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多組分沼氣成分檢測,這幾種方法可以試一試

來源:四方光電(武漢)儀器有限公司   2017年04月27日 09:03  

    沼氣成分檢測的主要方法有奧氏氣體分析方法、氣相色譜GC分析方法、熱催化元件檢測方法和紅外檢測方法。

 

一、奧氏成分檢測方法

    采用氫氧化鈉溶液吸收CO2,以焦性沒食子酸堿性溶液吸收CO2,采用爆炸燃燒法后采用吸收法測量CH4,從而測出CH4、CO2、O2的含量。

    該方法結(jié)構(gòu)簡單,使用成本低,但該方法需要采集具有代表性的氣體,且不能現(xiàn)場實(shí)時(shí)分析;每年都需要購置化學(xué)試劑,耗材費(fèi)用較大;人員需要培訓(xùn),分析測試勞動(dòng)強(qiáng)度較大;受人為因素影響較大,不同操作人員或者不同的操作方法,測試結(jié)果也有可能不同。此外,奧氏氣體分析的原理是在假設(shè)[CH4]+[CO2]=的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,如果沼氣中含有CH4,CO2以外的氣體成分,如空氣、N2等,導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確。

 

二、氣相色譜GC分析方法

    采樣的氣體利用其物理吸附能力差別在色譜柱中分離后,采用FID、TCD傳感器分別分析檢測CH4、CO2、O2的體積濃度,該方法測試簡單,分離速度快, 且檢測甲烷可以達(dá)到較高的靈敏度, 是一種重要的分離分析方法,但是色譜價(jià)格相對較貴,需要采樣,不能現(xiàn)場分析,較難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、在線檢測。

 

三、熱催化檢測方法

    將熱催化(黑白)元件—補(bǔ)償元件和橋臂電陰構(gòu)成惠斯頓電橋加一恒定電壓,由于熱催化元件的骨架是鉑絲材料,電流流過時(shí)加熱,使溫度為500度左右,當(dāng)遇到檢測氣體時(shí),檢測氣體接觸催化元件表面時(shí)會發(fā)生氯化反應(yīng),產(chǎn)生大量的熱量,使催化元件溫度升高,阻值增大,電橋輸出不平衡電壓,從而反映被測甲烷的濃度。

    該方法價(jià)格低廉,適用于檢測煤礦中甲烷是否超標(biāo),且已經(jīng)普遍應(yīng)用于便攜瓦斯分析儀以及固定式瓦斯傳感器中。但采用該方法檢測沼氣時(shí),要確保儀器通入的是[CH4]+[CO2]=的沼氣,才能確保CH4數(shù)據(jù)的測量準(zhǔn)確性,因此,在測量未知?dú)怏w時(shí),很難確保CH4、CO2測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。其次,該檢測方法易受背景氣體及環(huán)境溫度的影響,導(dǎo)致CH4測量存在較大誤差。同時(shí)對于檢測含有大量的H2S氣體的沼氣,傳感器核心部件易被腐蝕,使用壽命被大大縮減。

 

四、紅外檢測方法

    利用CH4、CO2氣體吸收紅外光譜中3.4um,4.26um的中外紅外波長的特點(diǎn),通過紅外吸收率的變化得到CH4、CO2濃度,同時(shí)該方法可以配合電化學(xué)傳感器檢測O2H2S的氣體濃度。該檢測方法是目前國內(nèi)外從事沼氣成分檢測測量儀器。以沼氣分析儀(在線型)Gasboard-3200技術(shù)原理為例

    基于NDIR氣體分析技術(shù),Gasboard-3200采用單光源雙光束法測量CH4、CO2體積濃度。光源經(jīng)過兩個(gè)不同波長的濾光片,進(jìn)行濾光處理,得到兩個(gè)不同波長的信號:檢測信號與參考信號。其中檢測信號通過的濾光片為窄帶濾光片,僅讓被測氣體的吸收波長通過,使傳感器的信號變化不受背景氣體影響,保證儀器測量的準(zhǔn)確性;同時(shí),檢測信號與參考信號的強(qiáng)度之比與光源強(qiáng)度的波動(dòng)及電子元器件的老化等因素?zé)o關(guān),這樣就zui大限度的減小了光源不穩(wěn)定及電子元器件老化造成的零點(diǎn)、量程漂移,從而保障了儀器測量的穩(wěn)定性。與其他檢測方法相比,紅外檢測方法還具有如下特點(diǎn):

    1)可以實(shí)現(xiàn)對CH4CO2的獨(dú)立測量,空氣中的N2O2以及沼氣中的H2CH4CO2的測量沒有影響;

    2紅外光譜檢測方法采用非接觸測量,沼氣中的H2S對紅外傳感器的性能、壽命沒有任何影響。增加一個(gè)H2S傳感器,還能夠同時(shí)測量沼氣中H2S的濃度

    3甲烷的測量精度能夠達(dá)到2% ,采用高精度的紅外檢測器,能夠?qū)崿F(xiàn)沼氣成分的準(zhǔn)確測量;

    4紅外光譜甲烷檢測方法能夠測量沼氣中高濃度甲烷氣體的同時(shí),也具備沼氣泄露的甲烷檢測功能。甲烷的低爆炸極限LEL5%,通常當(dāng)空氣中的CH4超過1%時(shí)就要求報(bào)警。

 

    奧氏氣體分析儀由于不能現(xiàn)場分析,且每年都需要購置大量的試劑(除非政府每年都有試劑費(fèi)用的財(cái)政安排),分析測試復(fù)雜,勞動(dòng)強(qiáng)度大,因此不適合沼氣成分分析工作;氣相色譜是目前我國高校研究所較為推薦的用于檢測沼氣中CH4CO2濃度的方法,需要采樣后方可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室分析,但是其購置價(jià)格昂貴,操作十分復(fù)雜,在沼氣現(xiàn)場使用較為困難。熱催化檢測方法需要頻繁標(biāo)定,7天標(biāo)定一次,使用壽命短,精度差(10%),檢測范圍窄,在高濃度H2S條件下易中毒甚至報(bào)廢,此外不能測量CO2。紅外檢測技術(shù)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線測量,不需要?dú)獯蓸?,沒有耗材消耗,測量精度高,使用壽命長,不需要頻繁標(biāo)定,可用于實(shí)驗(yàn)室分析檢測,也可用于沼氣工業(yè)現(xiàn)場及農(nóng)村沼氣池沼氣成分的檢測。

來源:公眾號@沼氣工程及其測控技術(shù),轉(zhuǎn)載請務(wù)必注明來源

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