天然气成分分析激光拉曼光谱气体分析技术在天然气成分及热值检测中的应用优势

　　阐发为例以CH4，-20μm的红外光红外光源发射出1，的气室吸取后经由过程必然长度，m波长的窄带滤光片后颠末一个3.33μ，33μm波长红外光的强度由红别传感器监测透过3.，4气体的浓度以此反应CH。

　　sboard-3110P就是接纳该手艺克意自控的便携红外自然气热值阐发仪Ga。的自然气热值为了获得精确，量CH4的浓度不只要精确测，nHm(C2H6还须同时丈量C,H8C3,等)的总量C4H10。P经由过程增加一个CnHm传感器Gasboard-3110，CH4和CnHm能够同时精确丈量。红外CO2传感器假如再增长一个，CnHm+CO2+N2的混淆气就可以够把自然气看做有CH4+，有关尺度计较气体密度就可以够经由过程国度自然气，值热，指数等华白。

　　200mW）经由过程反射镜之间的中间地区停止屡次反射该体系使得相对较低功率的532nm持续激光束（，的有用途径长度从而加强激光束，现气体密度的增长并经由过程高压室实。效应招致拉曼旌旗灯号的多倍加强屡次经由过程和高操纵压力的组合，（30s暴光）丈量旌旗灯号得到待测气体的体积浓度再经由过程冷却电荷耦合器件（CCD）光栅光谱仪。后最，色谱仪）的丈量的比力停止与基于GC（气相，告的丈量值与GC丈量分歧发明由拉曼阐发仪体系报。

　　两处陶瓷企业停止现场测试经由过程在DP陶瓷、HL陶瓷，board-3110P的检测数据停止比照并将供气单元接纳GC的质检陈述与Gas，据与GC丈量的数据险些分歧测试成果显现上下位热值数，量数据不变且屡次测，度高精。要几小时才会有成果GC从采样到阐发需，0P能够完成现场及时测试Gasboard-311，具有较着劣势在测试速率上。

　　般有2个滤光片红外检测器上一，号不衰减作为参考通道一个过滤的红外光信，最大的红外旌旗灯号波段另外一个过滤吸取度，量通道旌旗灯号以此作为测。到场数据计较两者比力后，源旌旗灯号变革招致的漂移从而最大限度地消弭光。为单光源双光束这类检测器构造，导体工艺其接纳半，的互相滋扰较少特性是差别气体，精度高丈量，目便可完成多组分丈量增长检测器的通道数。

　　度滤光片、微型红别传感器及部分恒温掌握电路构成NDIR红外阐发法普通由电调制红外光源、高活络。合朗伯-比尔定律（Lambert-Beer）其事情道理基于极性气体份子对红外光的吸取符。合气体关于混，特定组分为了阐发，合阐发气体吸取波长的窄带滤光片在传感器或红外光源前装置一个适，反应被测气体浓度变革使传感器的旌旗灯号变革只。

　　体系、检测体系、记载器或数据处置体系构成GC由气路体系、进样体系、色谱柱、电气。体起首被惰性气体（即载气其事情道理为：待测混淆气，He等）带入色谱柱通常为N2、H2、，或固体牢固相柱内含有液体，点、极性或吸附机能差别因为样品中各组分的沸，牢固相之间构成分派或吸附均衡每种组分都偏向于在活动相和。气是活动的但因为载，上很难成立起来这类均衡实践，载气的活动也恰是因为，复屡次的分派或吸附/解附使样品组分在活动中停止反，大的组分先流超卓谱柱成果在载气平分配浓度，浓度大的组分后流出而在牢固相平分配。超卓谱柱后当组分流，入检测器立刻进，的存在与否改变为电旌旗灯号检测器可以将样品组分，组分的量或浓度成比例而电旌旗灯号的巨细与被测，大并记载下来时当将这些旌旗灯号放，成色谱图就可以够形，的局部原始信息它包罗了色谱。分流出时在没有组，检测器的本底旌旗灯号色谱图的记载是，气相色谱GC阐发原即色谱图的基线.理

　　同自然气混淆物中提取乙烷停止反复光谱扫描（d）从差别自然气混淆物中提取丙烷停止反复光谱扫（a）自然气的典范拉曼光谱（b）从差别自然气混淆物中提取甲烷停止反复光谱扫描（c）从不描

　　上道理基于以，气体密度低针看待测，号小等成绩气体拉曼信，安装、探测安装等中心硬件停止激光功率增长、气体压力进步、感化光程增加、散射光大范畴搜集等手艺立异晋级克意自控激光拉曼光谱气体阐发仪LRGA-6000（国度严重科学仪器装备开辟专项）经由过程对发作安装、搜集，然气气体身分和热值的精确丈量可完成对低密度、低拉曼旌旗灯号天。

　　最主要的手艺目标之一热值作为商品自然气，系到自然气全财产链其量值的精确与否关，严重影响，范畴内都具有十分大的经济代价准确的自然气热值测定在全天下。前目，法、非分光红外NDIR法和激光拉曼光谱自然气阐发法国表里支流的自然气身分热值阐发办法有气相色谱GC。中其，谱自然气阐发法比照气相色谱GC手艺非分光红外NDIR法与激光拉曼光，气与耗材不需求载，速率快呼应，简朴操纵，要载气和色谱柱而GC利用需，间较长呼应时，庞大操纵。此因，气阐发法可作为自然气热值计量的优选办法非分光红外NDIR法与激光拉曼光谱自然。

　　仪器的职员请求较高气相色谱仪对操纵，要载气且需，冗杂操纵。使用中在实践，丝不被烧断需求确保热。通电之前在检测器，曾经经由过程了检测器必然要确保载气，则否，能被烧断热丝便可，测器报废以致检；先关检测器电源关机时必然要，关载气然后。过TCD的载气流量的操纵任什么时候分停止有能够割断通，检测器电源都要封闭。外此，有氧气时载气中含，命会收缩热丝寿，必需完全除氧以是载气中；作载气时用氢气，排至室外气体需。

　　器作为拉曼光谱激起光源利用532nmCW激光，为200mW其总输出功率。L2将激光指导到赫里奥特(Herriott)气体吸取池利用1英寸直径的铝镜M1、M2、M3和双凸面镜L1、，m激光束的有用途径长度加强并操纵拉曼池完成532n。HM1和HM2）构成拉曼池由两个凹透镜（，距为100毫米每一个凹透镜的焦，2英寸直径为。的间隔和激光发射角度经由过程调解反射镜之间，riott)气体吸取池的经由过程次数能够改动光束在赫里奥特(Her。

　　一种散射光谱拉曼光谱是。基于拉曼散射效应拉曼光谱阐发法是，阐发以获得份子振动、动弹方面信息对与入射光频次差别的散射光谱停止，研讨的一种阐发办法并使用于份子构造。组分气体身分检测才能拉曼光谱阐发法因其多，气中的双原子份子和微量水特别是可以准确丈量自然，用中相当主要在很多产业应，热值丈量如自然气。

　　非烃类混淆气体的总称自然气是烃类和大批。地的自然气因为差别产，烧特征各有差别其构成身分和燃，体积的自然气即使是不异，能量也各不不异其熄灭所发生的，前当，最盛行的自然气商业计量与结算方法自然气能量计量与计价已成为国际上。然气能量计量的次要阐发办法自然身分热值阐发法作为天，差别惹起的热值偏向可有用制止因气源，自然气热值精确计量，结算纠葛削减商业，业的安康开展增进自然气行。

　　样品的密度（压力）成反比拉曼散射与激光的强度和。而然，拉曼旌旗灯号十分弱因为来自气体的，常高功率的激光器（4W）或十分高的压力（50bar）利用通例的拉曼手艺到达产业使用所需的活络度将需求非。前目，激光器的拉曼气体阐发体系的可行性研讨已有文献报导过在管道压力下利用大功率，的尝试示企图如图5所示激光拉曼气体阐发体系。

　　业对自然气的热值监测有必然需求佛山地域大批利用自然气的产业企，过程当中对窑炉的温度有严厉的范畴请求如高级陶瓷、灯管、灯饰成品在工艺，热值有量化请求进而直接对燃料。不成制止的存在热值颠簸成绩因为自然气公司供给的燃气，计量中间的检测陈述固然自然气公司有，检测热值与计量中间的数据比照可是作为企业仍是需求周期性的，单元作假避免供气，种工艺监控手腕这同时也是一。d-3110P用于阐发检测自然气身分和热值因而很多单元接纳了克意自控Gasboar。

　　外此，滋扰成绩针对气体，基于标定气体滋扰主动改正等激光拉曼独有的软件算法LRGA-6000分离接纳基于Ar基底主动扣除、，扰气体等对被测气体的影响消弭了情况温度、压力、干。

　　器活络度高红外检测，常量阐发既可用于，微量阐发又可用于；好的不变性且具有很，时阐发气体浓度可用于持续实，续在线丈量既合适连，携式及时丈量又可用于便。身分阐发手艺的热值仪今朝这类红外自然气，NG在L,质量掌握CNG的，熄灭掌握范畴均获得普遍使用自然气熄灭装备气质掌握及。

　　经常使用于燃气的气相色谱阐发热导检测器（TCD）通。差别的热导率因为纯气体有，时会惹起电阻的变革当它们畅通检测器，下来并组成色谱图这个旌旗灯号能被记载。

　　个组分对热值所做出奉献的道理停止测试自然气身分热值阐发法是基于自然气中每，测定差别气体组分的摩尔分数量的是经由过程恰当的阐发办法来。和其响应组分气体的摩尔热值从而计较得到热值能够经由过程加权差别摩尔分数的气体身分。算出自然气的摩尔热值经由过程这一准绳能够计。前目，GC法、非分光红外NDIR法和激光拉曼光谱自然气阐发法国表里自然气身分热值阐发办法遍及利用的手艺有气相色谱，及特征作了别离引见下文对其事情道理。