CO2，CH4浓度测量的影响，这也是其如此高精度的最重要保证和Picarro产品区别于同类产品的最大特点。Picarro产品与同类品牌相比的优势有以下这些：高精度（满足WMO和ICOS以及国内环境监测部门对于数据质量的要求）低漂移，长期稳定性好；专利技术，已被众多国际监测网络认可并大量应用操作简单，无耗材，维护频率低；具有独特的水汽校正，精确报告待测气体的干气摩尔分数。简单便携，易于安装，便于维护，可在野外或实验室部署；仪器信息网：贵公司在温室气体检测产品线方面是如何布局的？目前有哪些产品或者成果？海兰达尔：我司销售的温室气体分析仪以Picarro高精度温室气体浓度和同位素产品为主，主要有：高精度温室气体浓度分析仪：G2301（CO2，CH4），G2401（CO2，CH4和CO）,G5310（N2O，CO）,G4301（便携式测量CO2，CH4）。温室气体稳定碳同位素和浓度分析仪：G2131-i（CO2，CH4浓度，δ13C-CO2）, G2201-i（CO2，CH4浓度，δ13C-CO2，δ13C-CH4）。同时我司配合Picarro产品自主研发了配套的温室气体监测预处理系统，包括多通道进样系统（GHG-PRE系列）和样气冷凝除湿系统（GHG-CT系列冷阱），GHG-CT系列冷阱能将样气降低至-50℃甚至-70℃条件下进行除水，使其符合国标和WMO对于温室气体样气除水效率的要求。GHG-PRE系列除实现样气和标气的自动切换以外，还能对冷阱进行控制，包括制冷温度、切换温度、除霜温度、除霜时间、A/B双通道冷阱切换等，这使得样气除水通道的A和B分别处于冷凝除水和加热除霜状态，并定时进行状态切换，以实现冷阱的免维护。此外，除水通道状态切换能配合前端的多路选择阀进行设置，这保证了冷阱的无盲点运行，使得样气始终处于冷凝除湿状态。目前这套预处理系统通过了国内第三方检测机构多项测试和检验，配合Picarro高精度温室气体分析仪，已在多个高精度温室气体监测站点实现安装运行，突破性的设计和鲜明的技术特点使其非常适合高精度温室气体监测对于样气除水的要求。高精度温室气体监测系统安装应用案例海兰达尔预处理系统通过检测报告仪器信息网：目前，贵公司温室气体监测仪的销售情况如何？有哪些典型的应用单位？从对未来的预期来说，哪些单位会是仪器使用大户？海兰达尔：目前我司销售的高精度温室气体分析仪在全国多个环境监测部门、气象部门和科研机构都有广泛应用。典型应用单位有：无锡市生态环境局，江苏省环境监测中心，中国环境监测总站，广州市环境监测中心站，深圳市环境监测中心站，中国气象局，浙江省气象局，安徽省气象局，山西省气象局，中国科学院青藏高原研究所，北京大学，集美大学，西北大学等。对于中国市场，我司除了在现有的环境监测和气象行业继续深耕以外，会更加拓展其它行业的业务机会，如石油石化等重点行业和生态监测行业等，这些行业都有潜在的温室气体监测需求。在未来，气象行业、生态环境监测行业等相关领域会是使用大户。仪器信息网：贵公司将来重点关注和拓展的方向是什么？目前已经在开展或将开展哪些气体监测创新仪器/应用的研究？ 海兰达尔：我司未来会更加关注温室气体稳定碳同位素的应用，寻求利用稳定碳同位素进行碳源汇监测的市场机会，另外关注生态监测中碳通量监测。同时，拓展温室气体分析仪移动监测业务，比如车载，船载和无人机等方式，形成立体化监测的网络。