過程分析器樣品處理系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展歷程與應(yīng)用

1、the so-called happiness refers to the absence of pain in the body and the absence of disturbance in the soul.悉心整理助您一臂之力（頁眉可刪）過程分析器樣品處理系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展歷程與應(yīng)用 1 樣氣處理系統(tǒng)在過程分析系統(tǒng)中的地位樣品處理系統(tǒng)如果只限于過程氣體分析系統(tǒng)領(lǐng)域，就該稱為樣氣處理系統(tǒng)。在過程分析工程技術(shù)行業(yè)內(nèi)，本文所述的樣氣處理系統(tǒng)，過去卻一直叫取樣預(yù)處理系統(tǒng)、預(yù)處理系統(tǒng)、樣氣預(yù)處理系統(tǒng)、取樣及預(yù)處理單元等。由于長期帶著“預(yù)”字，好像只是過程分析儀的附加部分，并未受到應(yīng)有的重視。gb

2、/t 197682005過程分析器試樣處理系統(tǒng)性能表示的國家標(biāo)準(zhǔn)，其實jb/t 68541993的機械部標(biāo)準(zhǔn)，早就在處理系統(tǒng)之前取消了“預(yù)”字，從中必然引申出；樣氣處理系統(tǒng)和樣氣處理部件的技術(shù)概念和專業(yè)術(shù)語。令人遺憾的是，長期以來并未得到本行業(yè)人士的關(guān)注和認可。本文著力闡述的樣氣處理系統(tǒng)技術(shù)，自身有相對獨立性、嚴(yán)密性、系統(tǒng)性，plc可編程序控制器的自控功能及其軟件就是一個證明。德國hb公司的60s型干法高溫取樣探頭在中國市場單獨銷售有數(shù)十套之多，最高售價135萬元，算是另一個頗具說服力的證明。為了推進過程分析系統(tǒng)工程應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，我們應(yīng)有一種新的技術(shù)觀念：過程分析面對諸多十分艱巨復(fù)雜的技術(shù)難

3、題，樣氣處理系統(tǒng)技術(shù)是過程分析系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵技術(shù)，期待樣氣處理系統(tǒng)技術(shù)從此走上全面提升和發(fā)展的軌道。2 過程分析儀工程應(yīng)用對樣氣處理系統(tǒng)技術(shù)的依賴和要求2.1 1986年以前，國內(nèi)各分析儀器專業(yè)廠的過程分析儀器幾乎全是以單機銷售的形式投放市場，而德國hb公司的過程分析器卻大約有三分之二是以過程分析系統(tǒng)（包括分析小屋）的形式投放市場，那時樣氣處理系統(tǒng)有個“預(yù)”字并不冤。以川儀的紅外等三項技術(shù)引進為契機，同時從hb公司引進了過程分析系統(tǒng)技術(shù)，并兩次培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計和工程應(yīng)用人才，使川儀無意中充當(dāng)了一次過程分析儀工程應(yīng)用先驅(qū)的角色，設(shè)計水平、應(yīng)用水平、生產(chǎn)規(guī)模都有長足進步。2.2 過程分析器工程應(yīng)用的

4、癥結(jié)和最佳途徑過程分析器的長期連續(xù)、適時的檢測分析，必然要求連續(xù)取樣和嚴(yán)格的樣氣處理技術(shù)，要求樣氣真實和傳輸快速，樣氣進入分析器時，要求達到近于標(biāo)準(zhǔn)氣的品質(zhì)。過程分析系統(tǒng)長期連續(xù)運行的可靠性和安全性，以及近于免維護的易維護性，都完全依賴樣氣處理系統(tǒng)技術(shù)的針對性設(shè)計。根據(jù)每項過程分析系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用條件和取樣條件，要采用專業(yè)化、規(guī)范化，針對性設(shè)計的專用型過程分析系統(tǒng)，由具有長期工程實踐經(jīng)驗的專業(yè)制造商生產(chǎn)這些高品質(zhì)過程分析系統(tǒng)，并承擔(dān)全過程技術(shù)服務(wù)。對于完善的過程氣體分析，起決定作用的是使樣氣處理系統(tǒng)與千差萬別的生產(chǎn)工藝條件和環(huán)境應(yīng)用條件匹配得當(dāng)、組合完善。過程分析器對樣氣處理系統(tǒng)的這種絕對依賴，

5、使過程分析器以過程分析系統(tǒng)形式供貨既是過程分析工程技術(shù)發(fā)展的必然，也在業(yè)界各方人士的情理之中。3 復(fù)雜的樣氣條件和干法樣氣處理技術(shù)3.1 復(fù)雜的樣氣條件是過程氣體分析面對的最大困難：高溫或低溫、高粉塵、高水分或液霧、高壓負壓、腐蝕性和爆炸性危險；較高的自動化程度，少維護甚至近于免維護的應(yīng)用要求；防塵及防水、防腐蝕、防爆炸等方面的防護及安全要求；較快的反應(yīng)速度，滯后時間一般要求60s ；保證必要的檢查準(zhǔn)確度等。3.2 干法樣氣處理技術(shù)的必要性干法樣氣處理技術(shù)有利于有效保持樣氣的真實性，進而保證必要的檢測準(zhǔn)確度。干法樣氣處理技術(shù)能使樣氣干燥、潔凈，達到近于標(biāo)準(zhǔn)氣的品質(zhì)，可能發(fā)生的腐蝕性也大為降低。

6、所有這些都有利于保證過程分析器連續(xù)、穩(wěn)定、可靠、準(zhǔn)確地運行，延長其使用壽命，我見過某石化企業(yè)使用超過25年的紅外分析器。干法樣氣處理技術(shù)已成為絕對的主流技術(shù)。當(dāng)然濕法樣氣處理技術(shù)也并未完全淘汰，如焦?fàn)t煤氣o2分析系統(tǒng)，濕法對付焦油更為有效。4 樣氣處理系統(tǒng)的體系性特征過程分析系統(tǒng)如果去掉過程分析儀和某些應(yīng)用保障條件部分，就是樣氣處理系統(tǒng)，體系性地簡述樣氣處理系統(tǒng)如下：4.1 采樣探頭 通常稱為取樣探頭，是樣氣處理系統(tǒng)最重要的樣氣處理部件，根據(jù)不同的取樣條件，就一定有不同的針對性極強的探頭，最常用的是低于650的中溫探頭。取樣探頭還應(yīng)包括壓縮空氣加熱（180）反吹單元及其程控反吹技術(shù)。4.2 樣

7、氣輸送管線 通常多采用61不銹鋼管，為避免發(fā)生冷凝，常采用拌熱保溫技術(shù)（120），拌熱方式以自控溫電拌熱帶較為經(jīng)濟實用。4.3 過濾器 過濾器就其用途來說，以下三類較有代表性：一是探頭過濾器，在取樣點就地過濾粉塵，避免在其后產(chǎn)生粉塵沉淀和堵塞的危險，目前的先進水平是0.3，已達到“微濾”的標(biāo)準(zhǔn)。二是后級高精度膜式過濾器，以保護分析器為主要目的，目前的先進水平是0.1。三是分析器內(nèi)部的微型過濾器，以過程分析器的自保護為目的，并不屬于樣氣處理系統(tǒng)。4.4 樣氣冷凝器 使樣氣冷凝至低露點、以干燥樣氣為目的。壓縮機式樣氣冷凝器能使樣氣由140冷至2露點，效果最好，成本最高；半導(dǎo)體制冷樣氣冷凝器，入口樣

8、氣溫度一般只能是40；渦流致冷樣氣冷凝器，能使樣氣溫度降低30以上，最大的優(yōu)勢是使用壓縮空氣，本安防爆；使用水源的樣氣冷卻器也有很多應(yīng)用。4.5 采樣泵 通常稱為抽氣泵，樣氣壓力為負壓或微正壓時，也能為分析器提供規(guī)定的樣氣流量，隔膜式抽氣泵用得較多。另外，常用蠕動泵來排放冷凝液。4.6 氣液分離器 氣液分離常是十分棘手的技術(shù)難題旋風(fēng)自潔式分離器 對分離5粉塵和液霧較為有效，相當(dāng)于70粒度的重力分離；凝結(jié)式分離器能對付更小粒度的微小液霧；特定項目專用型（如乙烯裂解）的氣液分離是技術(shù)含量很高的綜合技術(shù)；最簡單的氣液分離器僅是圓筒中加上一根管子；現(xiàn)在已有采用聚合膜方式過濾液霧的研究。4.7 樣氣流量

9、測量及控制樣氣流量一般用球形轉(zhuǎn)子流量計，流量控制用針形閥調(diào)節(jié)。切換和關(guān)斷氣路要采用各種閥件，以“五通切換閥”最被看重。4.8 樣氣壓力測量與調(diào)節(jié)高壓的減壓、穩(wěn)壓與調(diào)節(jié)是項困難任務(wù)，各種閥的原理及規(guī)格的選擇也很有專業(yè)性。高壓力樣氣在取樣點根部閥處就地減壓很有必要，以避免降低反應(yīng)速度。4.9 部件材料的正確選用以o型密封圈選材為例：連續(xù)使用溫度的高低依次為，氟橡膠包覆聚四氟乙烯、氟橡膠、硅橡膠、丁晴橡膠。4.10 設(shè)備外殼及防護一般采用的機柜稱為儀表盤，組裝后稱為分析（儀器）柜；人可以進入的機柜稱為分析小屋；機柜對粉塵、水的防護等級以ip_表示；機柜對可燃性氣體和蒸氣的防爆等級。如 dct6。4.

10、11 機柜的氣候調(diào)節(jié)機柜的氣候調(diào)節(jié)可分為降溫、加熱、換氣等三個大的方面。4.12 自控單元樣氣處理系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定、近于免維護的運行，以及各種報警，都離不開plc可編程序控制器為核心的自控單元。14.13 樣氣尾氣和冷凝液的集管式安全排放5 用于水泥窯尾的干法高溫取樣探頭系統(tǒng)5.1 爐窯負壓型樣氣處理系統(tǒng) 負壓或微正壓樣氣，只要壓力不大于0.01mpa，往往都必須采用某種原理的抽氣泵這一標(biāo)志性部件，才能滿足樣氣流量的規(guī)范要求。（個別爐窯負壓型過程分析系統(tǒng)也需要防爆，例如焦?fàn)t煤氣。）5.2 水泥窯尾的正常取樣條件樣氣溫度1400樣氣粉塵氣量2000g/m35.3 干法高溫探頭的關(guān)鍵技術(shù)特性高精度

11、粉塵過濾技術(shù) 0.3 99%；適用樣氣溫度 1400 ；控溫封閉循環(huán)水冷卻 （出水溫度85）；恒溫1803加熱過濾器，內(nèi)外程控反吹掃；反吹周期，可按需要在現(xiàn)場設(shè)定或修改；探頭長度 3m ；全面的自動控制和安全報警技術(shù)；現(xiàn)場安裝、投運技術(shù)。5.4 tp101s 型干法高溫探頭系統(tǒng)（圖）tp 101s 型干法高溫取樣探頭系統(tǒng)5.5 干法高溫取樣探頭實際上是一套綜合技術(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)、成套設(shè)備或成套裝置，稱為高溫探頭系統(tǒng)名副其實。它是過程分析系統(tǒng)的技術(shù)制高點之一。6 防爆分析小屋6.1 化工、石化領(lǐng)域的樣氣基本都是正壓力，并有嚴(yán)格的防爆要求，就該采用正壓防爆型樣氣處理系統(tǒng)，當(dāng)然過程分析器也要嚴(yán)格選擇隔爆

12、型的，樣氣處理部件也要采用防爆型的。6.2 防爆分析小屋。防爆級別dct4? 規(guī)格：2.7m高，長和寬可在訂貨時選擇。? 結(jié)構(gòu)：鋼板結(jié)構(gòu)，厚度50mm 充填阻燃絕熱離心真空保溫棉；外墻為拋光磨砂不銹鋼板，內(nèi)墻是鍍鋅噴塑鋼板，頂部為304ss；外開門，防爆視窗、緊急逃生鎖；內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)氣瓶和載氣瓶以及固定架；整體排點接地保護；“地”為人字鋼板，=5；全封閉安全集管排放系統(tǒng)，帶阻火器的安全放空罩。? 電器設(shè)備：防爆空調(diào)器（1.5p）、防爆排風(fēng)扇、防爆照明燈、防爆電源接線箱、防爆信號接線箱、防爆防腐蝕開關(guān)、防爆報警燈、防爆型co報警器等。? 技術(shù)特點：專業(yè)、規(guī)范的全封閉結(jié)構(gòu)防爆系統(tǒng)。6.3 防爆分析小屋

13、是過程分析系統(tǒng)的另一個技術(shù)制高點。7 樣氣處理系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展趨勢7.1 樣氣處理系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的動力過程分析儀，特別是國外公司的過程分析儀近幾年出現(xiàn)高速發(fā)展與進步，如：19標(biāo)準(zhǔn)機箱的六組分過程分析器。由于節(jié)能、環(huán)保、資源和高新技術(shù)的國家長期產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向，使國內(nèi)過程分析系統(tǒng)顯現(xiàn)高速膨脹的、開放的市場特征。這成為樣氣處理系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的兩種主要動力。7.2 樣氣處理系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的某些趨勢? 持續(xù)改進的理念非常適合于樣氣處理系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展：例如成都倍誠分析技術(shù)研究所的渦流致冷樣氣冷凝器已經(jīng)改進了第五代，該公司的防爆分析小屋可代表該領(lǐng)域的國內(nèi)先進水平。? 沖擊樣氣處理系統(tǒng)技術(shù)的制高點：川儀的干法高溫探頭連續(xù)幾年占領(lǐng)國內(nèi)市場近80%的份額。還有其他公司也在開展高溫探頭的研發(fā)。? 小型化是技術(shù)發(fā)展總的內(nèi)在規(guī)律之一：美國世偉洛克公司研發(fā)出如同糖葫蘆串態(tài)勢的“集成”式新型樣氣處理系統(tǒng)，英國士富梅公司的氧化鋯反吹氣路為2的焊接三通氣路，重慶特瑞爾分析儀器有限公司推出以專利技術(shù)支撐的精小型樣氣處理部件。? 樣氣處理系統(tǒng)先進技術(shù)的大面積提高尚需時日：如探頭過濾器和后級過濾器已經(jīng)達到0.3 99%和0.1 99%（單級）的先進水平，而另一些公司，包括一些參與國內(nèi)市場競爭的國外公司卻分別停留在