沼气中的氢气和甲烷一体化分析检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种沼气中的氢气和甲烷一体化分析检测装置，包括气相色谱仪，所述气相色谱仪的进样口设置有流路切换阀，流路切换阀上设置有用于对进样气体进行定量的定量环，流路切换阀并联有分析流路和分流流路，流路切换阀用于切换分析流路和分流流路，且分析流路和分流流路的出口均通过流路切换阀连接到氧化锆检测器上。采用本实用新型专利技术后，能够在单一检测器上实现对微量氢气和常量甲烷的同机分析，并且不需要额外的信号放大和稳定电路，增加可靠性和准确性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
沼气中的氢气和甲烷一体化分析检测装置
本技术涉及一种沼气中的氢气和甲烷一体化分析检测装置，属于沼气分析监测领域，主要实现沼气中微量组份(氢气，相对浓度范围在10ppnTl500ppm)和常量组份(甲烷，相对浓度范围在104ρρm-106ppm)同时在单一高灵敏度检测器上分析。
技术介绍
沼气中甲烷和氢气的分析是判断厌氧发酵系统工作状态的最直接指标之一，分析甲烷及氢气这两种气体的含量是对沼气生产调控有重要意义。目前最为常用的方法有气相色谱分析法和现场快速设备诊断。气相色谱分析气体成分主要使用的是热导检测器(TCD)，是一种利用不同物质对热的传导性不同来对除参比气以外的其他气体成分进行检测，特点是对大部分气体都可以检出，而缺点则是对和参比气导热系数接近的气体则不敏感。由于热导型检测器的工作原理，如使用氮气或IS气分析氢气的情况下，甲烧的信号弱，在使用氦气分析时，则氢气的信号极弱。现场设备通常使用两种类型的检测器，一是红外检测器(IR)，二是电化学型检测器(ECD)。对甲烷使用IR检测，对氢气则用ECD。现场快速设备诊断结果一般只做常量分析，主流设备一般检测范围在0-100%，精度±0.1%，其优点是便于携带，检测速度快，但是检出限高，并不能满足在分析常量甲烷的同时又分析微量的氢气。目前已有厂家的称其所生产的现场设备对氢气的检出限可达到lppm，但是同时对甲烷等气体的检测上限仅有5%，也不满足对沼气中成分的分析。另外在需要检测多种气体时，需要携带不同的探头。另外还有一些检测方法，如质谱检测器、以金属钯为基础的光折射或透射检测方式，也有专用液(气)体氢电极(张兴磊，花榕等，分析仪器，2009[5]:6-12 ;陶成，刘文汇等，分析化学，2012[3]:482-486)。这些检测方法不能用于分析甲烷。目前用于检测常量气体或可气化样品中微量组份的检测器主要是氧化锆检测器或氦离子化检测器等通用高灵敏度检测器(赵诚，王成端，四川化工，2006 [4]: 34-38 )。该类检测器由于结构相对简单，环境要求低，造价也更为低廉，适合在环境多变的现场使用。由于该类检测器灵敏度极高，当进样量达到足够分析其中微量氢气的时候，样品中甲烷则会导致检测器严重饱和，不能有效分析得出结果，同时也有可能影响其他组份的检测分析，故不具备同时分析常量甲烷和微量氢气的条件。故目前使用的针对沼气组份的分析方法及装置均无法满足对其中微量的氢气和常量甲烷实施同机不更换检测器或是探头的分析要求。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术沼气中气体成分的分析存在的上述不足，提供一种沼气中的氢气和甲烷一体化分析检测装置，本技术能够在单一检测器上实现对微量氢气和常量甲烷的同机分析，并且不需要额外的信号放大和稳定电路，增加可靠性和准确性。为实现上述目的，本技术采用的硬件配置方案如下:一种沼气中的氢气和甲烷一体化分析检测装置，包括气相色谱仪，其特征在于:所述气相色谱仪的进样口设置有流路切换阀，流路切换阀上设置有用于对进样气体进行定量的定量环，流路切换阀并联有分析流路和分流流路，流路切换阀用于切换分析流路和分流流路，且分析流路和分流流路的出口均通过流路切换阀连接到氧化锆检测器上。所述流路切换阀为二位十通阀，气相色谱仪进样口串接二位十通阀，二位十通阀后连接分流流路和分析流路；二位十通阀上设置有样品气进口和废气出口。所述分流流路连接有分流阀组，分析流路串联色谱柱，两组流路出口均通过二位十通阀连接到氧化锆检测器上。所述色谱柱包括分离柱和浓缩柱，分离柱和浓缩柱串联连接。所述分流阀组由一个或者多个具有将气体按比例分割为两路的阀体组成。采用本技术的优点在于:一、本技术利用流路切换阀切换分析流路和分流流路，在单一检测器上对沼气中的氢气和甲烷同机分析，得出甲烷以及氢气的相对浓度，能够在单一检测器上实现对微量氢气和常量甲烷的同机分析，并且不需要额外的信号放大和稳定电路，增加可靠性和准确性。二、本技术中，增加一个二位十通阀和一套分流阀组，单纯机械结构保证在复杂环境下的可靠性，并无额外功率消耗；选用氧化锆检测器，具有高灵敏度，对电子部件要求低，组成简单的优点，对微量氢气有极好灵敏度；采用分流阀组，分流比例范围大，有效防止检测器不被过多的甲烷饱和，可以在同机上实现不更换部件就对一定体积沼气样品中氢气和甲烷进行分析。三、本技术使用串联色谱柱，预柱有效保护分析柱，防止沼气中的酸性气体和水分污染使分析柱失效，使得载气类型多样，易于获取。四、本技术不仅能够快速的首先得出氢气的相对浓度，且不会影响其他组份的检测分析，避免了出现样品中甲烷则导致检测器严重饱和不能有效分析得出结果的问题。五、本技术将保留在分离柱中的甲烷吹入分流流路，通过分流流路中的分流阀组进行分割，将分割后保留的甲烷吹入氧化锆检测器产生电信号，分割比可以通过分流阀组设定，样品量大了对检测器会有饱和作用，影响检测结果的准确性，此方式可以使适量的甲烧进入氧化错检测器，进一步提闻检测精度。【附图说明】图1为本技术的结构示意图图2为本技术处于分析流路的结构示意图图3为本技术处于分流流路的结构示意图图中标记为:1、二位十通阀，2、分流阀组，3、氧化锆检测器，4、分离柱，5、浓缩柱，6、样品气进口，7、废气出口，8、定量环。【具体实施方式】实施例1本技术可利用流路切换和对高浓度样品进行分流稀释，实现在同机上不另外增加或更换检测器及探头的前提下，对沼气中的微量氢气(相对浓度范围在10ppnTl500ppm)及常量甲烧(相对浓度范围在104ppnTl06ppm)进行分析，以下进行具体说明。一种沼气中的氢气和甲烷一体化分析检测装置，包括气相色谱仪，所述气相色谱仪的进样口设置有流路切换阀，流路切换阀上设置有用于对进样气体进行定量的定量环8，流路切换阀并联有分析流路和分流流路，流路切换阀用于切换分析流路和分流流路，且分析流路和分流流路的出口均通过流路切换阀连接到氧化锆检测器3上。采用本技术，利用流路切换阀切换分析流路和分流流路，在单一检测器上对沼气中的氢气和甲烷同机分析，得出甲烷以及氢气的相对浓度。本技术的优选实施方式为，所述流路切换阀为二位十通阀1，气相色谱仪进样口串接二位十通阀1，二位十通阀I后连接分流流路和分析流路；二位十通阀I上设置有样品气进口 6和废气出口 7。本技术的又一优选实施方式为，所述分流流路连接有分流阀组2，分析流路串联色谱柱，两组流路出口均通过二位十通阀I连接到氧化锆检测器3上。本技术的又一优选实施方式为，所述色谱柱包括分离柱4和浓缩柱5，分离柱4和浓缩柱5串联连接 。本技术的又一优选实施方式为，所述分流阀组2由一个或者多个具有将气体按比例分割为两路的阀体组成。采用本技术的工作原理，包括如下步骤:a、联通载气源与气相色谱仪，打开载气，设定氧化锆检测器及柱温箱温度，载气进入二位十通阀；b、待测气体从二位十通阀上的样品气进口 6注入，先将待测气体中的氢气和甲烷分离，分离出的氢气进入氧化锆检测器产生电信号；C、分离出的甲烷进入氧化锆检测器产生电信号；d、信号采集器分别采集氢气产生的电信号和甲烷产生的电信号并发送到色谱工作站，通过色谱工作站本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沼气中的氢气和甲烷一体化分析检测装置，包括气相色谱仪，其特征在于：所述气相色谱仪的进样口设置有流路切换阀，流路切换阀上设置有用于对进样气体进行定量的定量环（8），流路切换阀并联有分析流路和分流流路，流路切换阀用于切换分析流路和分流流路，且分析流路和分流流路的出口均通过流路切换阀连接到氧化锆检测器（3）上。

【技术特征摘要】
1.一种沼气中的氢气和甲烷一体化分析检测装置，包括气相色谱仪，其特征在于:所述气相色谱仪的进样口设置有流路切换阀，流路切换阀上设置有用于对进样气体进行定量的定量环(8)，流路切换阀并联有分析流路和分流流路，流路切换阀用于切换分析流路和分流流路，且分析流路和分流流路的出口均通过流路切换阀连接到氧化锆检测器(3)上。2.根据权利要求1所述的沼气中的氢气和甲烷一体化分析检测装置，其特征在于:所述流路切换阀为二位十通阀(1)，气相色谱仪进样口串接二位十通阀(1)，二位十通阀(I)后连接分流流路和分析流路；二位十通阀(I)上设置有...

【专利技术属性】
技术研发人员：周正，李强，邓雅月，马诗淳，陈璐，尹小波，
申请(专利权)人：农业部沼气科学研究所，
类型：实用新型
国别省市：