[實用新型]沼氣中的氫氣和甲烷一體化分析檢測裝置

有效

• 申請號: 201320562380.9
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN203443937U
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 周正;李強;鄧雅月;馬詩淳;陳璐;尹小波
• 申請（專利權）人: 農業部沼氣科學研究所
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

技術領域

本實用新型涉及一種沼氣中的氫氣和甲烷一體化分析檢測裝置，屬于沼氣分析監測領域，主要實現沼氣中微量組份（氫氣，相對濃度范圍在10ppm~1500ppm）和常量組份（甲烷，相對濃度范圍在10⁴ppm~10⁶ppm）同時在單一高靈敏度檢測器上分析。

背景技術

沼氣中甲烷和氫氣的分析是判斷厭氧發酵系統工作狀態的最直接指標之一，分析甲烷及氫氣這兩種氣體的含量是對沼氣生產調控有重要意義。

目前最為常用的方法有氣相色譜分析法和現場快速設備診斷。

氣相色譜分析氣體成分主要使用的是熱導檢測器（TCD），是一種利用不同物質對熱的傳導性不同來對除參比氣以外的其他氣體成分進行檢測，特點是對大部分氣體都可以檢出，而缺點則是對和參比氣導熱系數接近的氣體則不敏感。由于熱導型檢測器的工作原理，如使用氮氣或氬氣分析氫氣的情況下，甲烷的信號弱，在使用氦氣分析時，則氫氣的信號極弱。

現場設備通常使用兩種類型的檢測器，一是紅外檢測器（IR），二是電化學型檢測器（ECD）。對甲烷使用IR檢測，對氫氣則用ECD。現場快速設備診斷結果一般只做常量分析，主流設備一般檢測范圍在0~100%，精度±0.1%，其優點是便于攜帶，檢測速度快，但是檢出限高，并不能滿足在分析常量甲烷的同時又分析微量的氫氣。目前已有廠家的稱其所生產的現場設備對氫氣的檢出限可達到1ppm，但是同時對甲烷等氣體的檢測上限僅有5%，也不滿足對沼氣中成分的分析。另外在需要檢測多種氣體時，需要攜帶不同的探頭。

另外還有一些檢測方法，如質譜檢測器、以金屬鈀為基礎的光折射或透射檢測方式，也有專用液（氣）體氫電極（張興磊，花榕等，分析儀器，2009[5]：6-12；陶成，劉文匯等，分析化學，2012[3]：482-486）。這些檢測方法不能用于分析甲烷。

目前用于檢測常量氣體或可氣化樣品中微量組份的檢測器主要是氧化鋯檢測器或氦離子化檢測器等通用高靈敏度檢測器（趙誠，王成端，四川化工，2006[4]：34-38）。該類檢測器由于結構相對簡單，環境要求低，造價也更為低廉，適合在環境多變的現場使用。由于該類檢測器靈敏度極高，當進樣量達到足夠分析其中微量氫氣的時候，樣品中甲烷則會導致檢測器嚴重飽和，不能有效分析得出結果，同時也有可能影響其他組份的檢測分析，故不具備同時分析常量甲烷和微量氫氣的條件。

故目前使用的針對沼氣組份的分析方法及裝置均無法滿足對其中微量的氫氣和常量甲烷實施同機不更換檢測器或是探頭的分析要求。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術沼氣中氣體成分的分析存在的上述不足，提供一種沼氣中的氫氣和甲烷一體化分析檢測裝置，本實用新型能夠在單一檢測器上實現對微量氫氣和常量甲烷的同機分析，并且不需要額外的信號放大和穩定電路，增加可靠性和準確性。

為實現上述目的，本實用新型采用的硬件配置方案如下：

一種沼氣中的氫氣和甲烷一體化分析檢測裝置，包括氣相色譜儀，其特征在于：所述氣相色譜儀的進樣口設置有流路切換閥，流路切換閥上設置有用于對進樣氣體進行定量的定量環，流路切換閥并聯有分析流路和分流流路，流路切換閥用于切換分析流路和分流流路，且分析流路和分流流路的出口均通過流路切換閥連接到氧化鋯檢測器上。

所述流路切換閥為二位十通閥，氣相色譜儀進樣口串接二位十通閥，二位十通閥后連接分流流路和分析流路；二位十通閥上設置有樣品氣進口和廢氣出口。

所述分流流路連接有分流閥組，分析流路串聯色譜柱，兩組流路出口均通過二位十通閥連接到氧化鋯檢測器上。

所述色譜柱包括分離柱和濃縮柱，分離柱和濃縮柱串聯連接。

所述分流閥組由一個或者多個具有將氣體按比例分割為兩路的閥體組成。

采用本實用新型的優點在于：

一、本實用新型利用流路切換閥切換分析流路和分流流路，在單一檢測器上對沼氣中的氫氣和甲烷同機分析，得出甲烷以及氫氣的相對濃度，能夠在單一檢測器上實現對微量氫氣和常量甲烷的同機分析，并且不需要額外的信號放大和穩定電路，增加可靠性和準確性。

二、本實用新型中，增加一個二位十通閥和一套分流閥組，單純機械結構保證在復雜環境下的可靠性，并無額外功率消耗；選用氧化鋯檢測器，具有高靈敏度，對電子部件要求低，組成簡單的優點，對微量氫氣有極好靈敏度；采用分流閥組，分流比例范圍大，有效防止檢測器不被過多的甲烷飽和，可以在同機上實現不更換部件就對一定體積沼氣樣品中氫氣和甲烷進行分析。