CN109752344B - 一种便携式非甲烷总烃浓度检测仪及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机气体浓度检测技术领域，公开了便携式非甲烷总烃浓度检测仪及非甲烷总烃浓度检测方法，所述便携式非甲烷总烃浓度检测仪包括外壳以及在所述外壳内部依次连接的采样管(1)、甲烷浓度检测装置、采样泵(4)、总烃浓度检测装置以及控制系统，所述控制系统能够控制所述甲烷浓度检测装置、所述采样泵(4)、所述总烃浓度检测装置的操作。本发明的便携式非甲烷总烃浓度检测仪由于前后检测操作所使用的样品气体无需更换且是相同的样品气体，因此检测结果不失真，提高了检测准确度，同时减少了由于两次分析的切换而带来的时间消耗，提高了检测效率，并且仪器的体积和重量大大减小，可小型化而方便携带。
Description
技术领域
本发明涉及有机气体浓度检测技术领域，具体地涉及用于检测废气中的有机气体中的非甲烷总烃浓度的检测仪以及利用该检测仪进行的检测方法。
背景技术
污染物排放标准是为了控制污染物的排放量，使空气质量达到环境质量标准，对排人大气中的污染物数量或浓度所规定的限制标准。其中，针对废气中的有机气体的排放浓度，其标准为检测非甲烷总烃的浓度。非甲烷总烃浓度不能直接检测出来，而是通过总烃浓度和甲烷浓度的差值来计算其浓度值，这就要求分别检测废气中的总烃浓度和甲烷浓度。传统的非甲烷总统浓度的检测方法包括催化氧化法和气相色谱法。
催化氧化法的步骤包括：首先，将样品气体通入氢火焰离子化检测器进行检测总烃浓度；之后，采样高温催化剂，将后续采集的样品气体中的除甲烷之外的其他有机物进行催化氧化成二氧化碳和水，再将此部分气体进入氢火焰离子化检测器测定甲烷浓度；最后，通过总烃浓度和甲烷浓度的差值计算得出非甲烷总烃的浓度。但是，该方法具有很多不足之处：一、该方法是先检测总烃浓度，进行催化氧化之后检测甲烷浓度，而两次检测过程中使用的样品气体实际上并非同一样品气体，结果失真；二、催化剂需要在高温条件下工作，对电能的消耗较大，不利于检测装置的小型化；三、每个检测过程都需要切换气路，耗时较长，检测效率较低。
气相色谱法是采用阀切换和色谱柱分离来分别进行甲烷浓度和总烃浓度的检测。该方法存在的缺点是：一、需要色谱柱和柱温箱，不利于检测装置的小型化；二、需要色谱载气，增加额外气瓶负担；三、色谱分离过程需要时间，检测效率较低。
总之，现有的非甲烷总烃浓度检测装置及检测方法存在检测结果失真、装置无法小型化、检测时间长导致的检测效率低等问题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的检测结果失真、装置无法小型化、检测时间长导致的检测效率低问题，提供一种非甲烷总烃浓度检测装置及方法，该非甲烷总烃浓度检测装置具有检测准确度相对高、小型且功耗低、检测效率高等优点。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种便携式非甲烷总烃浓度检测仪，所述便携式非甲烷总烃浓度检测仪包括外壳以及在所述外壳内部依次连接的采样管、甲烷浓度检测装置、采样泵、总烃浓度检测装置以及控制系统，所述控制系统能够控制所述甲烷浓度检测装置、所述采样泵、所述总烃浓度检测装置的操作。
优选地，所述采样管的所述甲烷浓度检测装置之前的管路上设置有烧结金属过滤器。
优选地，所述甲烷浓度检测装置包括彼此连接的可调谐半导体激光器和光室，所述采样管的一端连接于所述光室，所述采样泵与所述光室连接。
优选地，所述光室的光程为8m至12m。
优选地，所述光室的光程为10m。
优选地，所述总烃浓度检测装置为氢火焰离子化检测器。
本发明的另一方面提供一种非甲烷总烃浓度检测方法，所述检测方法采用本发明提供的便携式非甲烷总烃浓度检测仪进行检测，并包括：步骤一：启动所述采样泵，从所述采样管向甲烷浓度检测装置导入样品气体；步骤二：启动甲烷浓度检测装置，检测样品气体中的甲烷浓度；步骤三：检测甲烷浓度后的样品气体被导入总烃浓度检测装置，启动所述总烃浓度检测装置，检测样品气体中的总烃浓度；步骤四：所述控制系统根据公式非甲烷总烃浓度＝总烃浓度-甲烷浓度，计算样品气体中的非甲烷总烃浓度。
优选地，在所述步骤二中，所述甲烷浓度检测装置包括彼此连接的可调谐半导体激光器和光室，所述采样管的一端连接于所述光室，所述采样泵与所述光室连接，所述可调谐半导体激光器发出1653nm的甲烷特征吸收波长。
优选地，所述光室的光程为8m至12m。
优选地，所述光室的光程为10m。
通过上述技术方案，本发明的便携式非甲烷总烃浓度检测仪以先测甲烷浓度、后测总烃浓度的顺序进行检测，最后进行差值计算就可以得到非甲烷总烃浓度，由于前后检测操作所使用的样品气体无需更换且是相同的样品气体，因此检测结果不失真，提高了检测准确度，同时与以往的采用气相色谱法的非甲烷总烃浓度装置相比，减少了由于两次分析的切换而带来的时间消耗，提高了检测效率，并且仅用一条气体管道就可完成非甲烷总烃浓度的检测，因此仪器的体积和重量大大减小，可小型化而方便携带。
附图说明
图1是本发明提供的便携式非甲烷总烃浓度检测装置的结构示意图。
附图标记说明
1采样管 2可调谐半导体激光器
3光室 4采样泵
5氢火焰离子化检测器
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
以下，参照图1，将详细说明本发明的便携式非甲烷总烃浓度检测仪及非甲烷浓度检测方法。
参照图1，本发明提供的便携式非甲烷总烃浓度检测仪包括外壳以及在所述外壳内部依次连接的采样管1、甲烷浓度检测装置、采样泵4、总烃浓度检测装置以及控制系统，所述控制系统能够控制所述甲烷浓度检测装置、所述采样泵(4)、所述总烃浓度检测装置的操作，例如，采样泵4的开闭以及抽吸强度(即，采样速率)、甲烷浓度检测装置与总烃浓度检测装置的开闭均通过控制系统来完成。
具体地，所述采样管1的部分位于所述外壳内部，与甲烷浓度检测装置连接，另一部分位于所述外壳的外部，用于吸入环境中的样品气体。样品气体在采样泵4的作用下，通过采样管1被吸入甲烷浓度检测装置，甲烷浓度检测完成之后，样品气体直接进入总烃浓度检测装置，总烃浓度检测完成之后，控制系统可算出总烃浓度与甲烷浓度的差值，即，非甲烷总烃浓度。
本发明的便携式非甲烷总烃浓度检测仪以先测甲烷浓度、后测总烃浓度的顺序进行检测，最后进行差值计算就可以得到非甲烷总烃浓度，由于前后检测操作所使用的样品气体无需更换且是相同的样品气体，因此检测结果不失真，提高了检测准确度，同时与以往的采用气相色谱法的非甲烷总烃浓度装置相比，减少了由于两次分析的切换而带来的时间消耗，提高了检测效率，并且仅用一条气体管道就可完成非甲烷总烃浓度的检测，因此仪器的体积和重量大大减小，方便携带。
另外，样品气体中常常附带着粉尘等杂质，而这些粉尘会对检测仪产生破坏作用。由此，优选地，可以在采样管1的甲烷浓度检测装置之前的管路上设置烧结金属过滤器，通过烧结金属过滤器，对样品气体中的粉尘等大颗粒杂质进行过滤，能够避免便携式非甲烷总烃浓度检测仪因粉尘受损，保证仪器能够长期被使用。
作为本发明的优选实施方式，所述甲烷浓度检测装置包括彼此连接的可调谐半导体激光器2和光室3。所述采样管1的一端连接于所述光室3，所述采样泵4与所述光室3连接。
可调谐半导体激光器2的检测原理为可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)检测原理。TDLAS技术是通过分析经过气体吸收前后光强的变化来测量气体浓度，它采用的可调谐半导体激光的光谱线宽远远小于传统红外光源的光谱线展宽和待测气体吸收谱线的光谱线展宽，且激光器的中心波长需要固定在选定气体的吸收谱线强度较大的位置。本发明为了检测甲烷浓度，将可调谐半导体激光器2的中心波长固定在1650nm～1656nm波长范围内，优选固定在1653nm波长位置，以使可调谐半导体激光器2发出1653nm的甲烷特征吸收波长。
另外，优选地，光室3的光程优选设置为8m至12m，更优选地，光室3的光程为10m。但是，具体光程不限于此。
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)检测原理的本发明的甲烷浓度检测装置，其检测样品气体中的甲烷浓度快速且不破坏气体组成，因此检测甲烷浓度后的样品气体能够在总烃浓度检测中继续使用，非甲烷总烃浓度的整个检测过程使用同一样品气体，使得检测结果准确度高、不失真。
另外，本发明的便携式非甲烷总烃浓度检测仪中的总烃浓度检测装置为氢火焰离子化检测器5。氢火焰离子化检测器的灵敏度高、检出限低、结构简单。但本发明不限于此，总烃浓度检测装置也可以采用基于气相色谱原理的其他总烃分析仪。
以上为本发明提供的便携式非甲烷总烃浓度检测仪的结构与作用。以下将详细介绍本发明提供的非甲烷总烃浓度检测方法，该检测方法采用本发明提供的便携式非甲烷总烃浓度检测仪进行检测，其包括包括如下步骤：
步骤一：启动所述采样泵4，从所述采样管1向甲烷浓度检测装置导入样品气体；
步骤二：启动甲烷浓度检测装置，检测样品气体中的甲烷浓度C2，将甲烷浓度C2数据发送至控制系统；
步骤三：检测甲烷浓度后的样品气体被导入总烃浓度检测装置，启动所述总烃浓度检测装置，检测样品气体中的总烃浓度C1，将总烃浓度C1数据发送至控制系统；
步骤四：所述控制系统根据公式非甲烷总烃浓度C3＝总烃浓度C1-甲烷浓度C2，计算样品气体中的非甲烷总烃浓度C3。
在所述步骤二中，所述甲烷浓度检测装置包括彼此连接的可调谐半导体激光器2和光室3，所述采样管1的一端连接于所述光室3，所述采样泵4与所述光室3连接，所述可调谐半导体激光器2发出1653nm的甲烷特征吸收波长，在光室中吸收甲烷，通过吸收前后的光强的变化来检测样品气体中的甲烷浓度。所述光室3的光程优选为8m至12m，更优选为10m。
本发明提供的非甲烷总烃浓度检测方法操作简单，流程少，检测结果准确度高，检测效率高。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种便携式非甲烷总烃浓度检测仪，其特征在于，所述便携式非甲烷总烃浓度检测仪包括外壳以及在所述外壳内部依次连接的采样管(1)、甲烷浓度检测装置、采样泵(4)、总烃浓度检测装置以及控制系统，所述控制系统能够控制所述甲烷浓度检测装置、所述采样泵(4)、所述总烃浓度检测装置的操作。
2.根据权利要求1所述的便携式非甲烷总烃浓度检测仪，其特征在于，所述采样管(1)的所述甲烷浓度检测装置之前的管路上设置有烧结金属过滤器。
3.根据权利要求1所述的便携式非甲烷总烃浓度检测仪，其特征在于，所述甲烷浓度检测装置包括彼此连接的可调谐半导体激光器(2)和光室(3)，所述采样管(1)的一端连接于所述光室(3)，所述采样泵(4)与所述光室(3)连接。
4.根据权利要求3所述的便携式非甲烷总烃浓度检测仪，其特征在于，所述光室(3)的光程为8m至12m。
5.根据权利要求4所述的便携式非甲烷总烃浓度检测仪，其特征在于，所述光室(3)的光程为10m。
6.根据权利要求1所述的便携式非甲烷总烃浓度检测仪，其特征在于，所述总烃浓度检测装置为氢火焰离子化检测器(5)。
7.一种非甲烷总烃浓度检测方法，其特征在于，所述检测方法采用根据权利要求1-6中任意一项所述的便携式非甲烷总烃浓度检测仪进行检测，并包括：
步骤一：启动所述采样泵(4)，从所述采样管(1)向甲烷浓度检测装置导入样品气体；
步骤二：启动甲烷浓度检测装置，检测样品气体中的甲烷浓度(C2)；
步骤三：检测甲烷浓度后的样品气体被导入总烃浓度检测装置，启动所述总烃浓度检测装置，检测样品气体中的总烃浓度(C1)；
步骤四：所述控制系统根据公式非甲烷总烃浓度(C3)＝总烃浓度(C1)-甲烷浓度(C2)，计算样品气体中的非甲烷总烃浓度(C3)。
8.根据权利要求7所述的非甲烷总烃浓度检测方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述甲烷浓度检测装置包括彼此连接的可调谐半导体激光器(2)和光室(3)，所述采样管(1)的一端连接于所述光室(3)，所述采样泵(4)与所述光室(3)连接，所述可调谐半导体激光器(2)发出1653nm的甲烷特征吸收波长。
9.根据权利要求8所述的非甲烷总烃浓度检测方法，其特征在于，所述光室(3)的光程为8m至12m。
10.根据权利要求9所述的便携式非甲烷总烃浓度检测仪，其特征在于，所述光室(3)的光程为10m。
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