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在线气体分析仪预处理系统的功能作用与正确选型

 发布时间:2021-01-25 点击量:57

    根据气体成分分析仪工作原理的不同,气体成分分析大致可分为两种测量方式:

一是,直接测量方式,即将探头安装在过程气体管道中直接测量(测量、变送装置在探头内),如红外气体分析仪、紫外气体分析仪和激光光谱气体分析仪等,由于它采用了光学技术能在不影响被测气体本身状态的情况下进行实时测量,具有测量准确、反应迅速的优点,尤其是它不需预处理装置,与传统的热导式气体分析仪相比有很大的优势。

二是,间接(取样)测量方式,即将过程气体抽出进行除尘等处理后送至分析单元进行测量(测量、变送装置在内)。

由于受工业过程气体高温、高粉尘、高水份、负压及腐蚀性等恶劣气体条件影响,对采用间接分析测量方式来说,最大的困难就是怎样获得适合测试条件的样气,惟一的方法就是采用预处理装置对样气进行处理,因此选用(制作)能适应工艺条件、性能稳定可靠的预处理装置是解决在线气体分析仪使用问题的关键

虽然直接测量方法在对气体进行实时测量时可省去预处理装置,但工业过程气体的监测大部分时候是一个连续的过程,需要提供在线实时的数据参考,因此为了保证测量结果的准确性,即便是采用光学技术原理的气体分析仪一般也建议采用间接测量方式本文针对在线气体分析仪的预处理装置——预处理系统进行了分析与介绍,希望可以帮助大家更好的了解在线气体分析仪的基本原理。

、预处理系统部件组成

1.取样部分

主要设备有粗过滤器、取样阀、取样管道、支架等,安装在现场。这是预处理系统的核心组成部分,也是决定仪器能否给出科学可信数据的一个重要环节,因此在实际的取样过程中应该做到小心谨慎、规范操作。

2样气处理部分

主要设备有取样阀、取样管道、支架、精密过滤器、干燥装置、稳压装置、稳流装置、压力表、流量计、取样泵、标准气和载气装置、气泵或水泵、清洗装置等,安装在分析内。

主要设备有电源装置、小型PLC控制器、电磁阀或气动切换阀、环境状态报警仪等,安装在分析室仪表盘内。这是预处理系统的核心环节,也是预处理系统精密的部分,该部分集中了在线气体分析仪预处理系统的核心的部分,对于整个的测试结果与测试过程都有着极为重要的价值和意义。

因此,仪器在工作过程中的核心的环节还是控制部分。

4其他部分

主要设备有分析仪表盘、分析室恒温和恒湿设备,安装在分析室内。这些仪表虽然不是气体在线分析仪预处理系统的主要部分,但是对于气体在线分析仪预处理系统的正常工作都有着辅助作用,在很大程度上反应了在线气体分析仪预处理系统的工作状态,为我们的操作提供相应的指导性意见,更好地使在线气体分析仪为大家所用

二、预处理系统功能作用

在线气体分析仪通常需要不含干扰组分的清洁、非腐蚀的样气,在正常情况下,样气必须是在限定的温度、压力和流量范围之内

前处理单元对取出的样气进行初步处理,使样气适合于传输,缩短样气的传输滞后,减轻后处理单元的负担,如减压、降温、除尘。后预处理单元对样气再做进一步处理和调节,如温度、压力、流量的调节,过滤、除湿、去除有害物等,安全泄压、限流和流路切换等。预处理系统的功能作用归纳如下:

1)流量调节

包括快速流路和分析回路,使用针阀、限流阀、单向阀和浮子流量计等,使样气流量达到分析仪表的要求

2)压力调节

包括降压、抽吸和稳压,利用减压阀、安全阀和背压阀等,调节样气的压力达到系统所需要的恒定压力。

3)温度调节

包括降温和保温,一般采用螺旋管或水冷方式,将高温样气降至常温;一般采用伴热装置给气体伴热。

4)提取样气

将样气从工艺流程中通过取样管道引分析仪,主要有粗过滤器、取样阀、取样管道、支架等设备。为防止高温样气结露应加装保温设备,对于负压样气应加装取样泵设备。

5)过滤样气

将样气中的粉尘、水分等杂质过滤干净,主要有取样阀、取样管道、支架、精密过滤器、普通干燥器、冷却干燥装置、离心干燥装置等设备。

6)自动标定

完成对分析仪主机零点和量程自动标定工作,主要有电磁阀或气动切换阀、分析仪主机控制电路、零点和量程标准气瓶及减压装置等设备

7)自动采样

使用一台分析仪主机对多个样气组分进行周期分析的工作,主要由电磁阀或气动切换阀、控制系统等设备完成。

三、预处理系统工艺选择

1.取样点位置的选择

1)应选择在能反映工艺流体性质和组成变化的灵敏点上,通常选择在大于2倍直径管段的二分之一处。

2)应位于工艺压差处,构成快速循环回路的位置。

3)应选择样气温度、压力、清洁度、干燥度和其他条件尽可能接近分析仪要求最适宜位置,以便样品预处理部件的数量减之最少。 

2.取样探头的选择

1)直通式取样探头:适用于含尘量极微小或无粉尘的气体取样,多用于石油化工行业。

2)过滤式取样探头:带有过滤器的探头,适用于含尘量较高的气体取样,探头滤芯为烧结金属或陶瓷。

3)减压式取样探头:是将减压阀和取样管组合成一体,将样品气体先减压再取出的探头。多用于高压样气的取样,防止压力过大损坏仪表。

3样气传输管路的选择

1)管材的材质和管径尺寸的选择,一般采用316不锈钢或PTFE管路,管外径以6mm为多

2)管接头的选用,一般选择不锈钢双卡套接头以保证连接的密闭性,特殊环境选择PTFE或塑胶接头。

4.保温和伴热装置的选择

1)电伴热:通过缠绕在取样管线上的电伴热给样气伴热。

2)蒸汽伴热:通过取样套管中的高温蒸汽对样气进行伴热

5.气路切换的选择

1)标定、测试的切换:通过电磁阀或电动阀切换不同的样气管路,予以选择不同测量的气泵。

2)多点测量:通过电磁阀或电动阀切换到不同的取样点,达到一台仪表可测量多点样气。

6样气排放的选择

1)有毒气体的排放:对人体有害的毒气,可采用高位高空排放或返回取样管道、回收装置等。

2)可燃危险气体分排放:使用排火炬或阻火装置高位排放。

四、保证预处理系统正常工作的要求

在线气体分析仪结构复杂而精密,对被分析介质的组份构成,清洁度及热工参数均有不少特殊要求。为此,在设计中需要处理的问题有:

1编制科学的“操作维护规程”

在线气体分析仪(系统)除需要周期的标定外,样品预处理系统中的传感器更换,冷凝物排出、化学药剂的投放等,均需遵守严格的操作程序。这个程序的设计既与在线气体分析仪(系统)本身的设计有关,又与工艺现场的运行条件有关。任何失误的操作维护,均可导致在线气体分析仪(系统)失灵或瘫痪,由此可见编制科学的“操作维护规程”对于该预处理系统的平稳运行有着十分重要的作用和价值

2.使用“分析仪器柜”进行在预装配调试

在线气体分析仪(系统)中,取样、预处理,标定、控制及保护装置的价值,常常超过在线分析器本身,要把这些部件及装置按工艺要求连接起来,才能组成分析系统。

“分析仪器柜”由具备经验的分析仪器制造厂设计、制造。不受工艺现场条件的影响:系统设计及部件选用规范化,操作维护方便,可以在实验室内模拟操作调试,使得系统在设备及结构上的主要问题在送往现场前,可及早得到纠正。

3集中取样提高利用率

在线气体分析仪(系统)的故障率及运行周期,通常取决于取样及预处理装置。因此,在设计中应把可能集中起来的在线分析仪器集中在一起,共用一个取样点,共用一套样气预处理装置。这样既减少了系统硬件的用量,降低了系统成本,也可降低系统的运行费用。

4现场就近安装,缩短滞后时间

在线气体分析仪(系统)的滞后时间主要来源于样气输送管线及预处理系统。在线气体分析仪(系统)的硬件一经确定后,设计上缩短滞后时间的途径就是尽可能的缩短取样管线长度,这对实时控制具有重要意义。

在线气体分析仪是一种重要的检测手段,对于现代社会的发展与进步起了很大推动作用。因此,在实际的工作之中我们应该充分的认识到在线气体分析仪预处理系统的重要性,规范操作,以期更好的为服务。

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