CN117054511A - 基于双检测器的非甲烷总烃检测装置和方法 - Google Patents
基于双检测器的非甲烷总烃检测装置和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117054511A CN117054511A CN202311326764.5A CN202311326764A CN117054511A CN 117054511 A CN117054511 A CN 117054511A CN 202311326764 A CN202311326764 A CN 202311326764A CN 117054511 A CN117054511 A CN 117054511A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pipeline
- air
- communication point
- detector
- resistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 78
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 72
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 201
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 88
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 80
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 31
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 33
- 230000004044 response Effects 0.000 description 27
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 13
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 13
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- -1 methane hydrocarbon Chemical class 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 4
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 4
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000000752 ionisation method Methods 0.000 description 2
- 238000001307 laser spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000002730 additional effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000002124 flame ionisation detection Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode
- G01N27/626—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode using heat to ionise a gas
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Abstract
本发明提供了基于双检测器的非甲烷总烃检测装置和方法，所述检测装置包括样气管道、第一管道和第二管道，空气经过第一组气阻后分别进入第一检测器和第二检测器；燃烧气经过第二组气阻后分别进入所述第一管道和第二管道；第一气阻、第一连通点和第二气阻依次设置在第二管道上，第一气阻和催化单元产生的气阻相同；催化单元、第二连通点和第三气阻依次设置在第一管道上，第三气阻和第二气阻产生的气阻相同；第四气阻设置在第三管道上，第五气阻设置在第四管道上；第三管道的输出端分别连通所述第一连通点和第二连通点，输出端连通第四管道，第四管道连通所述样气管道；第一流量控制器设置在所述第四管道上。本发明具有检测准确等优点。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测，特别涉及基于双检测器的非甲烷总烃检测装置和方法。
背景技术
随着工业化的快速发展，VOCs排放量大幅增加，环保监测对VOCs的排放情况越来越关注。由于甲烷对人体无害，VOCs排放情况主要通过测量非甲烷总烃(NMHC)含量来监测VOCs的整体排放状况。
非甲烷总烃的定义为：氢火焰离子化检测器上有响应的除甲烷以外的其它气态有机化合物的总和，以碳计。根据非甲烷总烃的定义，需要在氢火焰离子化检测器上首先测量出总烃浓度CTHC，同时分离并测量出CH4浓度CCH4，最后计算得到非甲烷总烃浓度，CNMHC=CTHC-CCH4。
目前，检测CH4常见的方法有以下：
1.色谱柱分离法，该方法技术成熟，应用广泛，但是主要以实验室应用为主。色谱是周期测量模式，一个测量周期需要分别完成进样、定量、分离、测量、积分、反吹等动作，测量过程需要严密精确的时序控制，响应具有滞后性，同时测量的样品在时间上代表性不足。
2.催化氧化法，该方法技术新颖，主要以在线监测应用为主。催化氧化法属于实时测量模式：实时进样、实时显示测量浓度，测量过程需要严密精确控制进样流量、压力等参数。催化氧化法又分为以下技术路线：
2.1单FID路线，分时复用，交替测量CTHC和CCH4。该路线采用同一个FID探测器监测THC和CH4，避免不同传感器的响应差异性对非甲烷总烃浓度CNMHC测量带来的额外影响，但不足在于：
CH4浓度变化剧烈的场合，在测量CH4浓度和THC浓度两个不同的周期，CH4的背景浓度的变化对CNMHC测量带来干扰。
2.2双FID，该路线在于采用两个FID探测器同时监测THC和CH4，最大程度避免了CH4的背景浓度的变化对CNMHC测量带来干扰，但是不足在于：
不同传感器的响应差异性对非甲烷总烃浓度CNMHC测量带来的额外干扰。
专利CN214278048U公开了一种能实时监测甲烷和非甲烷总烃的双FID检测装置，该方案实现了双FID同时检测基本功能，但是存在以下问题：
1.对两路FID进样压力分别进行控制，两路压力控制存在偏差时，对NMHC的测量会带来干扰，同时两路压力控制也会带来FID进样压力控制单元成本的成倍增加。
2.直接采用稳压阀来控制进样流量，稳压阀直接与高温腐蚀性烟气接触，压力控制精度容易受高温的影响，并且稳压阀阀芯容易失效，同时稳压阀内部密封圈挥发出来的有机气体极易对下游FID测量带来干扰，导致测量准确性下降。
专利CN205809017U公开了一种双FID检测器，该方案采用一路进样压力控制双FID，但是FID压力控制点在催化氧化加热炉上游，该方案存在的问题在于：
气体经过催化氧化加热炉会有压力损失，从而导致两路FID进样气阻前实际压力不一致的情况，同时该方案没有解决进样压力稳定性的问题，受采样条件、泵的老化、泵温度、隔膜泵自身采样脉动等因素影响，泵下游实际压力是一直在会变化，进而会影响FID进样压力对FID测量精度下降。
专利CN115950982A公开了一种高时间分辨率非甲烷总烃检测装置及方法，方案中采用两个电子质量流量控制器类分别调节甲烷气路中的甲烷流量和总烃气路中总烃流量。该方案可以实现总烃和甲烷两路进样量的精确控制，但是存在两个问题：
1.目前能实现高温腐蚀性环境下精密流量控制的流量计只能采购进口的，并且价格昂贵，一个流量计价格至少在1~2万元以上，那么两个流量计的价格将在2~4万元以上，已经超过一台非甲烷总烃分析仪的成本，经济性不足。
2.在长时间使用过程中两个FID的响应会发生变化，如果不进行校正补偿，将会对非甲烷总烃浓度的测量产生干扰。
专利 CN114166796B公开了一种基于激光光谱法和氢火焰离子化法的非甲烷总烃测量系统。该方案采用激光光谱法获得CH4气体浓度，采用氢火焰离子化法获得总烃浓度，可以解决非甲烷总烃实时测量的快速响应问题，但是激光光谱法和氢火焰离子化法属于两种不同的测量原理，当烟气中存在干扰物质时，两种方案产生的干扰是不一致的，那么最后差值法相减，无法消除两种不同测量方法测量的差异对非甲烷总烃的测量带来不可避免的干扰。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种基于双检测器的非甲烷总烃检测装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
基于双检测器的非甲烷总烃检测装置，所述基于双检测器的非甲烷总烃检测装置包括：
样气管道、第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道的输入端均连通样气管道，催化单元和第一检测器依次设置在第一管道上，第二检测器设置在第二管道上；
第一组气阻，空气经过所述第一组气阻后，以相同的流量分别进入所述第一检测器和第二检测器；
第二组气阻，燃烧气经过所述第二组气阻后，以相同的流量分别进入所述第一管道和第二管道；
多个气阻，其中第一气阻、第一连通点和第二气阻依次设置在所述第二管道上，所述第一气阻和催化单元产生的气阻相同；所述催化单元、第二连通点和第三气阻依次设置在所述第一管道上，所述第三气阻和第二气阻产生的气阻相同；第四气阻设置在第三管道上，第五气阻设置在第四管道上；
第三管道和第四管道，所述第三管道的输出端分别连通所述第一连通点和第二连通点，输出端连通第四管道，所述第四管道连通所述样气管道；
第一流量控制器，所述第一流量控制器设置在所述第四管道上。
本发明的目的还在于提供了应用本发明基于双检测器的非甲烷总烃检测方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
基于双检测器的非甲烷总烃检测方法，包括步骤：
（S1）样气进入样气管道内，之后分别进入第一管道、第二管道和第四管道内；
同时，驱动气进入第四管道内，经过第一流量控制器后混合样气，通过第五气阻后排往下游，空气经过第一组气阻后，以相同的流量分别进入第一检测器和第二检测器，燃烧气经过第二组气阻后，以相同的流量分别进入所述第一管道和第二管道；
（S2）在所述第一管道内，样气依次经过催化单元、第二连通点和第三气阻后，混合燃烧气后进入第一检测器内；
在所述第二管道内，样气依次经过第一气阻、第一连通点、第二气阻，混合燃烧气后进入第二检测器内；所述催化单元和第一气阻对样气的气阻相同，所述第二气阻和第三气阻对样气的气阻相同，所述第二气阻和第三气阻下游的样品流量相同；
所述第一连通点和第二连通点处的样气进入第三管道内，经过第四气阻后进入所述第四管道内；
（S3）所述第一检测器输出甲烷含量，所述第二检测器输出总烃含量，从而获得样气中非甲烷总烃含量。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.测量准确性好；
第一检测器和第二检测器均工作在相同的工作条件下，即使出现外界环境发生变化，例如温度、气源压力、振动环境发生变化导致进样压力、氢气压力、空气压力控制失调时，仍能保证两路检测器工作条件的一致性，最大程度避免了计算非甲烷总烃时，因为两路工作条件的变化带来检测器（如FID）响应的差异导致对NMHC测量造成的干扰，同时，不受甲烷与丙烷响应因子的差异带来的测量误差，从而提高了检测准确度；
本方案避免了甲烷部分催化，保留不完全对非甲烷总烃浓度测量带来的影响，特别是在烟气中甲烷背景浓度较高、非甲烷总烃浓度较低时本方案具有显著优势；
利用本方案，可采用CH4/C3H8混合标气对非甲烷总烃进行标定，标定结果不受CH4浓度的影响；
2.结构简单；
仅需在第四管道上设置一个流量控制器即可实现两路检测器的工作控制，极大降低了系统设计的复杂度，同时显著降低了产品的物料成本；
所有流路器件均可在市面上采购得到，耐高温、耐腐蚀，且成本可控；
3.响应时间短；
采用旁路（第四管道、第三管道）分流设计，增加了装置的采样流量，相比10mL/min的检测器进样流量，显著缩短了响应时间，让仪表能够快速响应样气中有机物浓度的变化，为现场烟气有机物污染治理设施提供实时快速反馈，优化现场污染治理工艺，节约成本，降低能耗。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明基于双检测器的非甲烷总烃检测装置的结构简图。
具体实施方式
图1和以下说明描述了本发明的可选具体实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些具体实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选具体实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1。
本发明实施例的基于双检测器的非甲烷总烃检测装置，如图1所示，所述基于双检测器的非甲烷总烃检测装置包括：
样气管道10、第一管道11和第二管道12，所述第一管道11和第二管道12的输入端均连通样气管道10，催化单元71和第一检测器41依次设置在第一管道11上，第二检测器42设置在第二管道12上；
第一组气阻51，空气经过所述第一组气阻51后，以相同的流量分别进入所述第一检测器41和第二检测器42；
第二组气阻52，燃烧气经过所述第二组气阻52后，以相同的流量分别进入所述第一管道11和第二管道12；
多个气阻，其中第一气阻21、第一连通点31和第二气阻22依次设置在所述第二管道12上，所述第一气阻21和催化单元71产生的气阻相同；所述催化单元71、第二连通点32和第三气阻23依次设置在所述第一管道11上，所述第三气阻23和第二气阻22产生的气阻相同；第四气阻24设置在第三管道13上，第五气阻25设置在第四管道14上；
第三管道13和第四管道14，所述第三管道13的输入端分别连通所述第一连通点31和第二连通点32，输出端连通第四管道14，所述第四管道14连通所述样气管道10；
第一流量控制器61，所述第一流量控制器61设置在所述第四管道14上。
为了避免影响第一管道11和第二管道12内的样气流量，进一步地，经过第二组气阻52后的燃烧气分别连通第三气阻23和第一检测器41之间的第一管道11，以及第二气阻22和第二检测器42之间的第二管道12。
为了使第一连通点31和第二连通点32处的压力稳定且相同，进一步地，所述第一流量控制器61、第三连通点33、第五气阻25、第四连通点34和排空口依次设置在第四管道14上，所述样气管道10连通所述第三连通点33，所述第三管道13连通所述第四连通点34，压力传感器81设置在第三管道13上。
为了调整第一连通点31处的压力，进一步地，所述第三管道13包括第一支管131和第二支管132，所述第一支管131的两端分别连通第一连通点31和第二连通点32，所述第二支管132分别连通第一支管131的第九连通点39和第四连通点34，所述压力传感器81检测所述第九连通点39处的气体压力。
为了实现标定功能，进一步地，所述基于双检测器的非甲烷总烃检测装置还包括：
第五管道15和第六气阻26，所述第五管道15连通所述样气管道10，所述第六气阻26设置在所述第五管道15上。
为了降低结构复杂度，进一步地，所述第一组气阻51包括二个相同的气阻，所述第二组气阻52包括二个相同的气阻，所有气阻的规格均相同。
本发明实施例的基于双检测器的非甲烷总烃检测方法，包括步骤：
（S1）样气进入样气管道10内，之后分别进入第一管道11、第二管道12和第四管道14内；
同时，驱动气进入第四管道14内，经过第一流量控制器61后混合样气，通过第五气阻25后排往下游，空气经过第一组气阻51后，以相同的流量分别进入第一检测器41和第二检测器42，燃烧气经过第二组气阻52后，以相同的流量分别进入所述第一管道11和第二管道12；
（S2）在所述第一管道11内，样气依次经过催化单元71、第二连通点32和第三气阻23后，混合燃烧气后进入第一检测器41内；
在所述第二管道12内，样气依次经过第一气阻21、第一连通点31、第二气阻22，混合燃烧气后进入第二检测器42内；所述催化单元71和第一气阻21对样气的气阻相同，所述第二气阻22和第三气阻23对样气的气阻相同，所述第二气阻22和第三气阻23下游的样品流量相同；
所述第一连通点31和第二连通点32处的样气进入第三管道13内，经过第四气阻24后进入所述第四管道14内，之后排空；
（S3）所述第一检测器41输出甲烷含量，所述第二检测器42输出总烃含量，从而获得样气中非甲烷总烃含量。
为了使第一管道11内第二连通点32下游和第二管道12内第一连通点31下游的样气流量相同，进一步地，压力传感器81获得第一连通点31或第二连通点32处的压力，调节所述第一流量控制器61，使得所述第一连通点31和第二连通点32处的压力稳定且相同。
实施例2。
根据本发明实施例1的基于双检测器的非甲烷总烃检测装置和方法的应用例。
在该应用例中，如图1所示，空气管道上设置第二流量控制器62（EPC），之后分为二路，通过第一组气阻51（即二个气阻）后，以相同流量分别进入第一检测器41和第二检测器42，二个检测器均采用FID。氢气管道上设置第三流量控制器63（EPC），之后分为二路，通过第二组气阻52（即二个气阻）后，以相同流量分别进入第一管道11和第二管道12。第五管道15连通样气管道10的第五连通点35，第六气阻26设置在第五管道15上。
第一流量控制器61（EPC）、第三连通点33、第五气阻25、第四连通点34和排空口依次设置在第四管道14上。泵91、第五连通点35、第六连通点36依次设置在样气管道10上，第五连通点35和第三连通点33间连通，第六连通点36连通第一管道11和第二管道12。
催化单元71、第二连通点32、第三气阻23、第七连通点37和第一检测器41依次设置在第一管道11上，第七连通点37连通氢气管道；第一气阻21、第一连通点31、第二气阻22、第八连通点38和第二检测器42依次设置在第二管道12上；第三管道13包括第一支管131和第二支管132，第一支管131连通第一连通点31和第二连通点32，并具有第九连通点39，第二支管132连通第九连通点39和第四连通点34；压力传感器81检测第九连通点39处的压力，第四气阻24设置在第二支管132上。上述各个气阻的规格相同，对样气产生的气阻与催化单元71对样气产生的气阻相同，使得第一管道11的流路和第二管道12的流路工作条件相同，进入第一检测器41和第二检测器42的样气流量相同且稳定。
本发明实施例的基于双检测器的非甲烷总烃检测方法，也即本实施例检测装置的工作方法，包括步骤：
（S1）在泵91抽吸下，待测气体以1.5L/min进入样气管道10内，之后分别以0.5L/min进入第一管道11、第二管道12和第四管道14内；
同时，驱动气（采用压缩空气）进入第四管道14内，经过第一流量控制器61后混合样气，通过第五气阻25后排往下游，空气经过第一组气阻51后，以相同的流量分别进入第一检测器41和第二检测器42，氢气经过第二组气阻52后，以相同的流量分别进入所述第一管道11和第二管道121；
（S2）在所述第一管道11内，样气依次经过催化单元71、第二连通点32和第三气阻23后，以流量0.01L/min混合氢气后进入第一检测器41内；
在所述第二管道12内，样气依次经过第一气阻21、第一连通点31、第二气阻22，以流量0.01L/min混合氢气后进入第二检测器42内；
所述第一连通点31和第二连通点32处的样气进入第一支管131内，以流量0.98L/min经过第四气阻24后进入所述第四管道14内，之后排空；
压力传感器81获得第九连通点39处的压力，调节所述第一流量控制器61，使得所述第九连通点39处压力稳定，也即第一连通点31和第二连通点32处的压力稳定且相同；
（S3）所述第一检测器41输出甲烷含量，所述第二检测器42输出总烃含量，从而获得样气中非甲烷总烃含量。
对非甲烷总烃含量计算的分析如下；
通样气时第二检测器42的响应电流为：
∮(THC) =k1CH4·CCH4+k1NMHC·CNMHC+I1；
I1为第二检测器42工作条件下基线电流；
k1CH4为第二检测器42对甲烷的响应系数；
k1NMHC为第二检测器42对丙烷的响应系数；
CCH4为样气中甲烷理论浓度，以碳计；
CNMHC样气中NMHC理论浓度，以碳计。
通样气时第一检测器41的响应电流为：
∮(CH4) =k2CH4·α·CCH4+k2NMHC·β·CNMHC+I2；
I2为第一检测器41工作条件下基线电流；
α为甲烷经过催化单元71的保留率；
β为非甲烷总烃经过催化单元71的转换率；
K2CH4为第一检测器41对甲烷的响应系数；
K2NMHC为第一检测器41对丙烷的响应系数。
以非甲烷总烃响应基准为1，甲烷响应因子为ε，第一检测器41的响应度是第二检测器42响应度的ξ倍，以第二检测器42为基准，1个碳在第二检测器42上响应为1。
第二检测器42响应电流简化为：
∮(THC)=ε·CCH4+CNMHC+I1；
第一检测器41响应电流简化为：
∮(CH4)=ξ·(ε·α·CCH4+β·CNMHC) +I2；
在本发明中采用甲烷标气进行标定，标定前先通氮气分别扣掉第二检测器42和第一检测器41基线电流，再通甲烷标气标定，计算第一检测器41响应归一化因子∇，第一检测器41和第二检测器42的响应简化为：
∮(THC)=ε·CCH4；
∮(CH4)=ξ·ε·α·CCH4；
此时可据此标定计算得到归一化因子∇；
∇=∮(THC)/∮(CH4)= 1/(ξ·α)；
标定完甲烷测量FID响应归一化因子∇，第一检测器41的响应电流简化为：
∮(CH4)= ε·CCH4+β/α·CNMHC；
此时，可根据第二检测器42响应电流和第一检测器41响应电流，计算出非甲烷总烃实际测量浓度：
HNMHC=KNMHC(∮(THC)-∮(CH4))=KNMHC·β/α·CNMHC；
HNMHC为非甲烷总烃实际测量浓度；
再通入非甲烷总烃标气标定，可以计算非甲烷总烃斜率KNMHC=α/β；
将非甲烷总烃斜率KNMHC=α/β代入公式，非甲烷总烃计算简化为：
HNMHC=CNMHC；
非甲烷总烃实际测量浓度等于非甲烷总烃理论浓度，非甲烷总烃实际测量浓度不受甲烷保留率的影响，样气中有甲烷存在时，可有效消除甲烷对非甲烷总烃带来的测量偏差。
实施例3。
根据本发明实施例1的基于双检测器的非甲烷总烃检测装置和方法的应用例，与实施例2不同的是：
各个气阻规格不同，但要求是：第一气阻21和催化单元71对样气的气阻相同，第二气阻22和第三气阻23对样气的气阻相同，第一组气阻51的二个气阻相同，第二组气阻52的二个气阻相同。
对比例：
催化单元对CH4的保留率是95%，对C3H8的保留率是98%，甲烷相对于丙烷响应因子为1.1的条件，采用100mgC/m3的CH4气体和100mgC/m3的C3H8气体作为标定气体，分别比较三种不同标定校准方式标定后的通标气测试结果：
①采用常规标定校准方法，标定甲烷和总烃，再差减计算得到非甲烷总烃。
② 部分采用本发明中标定校准方法，直接标定甲烷和非甲烷总烃，但是在标定归一化因子的时候，CH4标气不通过催化单元。
③完全采用本发明中标定校准方法，直接标定甲烷和非甲烷总烃，CH4标气通过催化单元。
三种不同标定方法标定结束后，分别通入：
1. CH4 100mgC/m3和C3H8 100mgC/m3混合标气，测试结果见表1。
2. CH4 1000mgC/m3 和C3H8 100mgC/m3混合标气，测试结果见表2。验证标定后的测试结果。
表1
| 组别 | CH4测量值（C/m3） | NMHC测量值（C/m3） | NMHC测量误差（C/m3） |
| ① | 101.9 | 108.1 | 8.1 |
| ② | 101.9 | 105.6 | 5.6 |
| ③ | 101.9 | 100 | 0 |
表2
| 组别 | CH4测量值（C/m3） | NMHC测量值（C/m3） | NMHC测量误差（C/m3） |
| ① | 1001.9 | 198.1 | 98.1 |
| ② | 1001.9 | 156.1 | 56 |
| ③ | 1001.9 | 100 | 0 |
从验证结果看，利用本发明方案可以有效提升非甲烷总烃测量精度，降低样气中CH4对非甲烷总烃浓度的影响，即使在高浓度CH4背景干扰下，仍可准确测量出NMHC浓度，与常规方法①、方法②相比技术优势显著。
Claims (10)
1.基于双检测器的非甲烷总烃检测装置，所述基于双检测器的非甲烷总烃检测装置包括样气管道、第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道的输入端均连通样气管道，催化单元和第一检测器依次设置在第一管道上，第二检测器设置在第二管道上；其特征在于：所述基于双检测器的非甲烷总烃检测装置还包括：
第一组气阻，空气经过所述第一组气阻后，以相同的流量分别进入所述第一检测器和第二检测器；
第二组气阻，燃烧气经过所述第二组气阻后，以相同的流量分别进入所述第一管道和第二管道；
多个气阻，其中第一气阻、第一连通点和第二气阻依次设置在所述第二管道上，所述第一气阻和催化单元产生的气阻相同；所述催化单元、第二连通点和第三气阻依次设置在所述第一管道上，所述第三气阻和第二气阻产生的气阻相同；第四气阻设置在第三管道上，第五气阻设置在第四管道上；
第三管道和第四管道，所述第三管道的输出端分别连通所述第一连通点和第二连通点，输出端连通第四管道，所述第四管道连通所述样气管道；
第一流量控制器，所述第一流量控制器设置在所述第四管道上。
2.根据权利要求1所述的基于双检测器的非甲烷总烃检测装置，其特征在于：经过第二组气阻后的燃烧气分别连通第三气阻和第一检测器之间的第一管道，以及第二气阻和第二检测器之间的第二管道。
3.根据权利要求1所述的基于双检测器的非甲烷总烃检测装置，其特征在于：所述第一流量控制器、第三连通点、第五气阻和第四连通点依次设置在第四管道上，所述样气管道连通所述第三连通点，所述第三管道连通所述第四连通点。
4.根据权利要求1所述的基于双检测器的非甲烷总烃检测装置，其特征在于：所述基于双检测器的非甲烷总烃检测装置还包括：
压力传感器，所述压力传感器设置在第三管道上。
5.根据权利要求4所述的基于双检测器的非甲烷总烃检测装置，其特征在于：所述第三管道包括第一支管和第二支管，所述第一支管的两端分别连通第一连通点和第二连通点，所述第二支管分别连通第一支管的第九连通点和第四管道，所述压力传感器检测所述第九连通点处的气体压力。
6.根据权利要求1所述的基于双检测器的非甲烷总烃检测装置，其特征在于：所述基于双检测器的非甲烷总烃检测装置还包括：
第五管道和第六气阻，所述第五管道连通所述样气管道，所述第六气阻设置在所述第五管道上。
7.根据权利要求1或6所述的基于双检测器的非甲烷总烃检测装置，其特征在于：所述第一组气阻包括二个相同的气阻，所述第二组气阻包括二个相同的气阻，所有气阻的规格均相同。
8.基于双检测器的非甲烷总烃检测方法，包括步骤：
（S1）样气进入样气管道内，之后分别进入第一管道、第二管道和第四管道内；
同时，驱动气进入第四管道内，经过第一流量控制器后混合样气，通过第五气阻后排往下游，空气经过第一组气阻后，以相同的流量分别进入第一检测器和第二检测器，燃烧气经过第二组气阻后，以相同的流量分别进入所述第一管道和第二管道；
（S2）在所述第一管道内，样气依次经过催化单元、第二连通点和第三气阻后，混合燃烧气后进入第一检测器内；
在所述第二管道内，样气依次经过第一气阻、第一连通点、第二气阻，混合燃烧气后进入第二检测器内；所述催化单元和第一气阻对样气的气阻相同，所述第二气阻和第三气阻对样气的气阻相同，所述第二气阻和第三气阻下游的样品流量相同；
所述第一连通点和第二连通点处的样气进入第三管道内，经过第四气阻后进入所述第四管道内；
（S3）所述第一检测器输出甲烷含量，所述第二检测器输出总烃含量，从而获得样气中非甲烷总烃含量。
9.根据权利要求8所述的基于双检测器的非甲烷总烃检测方法，其特征在于：压力传感器获得第一连通点或第二连通点处的压力，调节所述第一流量控制器，使得所述第一连通点和第二连通点处的压力稳定且相同。
10.根据权利要求8所述的基于双检测器的非甲烷总烃检测方法，其特征在于：所述样气管道内流量是1.5L/min，进入第一管道、第二管道和第四管道的样气流量均是0.5L/min，所述第二气阻和第三气阻下游的样品流量均是0.01L/min，所述第三管道内流量是0.98L/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311326764.5A CN117054511B (zh) | 2023-10-13 | 2023-10-13 | 基于双检测器的非甲烷总烃检测装置和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311326764.5A CN117054511B (zh) | 2023-10-13 | 2023-10-13 | 基于双检测器的非甲烷总烃检测装置和方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117054511A true CN117054511A (zh) | 2023-11-14 |
| CN117054511B CN117054511B (zh) | 2024-01-12 |
Family
ID=88666735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311326764.5A Active CN117054511B (zh) | 2023-10-13 | 2023-10-13 | 基于双检测器的非甲烷总烃检测装置和方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117054511B (zh) |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10253594A (ja) * | 1997-03-05 | 1998-09-25 | Farm Tec:Kk | メタン検出器、非メタン炭化水素濃度測定装置及び炭化水素濃度測定装置 |
| JP2002350304A (ja) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Horiba Ltd | ガス分析装置 |
| JP2003202324A (ja) * | 2001-12-28 | 2003-07-18 | F Techno:Kk | Ｔｖｏｃ測定装置 |
| CN103854949A (zh) * | 2012-11-30 | 2014-06-11 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 热解析进样器离子迁移谱气路 |
| CN103871825A (zh) * | 2012-12-12 | 2014-06-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 热解析进样器离子迁移谱气路 |
| CN106053652A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-10-26 | 上海市计算技术研究所 | 监测甲烷、非甲烷总烃的方法及装置 |
| US20160363573A1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-12-15 | Live Fresh Inc. | Non-methane total hydrocarbons analysis apparatus and method for the same |
| CN109541056A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-03-29 | 浙江全世科技有限公司 | 一种非甲烷总烃含量直接检测的装置及方法 |
| US20200191080A1 (en) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | Horiba, Ltd. | Exhaust gas analysis apparatus, exhaust gas analysis method, and correction expression creation method |
| CN112540119A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-23 | 华通力盛(北京)智能检测集团有限公司 | 一种TVOCs有组织在线监测系统及其工作方法 |
| CN214278048U (zh) * | 2020-12-21 | 2021-09-24 | 优泰科技（深圳）有限公司 | 一种用于甲烷和非甲烷总烃分析的双fid检测装置 |
| CN214895052U (zh) * | 2020-12-31 | 2021-11-26 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 甲烷和非甲烷总烃的实时检测装置 |
| CN215375251U (zh) * | 2021-05-13 | 2021-12-31 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 多类别气体的色谱检测器 |
| CN216208854U (zh) * | 2021-10-28 | 2022-04-05 | 镇江能研高新科技有限公司 | 一种非甲烷总烃在线检测装置 |
| CN114324554A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-12 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 便携式气体分析仪 |
| WO2022075353A1 (ja) * | 2020-10-09 | 2022-04-14 | 株式会社堀場製作所 | ガス分析装置及びガス分析方法 |
| CN115950982A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-11 | 华电智控（北京）技术有限公司 | 一种高时间分辨率非甲烷总烃检测方法和装置 |
-
2023
- 2023-10-13 CN CN202311326764.5A patent/CN117054511B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10253594A (ja) * | 1997-03-05 | 1998-09-25 | Farm Tec:Kk | メタン検出器、非メタン炭化水素濃度測定装置及び炭化水素濃度測定装置 |
| JP2002350304A (ja) * | 2001-05-23 | 2002-12-04 | Horiba Ltd | ガス分析装置 |
| JP2003202324A (ja) * | 2001-12-28 | 2003-07-18 | F Techno:Kk | Ｔｖｏｃ測定装置 |
| CN103854949A (zh) * | 2012-11-30 | 2014-06-11 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 热解析进样器离子迁移谱气路 |
| CN103871825A (zh) * | 2012-12-12 | 2014-06-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 热解析进样器离子迁移谱气路 |
| US20160363573A1 (en) * | 2015-06-11 | 2016-12-15 | Live Fresh Inc. | Non-methane total hydrocarbons analysis apparatus and method for the same |
| CN106053652A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-10-26 | 上海市计算技术研究所 | 监测甲烷、非甲烷总烃的方法及装置 |
| CN109541056A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-03-29 | 浙江全世科技有限公司 | 一种非甲烷总烃含量直接检测的装置及方法 |
| US20200191080A1 (en) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | Horiba, Ltd. | Exhaust gas analysis apparatus, exhaust gas analysis method, and correction expression creation method |
| WO2022075353A1 (ja) * | 2020-10-09 | 2022-04-14 | 株式会社堀場製作所 | ガス分析装置及びガス分析方法 |
| CN112540119A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-23 | 华通力盛(北京)智能检测集团有限公司 | 一种TVOCs有组织在线监测系统及其工作方法 |
| CN214278048U (zh) * | 2020-12-21 | 2021-09-24 | 优泰科技（深圳）有限公司 | 一种用于甲烷和非甲烷总烃分析的双fid检测装置 |
| CN214895052U (zh) * | 2020-12-31 | 2021-11-26 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 甲烷和非甲烷总烃的实时检测装置 |
| CN215375251U (zh) * | 2021-05-13 | 2021-12-31 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 多类别气体的色谱检测器 |
| CN216208854U (zh) * | 2021-10-28 | 2022-04-05 | 镇江能研高新科技有限公司 | 一种非甲烷总烃在线检测装置 |
| CN114324554A (zh) * | 2021-12-29 | 2022-04-12 | 杭州谱育科技发展有限公司 | 便携式气体分析仪 |
| CN115950982A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-04-11 | 华电智控（北京）技术有限公司 | 一种高时间分辨率非甲烷总烃检测方法和装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| JL ZHAO等: "Joint prediction of CO, NOx, NMHC pollutant concentrations in urban area", IOP CONFERENCE SERIES: EARTH AND ENVIRONMENTAL SCIENCE, pages 1 - 5 * |
| 缪建军;吴鹏;於香湘;: "自动进样及气体分流技术测定气体中非甲烷总烃", 干旱环境监测, no. 04, pages 203 - 204 * |
| 陈军;乐小亮;何娟;: "非甲烷总烃测定中若干问题的研究", 中国环境监测, no. 05, pages 129 - 131 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117054511B (zh) | 2024-01-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4379402A (en) | Gas analysis instrument having flow rate compensation | |
| US5672827A (en) | Method for measuring the flow rate of a species contained in an exhaust gas stream of a combustion process | |
| US5214952A (en) | Calibration for ultra high purity gas analysis | |
| CN111307984B (zh) | 绝缘油中溶解气体在线监测装置现场校准系统 | |
| CN209471083U (zh) | 一种非甲烷总烃含量检测装置 | |
| CN104977394B (zh) | 一种燃气组分和热值在线测量装置 | |
| CN102809546A (zh) | 一种低浓度烟气红外分析仪及检测方法 | |
| JP2019086371A (ja) | ガス分析装置の校正方法、ガス分析システム、及び、圧力変動装置 | |
| EP3667315A1 (en) | Exhaust gas analysis apparatus, exhaust gas analysis method, and correction expression creation method | |
| CN109490443A (zh) | 一种非甲烷总烃含量检测装置及方法 | |
| CN101329228B (zh) | 一种过氧酰基硝酸脂类物质进样系统及检测方法 | |
| CN117054511B (zh) | 基于双检测器的非甲烷总烃检测装置和方法 | |
| CN214252216U (zh) | 一种泵吸式气体检测仪校准装置 | |
| CN214278048U (zh) | 一种用于甲烷和非甲烷总烃分析的双fid检测装置 | |
| CN106525998A (zh) | 一种测定固定污染源废气中苯系物成分含量的方法 | |
| CN110333318A (zh) | 一种用于车内气味在线检测系统的湿度补偿方法及系统 | |
| CN115718148A (zh) | 非甲烷总烃测定的氧干扰动态补偿方法及系统 | |
| CN117147671B (zh) | 基于稀释技术的非甲烷总烃检测装置和方法 | |
| CN112630361A (zh) | 一种挥发性有机物在线监测系统 | |
| CN110376324A (zh) | 利用氢火焰离子化检测器测定氧浓度的方法及气相色谱仪 | |
| CN213544508U (zh) | 一种实验室用自动标定气体系统 | |
| CN219496302U (zh) | 气体中水和氧的测量装置 | |
| CN217484270U (zh) | 用于直接测量非甲烷总烃含量的检测装置 | |
| CN210572145U (zh) | 一种全气态下测量水中挥发性有机物的系统 | |
| CN217484237U (zh) | 一种用于igcc燃气合成气含水量的测量系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |