Система предварительной обработки газовых проб

I. ОБЗОР СИСТЕМЫ

Система предварительной обработки газовых пробЭто ключевое звено между точкой отбора проб газа и аналитическим прибором, основная функция которого заключается в физической или химической обработке собранного исходного газа, удалении компонентов помех, регулировании состояния газа, обеспечении того, чтобы газ, входящий в аналитический прибор, соответствовал требованиям обнаружения прибора, тем самым повышая точность, надежность и стабильность результатов анализа. Система широко используется во многих областях, таких как мониторинг окружающей среды, управление промышленными процессами, научные эксперименты и здравоохранение, и является важной частью обеспечения качества данных анализа газа.

II. Состав системы и функции ее компонентов

(i) Модуль отбора проб

Модуль отбора проб является частью системы, которая находится в непосредственном контакте с окружающей средой газа, подлежащего измерению, и отвечает за извлечение или сбор целевого газа из точки отбора проб в систему.

1. пробоотборный зонд/пробоотборник:: Выбор подходящего материала (например, нержавеющей стали, полифторэтилена, стекла и т.д.) и конструкции в соответствии с различными условиями отбора проб и характеристиками газов (например, температура, влажность, содержание пыли, коррозия и т.д.). Например, при отборе проб высокотемпературного дымового газа часто используются металлоискатели с охлаждающей курткой; В выборке чистых газов могут использоваться простые стеклянные или кварцевые пробоотборники. Детектор для отбора проб должен быть сконструирован таким образом, чтобы свести к минимуму помехи для воздушного потока и обеспечить сбор репрезентативных проб газа.

2. насос отбора проб:: Обеспечение питания для доставки проб газа из точки отбора проб в блок последующей обработки. Выбирайте подходящий тип пробоотборного насоса в зависимости от требуемого для системы расхода, давления и свойств газа, таких как диафрагменный насос, перистальтический насос, роторный насос и т. Д. Стабильность потока и отрицательное давление пробоотборного насоса являются ключевыми показателями производительности, которые напрямую влияют на эффективность отбора проб и репрезентативность проб.

3. Контрольно - измерительная аппаратураКонтроллер качества (МФКРоторный расходомер, расходомер на мыльной пленке и т. Д. Для точного контроля и измерения расхода газа для отбора проб. Стабильный поток проб является важным фактором, обеспечивающим повторение результатов анализа, а также облегчает количественный анализ.

(ii) Модуль предварительной обработки

Элемент предварительной обработки является ядром системы, для различных характеристик проб газа и аналитических требований, использование различных методов обработки для устранения помех.

1. Фильтрующее устройство:: Для удаления частиц из газов (пыли, аэрозолей и т.д.). Часто используемые фильтры включают металлические спекающие фильтры, стекловолокнистые фильтры, полифторэтиленовые фильтры и так далее. Выбор фильтра должен учитывать эффективность фильтрации, размер отверстия, термостойкость и коррозионную стойкость, и его следует регулярно заменять или промывать, чтобы предотвратить блокировку, которая влияет на расход и эффект фильтрации.

2. Удаление влаги/сушильная установка:: Когда чрезмерное содержание влаги в газе может создать помехи для аналитического прибора или результатов испытаний (например, повредить датчик, вызвать конденсацию, повлиять на адсорбцию или реакцию некоторых компонентов газа), требуется осушение. Общие методы включают:

оОхлаждение и осушение:: Газ охлаждается ниже точки росы с помощью полупроводникового охлаждения или охлаждения компрессора, так что конденсация влаги выделяется, подходит для газов с большим расходом и высокой влажностью, но может привести к частичной потере компонентов газа, которые легко растворяются в воде.

оадсорбционная сушка:: удаление влаги путем адсорбции осушителей (например, силикона, молекулярного сита, хлорида кальция, пентаоксида фосфора и т.д.). Адсорбент имеет определенную адсорбционную емкость, которая требует регулярной регенерации или замены. Для требований низкой точки росы часто используется двухбашенное переключение адсорбционной сушки для достижения непрерывной работы.

3. Обезвоживание (химический метод)/脱水:: В некоторых конкретных случаях для поглощения влаги могут использоваться химические реагенты, такие как концентрированная серная кислота (но обратите внимание на ее сильную коррозионную способность и поглощение определенных газов).

4. Устройство для удаления помех из газовых компонентов:: Если образец содержит другие компоненты газа, которые мешают целевому анализу, их необходимо удалять выборочно. Например:

оСелективный адсорбент:: Если активированный уголь может адсорбировать органический пар, Хогалат может удалить кислород (при определенных условиях), щелочной абсорбент (например,NaOHУдаление кислотных газов (CO₂АSO₂АГХлИ т. Д. Кислотные абсорбенты (например,H₂SO₄Удаление щелочных газов (NH₃И т.д.).

оАКУ каталитическая преобразовательная установкаИспользование катализаторов для преобразования мешающих газов в безвредные или не мешающие вещества. Например, использование конверсионной печи будетNO₂Преобразовать вНетили окисление некоторых органических интерферонов под действием конкретного катализатораCO₂иH₂OА.

5. Обогревательная и изоляционная установка:: В процессе отбора проб и передачи для предотвращения конденсации компонентов с высокой температурой кипения в газе или изменения некоторых легко реагирующих компонентов из - за снижения температуры требуется нагрев и изоляция пробоотборных труб и некоторых предварительно обработанных компонентов. Например, при сборе дымовых газовЛОСПри этом обычно требуется полный нагрев (например,120℃Или180℃Для предотвращения потери конденсации.

6. Установка обогащения и обогащения:: Когда концентрация компонента газа, подлежащего измерению, ниже, чем та, которая была обнаружена аналитическим прибором, необходимо обогащать целевой компонент. Обычным методом является адсорбция твердым сорбентом.-Термическая десорбция, концентрация в криогенных холодных ловушках и т.д. Например, следы в атмосфереЛОСАнализ часто используетсяTenax компаниейАдсорбенты обогащаются.

(3) Модуль передачи

Он отвечает за стабильную и неразрушающую подачу предварительно обработанного чистого газа в аналитический прибор.

1. Транспортная линия:: Следует выбирать материалы с хорошей химической инертностью, низкой адсорбцией и хорошей герметичностью, такие как тетрафторэтилен (ПТФЭТрубы, трубы из нержавеющей стали и т.д. Трубопроводы должны быть как можно короче, чтобы уменьшить мертвый объем и избежать адсорбции, анализа или реакции газа во время передачи. Для газов, нуждающихся в нагревании и передаче, должны использоваться сопутствующие тепловые трубопроводы.

2. стабилизатор напряжения:: Перед входом в аналитический прибор иногда требуется дальнейшая стабилизация давления и расхода газа, чтобы убедиться, что прибор работает в условиях.

(iv) Модуль контроля и мониторинга

С повышением уровня автоматизации, современныйСистема предварительной обработки проб газаКак правило, они оснащены модулями контроля и мониторинга.

1. датчик:: Такие, как датчики температуры, датчики влажности, датчики давления, датчики уровня жидкости (используемые для обнаружения конденсата) и т. Д. Для мониторинга параметров работы ключевых частей системы в режиме реального времени.

2. контроллер: НапримерПЛК(Программируемый логический контроллер), монолитная машина, компьютер промышленного управления и т. Д. В соответствии с информацией обратной связи датчика, автоматическое управление исполнительными частями (например, запуск и остановка насоса отбора проб, регулировка регулятора расхода, переключатель нагревательного устройства, срабатывание устройства сигнализации и т. Д.) для достижения автоматизированной работы системы и диагностики неисправностей.

3. Показать & напоминание @ info: whatsthis:: Для отображения параметров рабочего состояния системы (расход, температура, давление, влажность и т. Д.) и информации о неисправности, а также при возникновении аномальной ситуации (например, превышение расхода, засорение фильтра, температурная аномалия, недостаточное давление источника газа и т. Д.) для передачи звуковых и световых сигналов тревоги, чтобы напомнить оператору и время обработки.

III. Принципы системного проектирования

1. Репрезентативность выборкиСистема должна быть сконструирована таким образом, чтобы отобранные пробы газа действительно отражали состав и концентрацию газа в точке отбора проб и избегали загрязнения, потери или изменения компонентов в процессе отбора проб.

2. Целенаправленность:: В соответствии с характеристиками газа, подлежащего измерению (компоненты, концентрация, температура, влажность, давление, содержание пыли, коррозия и т. Д.) и требованиями аналитического прибора, выберите подходящую технологию и устройство предварительной обработки, чтобы быть целевым.

3. Эффективность:: Процесс предварительной обработки должен обеспечить быстрое и эффективное устранение помех, максимально сократить время обработки образца и уменьшить задержку образца в системе.

4. Стабильность и надежность:: Каждый компонент системы должен выбрать продукт надежного качества, спроектировать рациональный технологический процесс, обеспечить долгосрочную стабильную работу, уменьшить объем обслуживания.

5. Автоматизация и интеллект:: Если позволяют условия, максимально повысить степень автоматизации системы, реализовать беспилотное дежурство, автоматический отбор проб, автоматическую обработку, автоматическую запись и передачу данных, повысить эффективность работы и надежность данных.

6. Безопасность:: Для отбора проб токсичных, вредных, легковоспламеняющихся и взрывоопасных газов система должна обладать хорошей герметичностью и мерами безопасности для предотвращения травм людей или загрязнения окружающей среды в результате утечки газа.

7. Простота обслуживания:: Структура системы должна быть простой в эксплуатации, обслуживании и ремонте, ключевые компоненты должны быть легко заменены.

IV. Области применения

1. Мониторинг качества окружающего воздуха: Для атмосферыSO₂АNOxАКОАO₃АЛОСАПМ2,5АПМ10Отбор проб и предварительная обработка таких загрязнителей.

2. Мониторинг выхлопных газов из стационарных источников:: Мониторинг загрязнителей в дымовых газах, выбрасываемых электростанциями, химическими заводами, сталелитейными заводами и т.д.

3. Газовый анализ промышленных процессов:: В нефтехимическом, металлургическом, полупроводниковом, пищевом ферментации и других промышленных процессах осуществляется онлайн - мониторинг технологических газовых компонентов для оптимизации производственных процессов, обеспечения качества продукции и безопасного производства.

4. Контроль качества воздуха в помещениях:: Мониторинг формальдегида, бензола в воздухе помещений,ТВОКАCO₂И так далее.

5. Научные эксперименты:: Обеспечение лабораторных приборов для анализа газов образцами газа, отвечающими требованиям.

6. Здравоохранение:: Например, мониторинг наркотических газов, анализ выдыхаемых газов и т.д.

7. Контроль за чрезвычайными ситуациями:: Быстрый отбор проб и анализ предварительной обработки токсичных и вредных газов на месте внезапного загрязнения окружающей среды или аварии.

Система предварительной обработки газовых пробПроизводительность напрямую связана с качеством данных анализа газа, поэтому в процессе проектирования, отбора, установки и эксплуатационного обслуживания необходимо в полной мере учитывать различные влияющие факторы, оптимизировать конфигурацию в соответствии с конкретными сценариями применения и требованиями анализа, чтобы обеспечить долгосрочную стабильную и надежную работу системы.