1、挥发性有机物(VOCs)在线监测系统技术报告钢研纳克检测技术有限公司 地址：北京市海淀区高梁桥斜街 13 号 电话：010-62182188 传真：010-62182155 客服热线：400-622-8866 邮编：100081 E-mail: 网址：目 录摘要 .3一、技术来源 .3二、国内外研究开发现状及技术比较 .4三、主要技术经济指标 .5四、关键技术与创新点 .6五、应用推广情况及前景分析 .8钢研纳克检测技术有限公司 地址：北京市海淀区高梁桥斜街 13 号 电话：010-62182188 传真：010-62182155 客服热线：400-622-8866 邮编：100081 E-
2、mail: 网址：摘要挥发性有机物(volatile organic compounds，VOCs)是生成臭氧的重要前驱体污染物，是大气污染防治中需重点防控的部分，针对我国环境污染日益严重的情况，有机性污染物重点污染行业如石油化工、电子、橡胶、工业涂装等固定污染源的VOCs排放监测需求日益迫切。近年来国内外科研机构及相关企业，对如何有效监测固定污染源VOCs排放，积累了很多宝贵经验并应用到生产生活中，但由于固定污染源废气，高温高湿，甚至含有强腐蚀性气体，给监测系统的稳定性和可靠性带来很大挑战。据此我公司结合多家生产企业的现场工况，研制出挥发性有机物(VOCs)在线监测系统。本系统结构简单，易
3、于操作，动态范围广，实时性强，组网灵活，运行成本低。一、技术来源NCS-CEMS-1000 挥发性有机物在线监测系统是由钢研纳克检测技术有限公司通过引进德国以及美国相关技术，结合我国相关行业的（石油化工，印刷，喷涂，家具制造，精细化工等）具体现状，在软件开发、气路设计、应用集成等方面不断研发钢研纳克检测技术有限公司 地址：北京市海淀区高梁桥斜街 13 号 电话：010-62182188 传真：010-62182155 客服热线：400-622-8866 邮编：100081 E-mail: 网址：完善。研制出的性能稳定可靠，自动化程度高，灵敏度高的新型在线监测系统。该系统适用于污染源排放挥发性
4、有机物的自动连续在线监测，集自动化的样品采集、测量分析、数据处理于一体。仪器采用色谱-氢火焰离子化检测器（GC-FID）原理。根据具体监测需求，能够连续测量排放气体中总烃，甲烷，非甲烷总烃及苯系物等特征有机物。若加上可选配的功能模块，则能够满足更多监测需求。分析仪检测器采用色谱-氢火焰离子化检测器（FID）原理，被分离待测有机物组分依次被送入 2 组 FID 检测器，在氢火焰中被电离成碳阳离子和电子。在电场作用下形成的微电流经由信号放大器输出，对电流信号进行采集和记录即可得到相应的谱图，进而得到相关污染物的浓度量值；改善阀路切换气路控制系统，实现全系统校准与分析仪校准并确保数据准确；系统适用范
5、围广，稳定性强，可扩展部分功能；软件操作更加人性化、流畅；结合现代通讯技术可多种接口可实现远程监控操作，运维简便。二、国内外研究开发现状及技术比较VOCs 在线监测技术研究现状主要集中在提高系统在长期运行的稳定性和准确测试的可靠性方面以及样品的预处理技术钢研纳克检测技术有限公司 地址：北京市海淀区高梁桥斜街 13 号 电话：010-62182188 传真：010-62182155 客服热线：400-622-8866 邮编：100081 E-mail: 网址：（如样气除湿、除尘）和控制样气流量和稀释气等方面。往往固定污染源排放废气具有高湿（高温） 、高粉尘、强腐蚀性，环境恶劣，对仪器稳定性、可
6、靠性、准确性要求更高。样品预处理方面国内外研究多集中于样品除湿，主要有三种除湿方式，冷凝除湿技术、干燥剂吸附技术和 Nafion 管技术。比较而言，冷凝除湿技术和干燥剂吸附技术都会造成样气成分的损失，而Nafion 管技术主要能够满足烃类样品的除湿要求，但是针对极性有机物的除湿效果并不好。并且商业运营成本而言，Nafion管技术成本高，市场推广空间有限，而冷凝除湿技术和干燥剂吸附技术成本低，仍难以克服使用中对样气吸附的问题，而导致监测数据失真。现今国内外在线监测系统的主流技术主要包括传感器技术、光谱技术、色谱技术、质谱技术等，监测对象包括 VOCs 排放总量在线监测和 VOCs 组分在线监测。
7、具体的优缺点参见下表：序号 分析技术 监测对象 优缺点1. 氢火焰离子化检测器THC/TVOC/NMTHC 对碳氢有机物相应十分灵敏,线性范围宽,稳定性强,而且结构简单,维护方便,已广泛应用于 VOCs 总量的监测.烟气中的氧气、水分以及含氮、氧或卤素原子的有机物均会对测试造成干扰和影响2 光离子化检测THC/TVOC 检测器体积小巧、无需辅助气体,常用于现场便携仪器使用：主要用于室内环境监测、应急监测、危险/泄露气体预警、污染源追踪中 TVOC 含量的监钢研纳克检测技术有限公司 地址：北京市海淀区高梁桥斜街 13 号 电话：010-62182188 传真：010-62182155 客服热线：
8、400-622-8866 邮编：100081 E-mail: 网址：测分析.能检测相应的 VOCs 种类和所使用的紫外灯能量有关,对不同化合物的相应系数也不同,对一些短链烷烃响应极低甚至无法检测到3 催化氧化-非分散红外吸收（NDIR）THC 技术稳定性和灵敏度不高,易受共存干扰物的影响,且在催化氧化过程中往往存在催化剂中毒、转化不完全、转化效率低等问题,因此目前在实际应用中并不多见4 气相色谱（GC）-FID/PID/质谱（MSD ）THC/TVOC/NMTHC/VOCs组分检测灵敏度高,选择性强,可监测 TVOC 和 VOCs 单个组分,可同时分析多个组分；这一在线监测技术在欧美日韩等国
9、已有广泛应用,并在我国部分经济发达城市得到引进,取得了良好的效果.不同之处是样品检测周期相对较长,响应速度相对较慢. 另外配置不同检测器其检测分析的组分数、灵敏度、选择性以及准确度和设备维护量差异较大5 傅里叶变换红外光谱（FTIR）VOCs 组分 检测技术成熟，检测 VOCs 种类较多，可同时分析多个组分；现场测量检测周期短，响应时间快；但其检测分析的灵敏度一般较色谱技术低，且光学器件维护成本高、维护量大6 差分吸收光谱（DOAS）VOCs 组分(苯系物) 检测技术成熟，可同时分析多个组分；一般现场采取非接触式直接连续测量，无需预处理，保证气体不失真，相应时间很快，可实现测量光路区域内的在线
10、监测；但其检测分析的灵敏度一般较色谱技术低，检测 VOCs 种类有限，目前主要是苯、甲苯等苯系物7 离子迁移谱 VOCs 组分 检测灵敏度高，相比于质谱技术不需要真空系统，仪器结构简单，成本较钢研纳克检测技术有限公司 地址：北京市海淀区高梁桥斜街 13 号 电话：010-62182188 传真：010-62182155 客服热线：400-622-8866 邮编：100081 E-mail: 网址：（IMS） 低可测量浓度低腐蚀性高的气体；但该技术的特异性差，可测量 VOCs种类有限，干扰化合物较多.目前 IMS 作为便携式监测仪在应急监测、食品安全监测等领域有所应用8 调谐激光吸收光谱（TD
11、LAS)CH4 等 检测灵敏度高，选择性强，干扰很小；现场采取非接触式直接连续测量，无需预处理，保证气体不失真，相应时间很快，实时性强，可实现测量光路区域内的在线监测；该技术单一光源一般只能完成单一组分测量三、主要技术经济指标1.设计技术性能参数检测原理 GC-FID检测对象 固定污染源 THC/CH4/NMHC/苯系物等 VOCs 特征因子检测范围 总烃/甲烷/非甲烷总烃:(05000)ppm 可扩展苯/甲苯/二甲苯：(0100) ppm 可扩展检出限 0.1ppm（CH4）,0.05ppm（NMHC ）,0.1ppm（苯）重复性 RSD2%（总烃/ 苯）分析时间 NMHC60s，苯120s
12、示值误差 3%F.S零点漂移 2%F.S /24h量程漂移 2%F.S /24h响应时间 60s（非甲烷总烃）准确度 5%钢研纳克检测技术有限公司 地址：北京市海淀区高梁桥斜街 13 号 电话：010-62182188 传真：010-62182155 客服热线：400-622-8866 邮编：100081 E-mail: 网址：校准周期 1-2 月/ 次输出 LAN/RS232/RS485（标准 Modbus 协议）/4-20mA环境条件 5-40 RH 90%RH(无凝结)电源 AC 220V, 50Hz,读值 ppm、mg/m 3 单位可选2.经济参数（投资、运行费用） 设备成本投资约
13、25 万； 运行费用约 5 万/年。 基建费用约 3 万；四、关键技术与创新点1.关键技术：本系统基于气相色谱-氢火焰离子化检测器（GC-FID）技术,将全程伴热采得的样气经独特的阀路切换送入不同色谱柱分离。被分离待测有机物组分依次被送入 2 组 FID 检测器，在氢火焰中被电离成碳阳离子和电子。在电场作用下形成的微电流经由信号放大器输出，对电流信号进行采集和记录即可得到相应的谱图，进而得到相关污染物的浓度量值。技术优势如下：采用全程高温伴热采样方式，能偶有效避免有机物吸附钢研纳克检测技术有限公司 地址：北京市海淀区高梁桥斜街 13 号 电话：010-62182188 传真：010-62182
14、155 客服热线：400-622-8866 邮编：100081 E-mail: 网址：及过程损失，保证系统监测的准确性；系统内部高度集成，氢空发生器可自动补水，空气采用变压吸附除水，使用除烃空气作为载气，以上特点使系统具备了超长的维护周期；分析仪采用 GC-FID 技术，完全满足国家标准；多档量程自动可调，满足不同浓度的监测需求；多路温控与 EPC精确控制阀路、柱箱等处温度和压力，保证分析仪高稳定的运行；双 FID 多气路切换技术能够在 1 分钟内检测THC/CH4/NMHC,2 分钟内检测出苯系物等特征因子，且特征因子还能够根据客户需求订制；系统可实现断电后自启，自动恢复监测状态； 系统拥
15、有多重权限设置，具备动态密码功能，能够保证数据的真实可靠，可避免误操作。模块化系统集成，可满足防爆现场的不同需求。软件可自动诊断并警报故障种类，可设定超标限值，满足国标与不同地标要求；数据谱图查询导出简便，区间查询与日期查询等历史查询模式操作简单；提供 LAN/RS485/RS232 等多种接口，符合标准 Modbus 协议，便于接入企业和环保部门监控平台的。同时可实现钢研纳克检测技术有限公司 地址：北京市海淀区高梁桥斜街 13 号 电话：010-62182188 传真：010-62182155 客服热线：400-622-8866 邮编：100081 E-mail: 网址：远程操作，运维简便
16、，客户可通过电脑和手机 APP 实时查看数据图表。2.创新点：独特的阀路切换，能够自动实现系统的全程校准与分析仪校准，确保系统的数据有效性和准确性；采用超高灵敏的 FID 检测器，无需更换分析仪，即可实现环境和污染源非甲烷总烃的监测需求；同时使用系统适用范围广，稳定性强，模块化设计，方便功能的扩展；具有多种接口，可实现远程监控操作，运维简便，客户可通过客户端和手机 APP 实时查看数据图表，源数据能够进行一点多传，方便多方对数据监控；直接使用除烃空气作为载气，可避免现场氮气钢瓶使用带来的维护不便；分析仪具备快速程序升温功能，能够极大的缩短宽沸程物质的分析仪时间；五、应用推广情况及前景分析1.应用情况目前，本系统已经成功的应用于 50 多家企业，行业类型涉
