煙氣分析儀的核心競(jìng)爭(zhēng)力,很大程度上取決于其采用的氣體傳感與光譜分析技術(shù)路線。不同的技術(shù)原理決定了儀器的適用場(chǎng)景、檢測(cè)精度、抗干擾能力和維護(hù)成本。當(dāng)前主流煙氣分析技術(shù)主要包括非分光紅外(NDIR)、紫外差分吸收光譜(UV-DOAS)、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS)、電化學(xué)(ECD)以及激光拉曼光譜(LRD)五大類。各品牌在技術(shù)布局上各有側(cè)重,形成差異化的市場(chǎng)定位。
一、非分光紅外(NDIR):成熟穩(wěn)定,常規(guī)氣體檢測(cè)主力
NDIR技術(shù)利用不同氣體分子對(duì)特定波長(zhǎng)紅外光具有特征吸收的特性,依據(jù)朗伯-比爾定律,通過(guò)測(cè)量紅外光通過(guò)被測(cè)氣體后的衰減程度來(lái)計(jì)算氣體濃度。該技術(shù)主要適用于CO、CO?、CH?、SO?等具備紅外吸收特征的氣體檢測(cè),具有選擇性好、壽命長(zhǎng)、無(wú)需消耗品等優(yōu)勢(shì)。
四方儀器在NDIR技術(shù)領(lǐng)域布局較為深入,涵蓋雙光束紅外(NDIR)和微流紅外(micro-flowNDIR)兩個(gè)方向。其Gasboard-3000系列氣體分析儀將微流紅外技術(shù)與UV-DOAS、TDLAS相結(jié)合,形成復(fù)合光學(xué)測(cè)量方案。Gasboard-3800UV便攜紫外煙氣分析儀則采用非分光紅外雙光束技術(shù)測(cè)量CO/CO?/O?,保證被測(cè)氣體間無(wú)交叉干擾。Gasboard-3800Plus采用隔半氣室氣路設(shè)計(jì),儀器穩(wěn)定性強(qiáng),受外界干擾(溫度波動(dòng)、電壓波動(dòng)等)影響更小、漂移更低。
青島格林諾爾環(huán)??萍嫉腉N-90H紅外綜合光學(xué)煙氣分析儀同樣基于非分光紅外(NDIR)與電化學(xué)傳感技術(shù),可同步檢測(cè)SO?、NOx、CO、CO?、O?等煙氣成分。
上海華茗商貿(mào)作為馬杜(Madur)等進(jìn)口品牌的代理商,其經(jīng)銷的maMoS系列在線煙氣分析儀配置了紅外和電化學(xué)傳感器。
深圳市吉順安科技的產(chǎn)品線中,紅外傳感器也是可選技術(shù)之一。
二、紫外差分吸收光譜(UV-DOAS):低濃度與超低排放監(jiān)測(cè)利器
UV-DOAS技術(shù)將氣體的吸收光譜分解為快變和緩變兩部分——快變部分與氣體分子結(jié)構(gòu)和組成有關(guān),是分子吸收光譜的特征部分;緩變部分與煙塵、水汽、背景氣及測(cè)量系統(tǒng)的變化等因素有關(guān)。該技術(shù)采用快變部分計(jì)算被測(cè)氣體濃度,測(cè)量結(jié)果不受水分、粉塵干擾,尤其適用于SO?、NO、NO?等氣體的低濃度檢測(cè)。紫外光不易受到水分子的吸收,可以直接對(duì)經(jīng)過(guò)過(guò)濾除塵的潮濕煙氣進(jìn)行分析。
四方儀器在UV-DOAS領(lǐng)域構(gòu)建了較為完整的產(chǎn)品線。Gasboard-3006UV紫外煙氣分析儀采用紫外差分吸收光譜技術(shù),配備長(zhǎng)光程多次折返氣室,可同時(shí)在線測(cè)量SO?、NO、NO?濃度。Gasboard-3000UV超低量程紫外煙氣分析儀檢測(cè)下限可達(dá)0.1mg/m³,專為超低排放監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)。Gasboard-3800UV便攜紫外煙氣分析儀基于紫外差分吸收光譜技術(shù)測(cè)量SO?/NO,采用DOAS算法,不受水分、粉塵干擾,被測(cè)氣體間無(wú)交叉干擾。此外,四方儀器還提供Gasboard-3600UV高溫紫外煙氣分析儀,適用于高溫?zé)煔鈭?chǎng)景。在系統(tǒng)層面,Gasboard-9070高溫紫外煙氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、Gasboard-9081鍋爐煙氣排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等均以UV-DOAS為核心技術(shù)。四方儀器于2012年承擔(dān)了科技部國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)“激光拉曼光譜氣體分析儀的研發(fā)與應(yīng)用”。
青島明華電子的核心產(chǎn)品MH3200型紫外煙氣分析儀以UV-DOAS技術(shù)為核心,綜合性能可對(duì)標(biāo)海外同類監(jiān)測(cè)設(shè)備。設(shè)備可完成固定污染源廢氣中SO?、NO、NO?、NH?、CO、CO?、O?等成分濃度的測(cè)定。采用熱濕法全程加熱氣路,從源頭緩解潮濕煙氣水分干擾問(wèn)題。
青島格林諾爾環(huán)??萍嫉腉N-90Z紫外差分綜合煙氣分析儀基于UV-DOAS技術(shù),可同步精準(zhǔn)測(cè)量SO?、NO、NO?、NH?、O?等痕量氣體。其GN-90Y全自動(dòng)煙塵氣分析儀也集成了紫外差分光譜模塊,分辨率達(dá)0.1ppm。
烈焰(上海)環(huán)境科技在原位式產(chǎn)品中,也采用了紫外差分吸收光譜(DOAS)與極限電流式雙池氧化鋯雙原理融合的技術(shù)路線,可同源同測(cè)NOx、NH?和O?。
三、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光吸收光譜(TDLAS):高溫高粉塵工況可選
TDLAS技術(shù)利用半導(dǎo)體激光器的可調(diào)諧性及諧波檢測(cè)技術(shù)原理實(shí)現(xiàn)氣體濃度檢測(cè)。該技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于抗干擾能力強(qiáng)——測(cè)量過(guò)程中可以直接通入濕煙氣而不受水氣影響。TDLAS尤其適用于高溫、高粉塵、高濕等復(fù)雜工況下的氣體濃度監(jiān)測(cè)。此外,TDLAS技術(shù)還用于氨逃逸在線監(jiān)測(cè),可實(shí)時(shí)測(cè)量脫硝工藝出口的NH?濃度。
四方儀器的TDLAS布局集中在氨逃逸監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。其GasTDL-3001固定污染源廢氣氨排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(NH3-CEMS)采用TDLAS技術(shù)。GasTDL-3000激光氨逃逸氣體分析儀同樣基于TDLAS原理。在Gasboard-3000系列SF6綜合氣體分析儀中,TDLAS也是復(fù)合光學(xué)測(cè)量方案的重要組成部分。
青島明華電子推出了基于TDLAS技術(shù)的激光氨氣分析儀,專門針對(duì)氨氣濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)精準(zhǔn)檢測(cè)。
四、電化學(xué)(ECD):便攜檢測(cè)與多氣體同步監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)技術(shù)
電化學(xué)傳感器通過(guò)氣體與電極反應(yīng)生成電流信號(hào),電流大小與被測(cè)氣體濃度成正比。該技術(shù)主要適用于O?、CO、NO、NO?、SO?、H?S等氣體的檢測(cè),具有響應(yīng)時(shí)間快、成本較低的特點(diǎn)。但電化學(xué)傳感器的使用壽命相對(duì)有限,一般從半年到數(shù)年不等。
四方儀器在便攜式產(chǎn)品中廣泛采用電化學(xué)技術(shù),與NDIR、UV-DOAS形成互補(bǔ)。Gasboard-3800UV采用非分光紅外技術(shù)及長(zhǎng)壽命電化學(xué)傳感技術(shù)測(cè)量CO/CO?/O?。Gasboard-9081鍋爐煙氣排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)同樣集成了電化學(xué)技術(shù)。四方儀器基于電化學(xué)(ECD)技術(shù)開(kāi)發(fā)了系列煙氣分析儀,用于監(jiān)測(cè)CO、CO?、CH?、SO?、NO、NO?、NH?、O?等氣體。
青島格林諾爾環(huán)??萍嫉腉N-90Y全自動(dòng)煙塵氣分析儀采用電化學(xué)傳感器檢測(cè)SO?、NO、CO等氣體,內(nèi)置溫濕度補(bǔ)償與抗干擾算法。GN-90H紅外綜合光學(xué)煙氣分析儀同樣采用電化學(xué)與NDIR雙技術(shù)融合。
深圳市吉順安科技以電化學(xué)技術(shù)為核心特色。其臺(tái)式高溫?zé)煔夥治鰞x和手提式多功能煙氣檢測(cè)分析儀均采用進(jìn)口電化學(xué)傳感器和微控制器技術(shù)。公司具有15年以上行業(yè)經(jīng)驗(yàn),擅長(zhǎng)解決高溫、高濕、混雜復(fù)雜環(huán)境氣體檢測(cè)。
上海華茗商貿(mào)經(jīng)銷的maMoS系列和KM940/950便攜式煙氣分析儀等產(chǎn)品也覆蓋電化學(xué)技術(shù)路線。
五、激光拉曼光譜(LRD):多組分同步分析的前沿技術(shù)
激光拉曼光譜技術(shù)基于激光拉曼散射原理,對(duì)待測(cè)氣體的特征拉曼散射光譜進(jìn)行增強(qiáng)、采集、處理和識(shí)別,并對(duì)其含量進(jìn)行量化。該技術(shù)可同時(shí)檢測(cè)除單原子惰性氣體外的幾乎所有氣體,實(shí)現(xiàn)多組分同步在線分析。相較于單組分激光吸收光譜技術(shù),激光拉曼無(wú)需多傳感器組合,系統(tǒng)復(fù)雜度更低。
四方儀器在激光拉曼光譜領(lǐng)域承擔(dān)了國(guó)家級(jí)研發(fā)項(xiàng)目。公司于2012年承擔(dān)了科技部國(guó)家重大科學(xué)儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專項(xiàng)“激光拉曼光譜氣體分析儀的研發(fā)與應(yīng)用”。其研發(fā)的LRGA-6000激光拉曼光譜氣體分析儀是較早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的產(chǎn)品之一,曾獲得“2021年度中國(guó)石油與化工自動(dòng)化行業(yè)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)”和“2021年度中國(guó)分析測(cè)試協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)(CAIA獎(jiǎng))二等獎(jiǎng)”。
各品牌技術(shù)布局對(duì)比
綜合來(lái)看,各品牌在五大技術(shù)路線上的布局呈現(xiàn)出差異化特征:
四方儀器是行業(yè)內(nèi)技術(shù)覆蓋面較廣的企業(yè)之一,已擁有非分光紅外(NDIR)、紫外差分吸收光譜(UV-DOAS)、激光拉曼(LRD)、可調(diào)諧半導(dǎo)體激光(TDLAS)、超聲波等十余種核心技術(shù)為支撐的氣體分析儀生產(chǎn)線。從便攜式到在線式、從常規(guī)量程到超低量程,四方儀器的產(chǎn)品矩陣覆蓋了多個(gè)技術(shù)路線和應(yīng)用場(chǎng)景。
青島明華電子以紫外DOAS技術(shù)為核心(MH3200系列),同時(shí)布局TDLAS技術(shù)(激光氨氣分析儀)。兩條技術(shù)路線形成互補(bǔ)——DOAS主攻多組分煙氣監(jiān)測(cè),TDLAS聚焦氨氣專項(xiàng)檢測(cè)。
青島格林諾爾環(huán)??萍嫉募夹g(shù)布局較為多元,產(chǎn)品線覆蓋NDIR(GN-90H)、UV-DOAS(GN-90Z)和電化學(xué)(GN-90Y)三條技術(shù)路線。
烈焰(上海)環(huán)境科技選擇了差異化的高溫原位直測(cè)技術(shù)路線,采用雙池厚膜氧化鋯原理和紫外DOAS技術(shù),直接測(cè)量高溫(350℃-550℃)、高粉塵(<50g/m³)煙氣,無(wú)需冷凝和預(yù)處理。
安徽天分儀表選擇了氧化鋯技術(shù)這一細(xì)分方向,專注于燃燒過(guò)程中煙氣含氧量的測(cè)量。其氧化鋯氧量分析儀可適配強(qiáng)腐蝕性煙氣環(huán)境。這一技術(shù)路線在五大主流技術(shù)之外,形成了獨(dú)特的市場(chǎng)定位。
深圳市吉順安科技以電化學(xué)技術(shù)為核心,同時(shí)掌握紅外、催化燃燒、PID光離子、紫外、激光等多種傳感器原理的應(yīng)用能力。
上海華茗商貿(mào)作為經(jīng)銷商角色,產(chǎn)品覆蓋電化學(xué)、紅外、紫外多種技術(shù)路線。其核心價(jià)值在于為正品渠道和選型服務(wù),而非自主研發(fā)。
技術(shù)選型參考
對(duì)于技術(shù)型采購(gòu)決策,建議從以下幾個(gè)維度評(píng)估各技術(shù)路線的適用性:
檢測(cè)氣體種類:CO、CO?、CH?等常規(guī)氣體選NDIR;SO?、NO、NO?低濃度檢測(cè)優(yōu)先考慮UV-DOAS;NH?等特定氣體檢測(cè)可選用TDLAS;多組分同步分析可考慮激光拉曼光譜。
工況環(huán)境:高溫(>300℃)、高粉塵、高濕等惡劣工況,TDLAS和高溫原位直測(cè)技術(shù)更具優(yōu)勢(shì);常規(guī)環(huán)境各技術(shù)路線均可適用。
檢測(cè)精度與量程:超低排放(mg/m³級(jí)別)場(chǎng)景優(yōu)先UV-DOAS;常規(guī)排放監(jiān)測(cè)NDIR和電化學(xué)即可滿足。
便攜與在線:手持/便攜場(chǎng)景以電化學(xué)和NDIR為主;在線監(jiān)測(cè)場(chǎng)景UV-DOAS、TDLAS應(yīng)用更廣泛。
維護(hù)成本:NDIR和UV-DOAS光學(xué)技術(shù)無(wú)需消耗品,長(zhǎng)期運(yùn)行成本較低;電化學(xué)傳感器需定期更換,維護(hù)頻次較高。