[发明专利]用于在线监测气体中总有机碳含量的装置及方法

说明书

本发明属于气体监测技术领域，具体涉及用于在线监测气体中总有机碳含量的装置及方法。装置包括采样模块、气体预处理模块、燃烧氧化模块、光谱分析模块，数据处理模块。方法包括S1，采集样气，并进行伴热和过滤处理，获得干净样气；S2，对干净样气进行燃烧氧化处理；S3，通过光谱吸收的方式，测量燃烧氧化后样气中的CO₂含量，并得到总碳含量；S4，测量未经过燃烧氧化的干净样气中无机碳的含量；S5，计算获得总有机碳含量。本发明通过采样‑预处理‑燃烧氧化‑光谱分析‑数据处理，得到总有机碳含量，具有测量准确、稳定性好和可靠性高的优势。

技术领域

本发明属于气体监测技术领域，具体涉及用于在线监测气体中总有机碳含量的装置及方法。

背景技术

总有机碳(Total Organic Cacbon，TOC)，是以碳含量表示有机物总量的一个综合性指标。目前，国内主要针对水体中总有机碳含量进行检测。测量水中总有机碳含量，来反映有机物对水体污染程度，一般采用燃烧氧化和湿法化学氧化将有机碳转换成CO₂，然后通过非分散红外气体分析技术连续测量，通过差减或直接法来折算得出TOC含量。

随着国家对碳排放的重视程度提高，碳达峰与碳中和的双碳管治目标是大势所趋，近年，我国提出了“双碳目标”(二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和)将加速全球温室气体减排行动。而烟气排放中的一些含碳化合物，如甲烷(CH₄)、氢氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)等气体是主要的温室气体，为了更好的实现碳减排和“双碳目标”，需要对温室气体进行在线监测，为碳排放管治提供数据依据。无机碳气体，如CO、CO₂在环保领域已经在开展监测，而含碳有机物气体排放监测还未广泛落实，随着“双碳目标”的管治，含碳有机物气体排放需要进行有效监测，而通过总有机碳含量来表征气体中含碳有机物含量是一种有效的监测手段。

例如，申请号为CN201110087874.1的中国专利文献描述的超临界水氧化法在线检测水质总有机碳含量的装置和方法，将纯水、氧化剂、被测水样和酸化剂并联接入低压梯度混合器，混合后液体经高压恒流泵后通过第一个三通阀后分为两路：一路经反应器、冷却装置、背压阀和第二个三通阀接入气液分离装置的水样进口，另一路直接通过第二个三通阀接入气液分离装置的水样进口；气液分离装置的进气口经气体流量调节阀与载气连接，气液分离装置的气体出口经干燥器、CO2检测器与计算机电连接，气液分离装置的排水口经排水阀将液体排出。虽然采用超临界水氧化法结合非色散红外法，从进样、反应到检测，实现实时连续，从而实现了水质TOC的快速连续在线检测，但是其缺点在于，由于上述装置和方法主要还是针对水体中总有机碳含量进行检测，无法直接应用于对气体中的总有机碳含量进行监测，监测过程中会存在测量准确度差的问题。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中，缺乏对含碳有机物气体排放进行有效监测手段的问题，提供了一种测量准确度高、稳定性好和可靠性高的用于在线监测气体中总有机碳含量的装置及方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

用于在线监测气体中总有机碳含量的装置，包括：

采样模块，用于采集样气；

气体预处理模块，用于对样气进行伴热和过滤处理；

燃烧氧化模块，用于将样气中的含碳有机物高温氧化为CO₂；

光谱分析模块，用于通过光谱吸收的方式，测量氧化后样气中的CO₂含量，并得到总碳含量或用于测量未经过高温氧化的样气中无机碳的含量；

数据处理模块，用于通过获得的总碳含量和无机碳的含量计算得到总有机碳含量。

作为优选，用于在线监测气体中总有机碳含量的装置还包括：