红外气体分析器测定仪

“100家国产仪器厂商”专题：访北京均方理化科技研究所 　　为推动中国国产仪器的发展，了解中国国产仪器厂商的实际情况，促进自主创新，向广大用户介绍一批有特点的优秀国产仪器生产厂商，仪器信息网自2009年1月1日开始，启动“百家国产仪器厂商访问计划”。日前，仪器信息网工作人员走访参观了北京均方理化科技研究所(以下简称“均方理化”)，均方理化副总经理张利军先生热情接待了仪器信息网到访人员。 　　北京均方理化科技研究所正式成立于1998年，以原国有企业北京分析仪器厂红外气体班为班底组建而成，是集气体分析仪器设计、生产、销售、维修服务、技术咨询于一体的股份制高科技企业。 参观交流 　　现有3大类15个品牌 占据90%可燃气体报警器市场 　　张利军先生介绍到：“均方理化现拥有3条独立的加工调试生产线，已形成3大类15个品牌，主要包括在线式红外线气体分析器、便携式气体分析仪和成套气体监测仪等，并已被广泛应用到工业、农业、军事、医学、环保等领域。在红外线气体分析方面，均方理化有全面的先进技术与完整的解决方案，其中包括半导体红外检测、薄膜微音器检测、微流量检测、相关红外检测等。” GXH-1050E智能在线红外线气体分析仪 　　(GXH-1050、GXH-1050E型、JF-3000分析系统多用于石油化工、烟气测量、实验室的各种过程气体测量，目前销售约200套) 　　“国内许多水泥生产厂和化肥厂都选用均方理化生产的GXH-1050型红外线分析器作为其产品生产工艺流程中的监控设备 另外，在可燃气体报警器检测行业，均方理化已经具有国内最先进，最精准的检定设备及方法，并占据全国90%的市场份额。在石油、化工、烟气分析领域中同样发挥着强有力的作用。” GXH-1050D型防爆气体分析仪 　　(GXH-1050D型防爆气体分析仪主要针对各种防爆场合的气体测量，目前已销售约50套) 　　“军工产品业务已占均方理化全部业务的30%” 　　张利军先生继续谈到：“从2002年起，均方理化承接了多项与中国军队合作的气体检测项目，目前，军工产品业务已占均方理化全部业务的30%。” 　　“2002-2009年，开发了潜艇及舰艇适用的一氧化碳分析装备，现已有多达上百套安装到海军的潜艇及舰艇中，保证艇员在执行任务时的人身安全 2009-2010年，合作研发潜艇在线分析装备，可精确分析潜艇内各种气体的成分和浓度 2010年，研发储备油分析设备——红外汽油挥发检测仪，用于分析坑道内油气的挥发成分，保证油品的储备安全。目前该产品已成型，正处于测试验收阶段，预计该产品将有很大的市场份额。” 一氧化碳分析装备 (用于分析潜艇内CO的浓度，目前已安装约200套) 　　“未来气体分析市场，国产仪器应当占据主流位置” 　　关于气体分析仪、红外线气体分析仪的技术与市场，张利军先生说到：“气体分析技术普遍是传统的半导体红外检测、薄膜微音器检测、微流量检测、相关红外检测等技术。随着我国经济的发展与技术进步，气体分析技术相比较以往有了质的飞跃，被国内及亚非等国家和地区所接受。近几年，随着人们对环境保护、气体测量、生产工艺等的日益重视，气体分析行业得到很大发展，同时也催生了许多分析仪器行业及厂家。目前，国际、国内的红外线分析仪器在不同的领域各占‘半壁江山’。但由于国外的分析仪器供货周期长、维护困难、价格昂贵等原因，因此，我认为在未来的分析市场，国产的分析仪器应当占据主流位置。” 便携式GXH-3051型气体分析仪 (广泛应用于有卫生防疫、环保、环境监测等领域，目前已销售约220套) 　　每年计划推出15个新品 重点开拓亚洲市场 　　张利军先生表示：“均方理化拥有一支专业的研发队伍，其中高级工程师19名，中级技术人员20名，约占总人数的60%，具有雄厚的技术力量。我们每年的研发投入占年支出的60%以上，每年计划推出新产品个数在15个左右，其中，全新产品达8个，产品更新速度很快。” 　　“2010年，均方理化已陆续推出了3款新型产品，包括增强型防爆气体分析仪、便携式多组分红外气体分析仪、触摸屏智能化气体分析仪，在很大程度上完善了分析系统的远程传输、蓝牙传输、CAN口传输等多项系统外围性能，将为广大客户带来更先进的分析解决方案。” JF-3000成套设备 　　“我们的目标是争做气体分析领域的‘佼佼者’。大力研发新技术，提高产品质量，增加企业知名度，稳定并进一步努力扩大在石油、化工、军工、环境、烟气等各个领域的市场份额，还要加强开拓整个亚洲国家和地区的市场。” 　　附录：北京均方理化科技研究所 　　http://www.junfang.com.cn/ 　　http://junfang.instrument.com.cn

仪器信息网讯 2011年11月9日至10日，“第四届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛暨展览会（CIOAE 2011）”在北京国际会议中心成功召开。在本届论坛的报道中，仪器信息网特别开设了视频报道形式，让广大网友跟随我们的镜头，近距离地了解本次论坛上各大仪器厂商展出的在线分析仪器新产品与新技术。以下是北京北分麦哈克分析仪器有限公司的产品专员刘维康先生介绍公司QGS-08C Ex红外线气体分析器等仪器的视频。 　　刘维康先生为大家介绍了北京北分麦哈克分析仪器有限公司的四种主要产品。QGS-08C Ex隔爆型红外线气体分析仪属于不分光式红外线气体分析器，用于连续分析CO、CO2、SO2、CH4、NH3等一种气体在多种气体混合物中的含量，其中CO2监测气体分析仪的最小量程为0-20ppm。另外QRD-1102C热导式氢分析器采用全数字化处理技术，用于在线连续分析混合物气体中H2的含量，广泛用于化肥厂合成氨流程中氢含量的分析等。此外，刘维康先生还给大家介绍了QZS-5101C热磁式氧分析器及在线分析系统装置等仪器。 　　北京北分麦哈克分析仪器有限公司 　　北京北分麦哈克分析仪器有限公司是北京北分瑞利分析仪器(集团)有限责任公司(前身北京分析仪器厂)与德国CATIC开发公司、德国SICK公司共同建立的中外合资高新技术企业。成立于1993年，主要从事开发、生产、销售用于过程在线、污染源分析的全系列产品——红外气体分析仪器系列、氢气体分析仪器系列、氧分析仪器系列及分析仪器系统集成，产品广泛应用于化工、化肥、水泥、石油、冶金、电力、环保等各领域。 　　公司始终专注于在线分析仪器领域，现有员工100余人，其中工程技术占40%以上。公司连续数年被北京市评为北京市高新技术公司，拥有自主知识产权20项，其中发明专利3项，实用新型13项，软件著作权4项，同时拥有一批高素质的在线分析仪器研发和生产团队。公司在在线分析行业率先取得了ISO- 9000、ISO-14000、GB/T-28001质量、环境、职业健康安全管理体系认证资格。

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）