Système de prétraitement d'échantillonnage de détection de gaz

I. Aperçu du système

Système de prétraitement d'échantillonnage de détection de gazEst le lien clé entre le point d'échantillonnage de gaz de connexion et l'instrument d'analyse, sa fonction principale est d'effectuer un traitement physique ou chimique du gaz brut recueilli, d'éliminer les composants perturbateurs, de réguler l'état du gaz, de s'assurer que le gaz entrant dans l'instrument d'analyse répond aux exigences de détection de l'instrument, améliorant ainsi la précision, la fiabilité et la stabilité des résultats d'analyse. Le système est largement utilisé dans de nombreux domaines tels que la surveillance de l'environnement, le contrôle des processus industriels, les expériences de recherche scientifique, la santé médicale et d'autres, et est un élément important pour garantir la qualité des données d'analyse de gaz.

II. Composition du système et fonctions des Parties

I) Unité d'échantillonnage

L'unité d'échantillonnage est la partie du système qui est en contact direct avec l'environnement du gaz à mesurer et qui est responsable de l'extraction ou de la collecte du gaz cible du point d'échantillonnage dans le système.

1. Sonde d'échantillonnage/Tubes d'échantillonnage: Choisissez le matériau approprié (par exemple, acier inoxydable, polytétrafluoroéthylène, verre, etc.) et la structure en fonction de différentes caractéristiques de l'environnement d'échantillonnage et du gaz (par exemple, température, humidité, teneur en poussière, corrosivité, etc.). Par example, dans l'échantillonnage des fumées à haute température, on utilise souvent une sonde de prélèvement métallique à manteau refroidi; Dans l'échantillonnage de gaz propre, un simple tube d'échantillonnage en verre ou en quartz peut être utilisé. La sonde de prélèvement doit être conçue de manière à réduire au minimum les perturbations du flux gazeux et à garantir la collecte d'échantillons de gaz représentatifs.

2. Pompe d'échantillonnage: fournit la puissance pour transporter l'échantillon de gaz du point d'échantillonnage à l'unité de traitement suivante. Choisissez le type de pompe d'échantillonnage approprié, comme une pompe à membrane, une pompe péristaltique, une pompe à disque rotatif, etc., en fonction du débit, de la pression et de la nature du gaz requis par le système. La stabilité du débit et la capacité de pression négative de la pompe d'échantillonnage sont des indicateurs de performance clés qui influent directement sur l'efficacité de l'échantillonnage et la représentativité de l'échantillon.

3. Dispositifs de contrôle et de mesure du débit: Comme le Contrôleur de Débit massique (MFC), des débitmètres à rotor, des débitmètres à membrane de savon, etc., pour le contrôle précis et la mesure du débit des gaz échantillonnés. Un débit d'échantillonnage stable est un facteur important pour garantir la répétabilité des résultats d'analyse, tout en facilitant les analyses quantitatives.

Ii) Unité de prétraitement

L'unité de prétraitement est au cœur du système et utilise une variété de techniques de traitement pour éliminer les facteurs perturbateurs en fonction des différentes caractéristiques des échantillons de gaz et des exigences analytiques.

1. Dispositif de filtration: pour éliminer les particules (poussières, aérosols, etc.) dans les gaz. Les filtres couramment utilisés sont les filtres frittés métalliques, les membranes filtrantes en fibre de verre, les membranes filtrantes en polytétrafluoroéthylène, etc. Le choix du filtre doit tenir compte de l'efficacité de filtration, de la taille des pores, de la résistance à la température et de la résistance à la corrosion et doit être remplacé ou lavé régulièrement pour éviter que le blocage n'affecte le débit et l'effet de filtration.

2. Déshumidification/Dispositif de séchage: un traitement de déshumidification est nécessaire lorsqu'une teneur trop élevée en humidité dans le gaz peut interférer avec l'instrument d'analyse ou les résultats de détection (par exemple, endommager le capteur, provoquer une condensation, affecter l'adsorption ou la réaction de certains composants gazeux). Les méthodes couramment utilisées comprennent:

oDéshumidification par refroidissement: refroidissement du gaz au - dessous du point de rosée par réfrigération semi - conductrice ou réfrigération par compresseur, permettant à l'humidité de se condenser, convient aux gaz à fort débit et à forte humidité, mais peut entraîner une perte de composants gazeux partiellement solubles dans l'eau.

oSéchage par adsorption: l'élimination de l'humidité par adsorption à l'aide d'agents de séchage tels que le gel de silice, les tamis moléculaires, le chlorure de calcium, le pentoxyde de phosphore, etc. L'adsorbant a une certaine capacité d'adsorption et doit être régénéré ou remplacé régulièrement. Pour les exigences de faible point de rosée, le séchage par adsorption à double tour est souvent utilisé pour un fonctionnement continu.

3. Élimination de l'eau (méthode chimique)/脱水: dans certaines occasions spécifiques, des agents chimiques peuvent être utilisés pour absorber l'humidité, comme l'acide sulfurique concentré (mais attention à sa forte corrosivité et à son absorption de certains gaz).

4. Dispositif de désembrouillage des composants gazeux: si l'échantillon contient d'autres composants gazeux qui interfèrent avec l'Analyte cible, une élimination sélective est requise. Par exemple:

oAdsorbants sélectifs: Comme le charbon actif peut adsorber la vapeur organique, l'agent hogalate peut éliminer l'oxygène (dans des conditions spécifiques), les absorbants alcalins (tels quedu NaOH) peut éliminer les gaz acides (CO₂Et,SO₂Et,HClEtc.), absorbants acides (tels queH₂SO₄) peut éliminer les gaz alcalins (NH₃Etc.).

oDispositif de conversion catalytique: utilisation de catalyseurs pour transformer les gaz perturbateurs en substances inoffensives ou non perturbatrices. Par exemple, l'utilisation d'un four de conversionNO₂Transformé enNON, ou oxydation de certains perturbateurs organiques sous l'action de catalyseurs spécifiques enCO₂etH₂O- Oui.

5. Appareils de chauffage et d'isolation: le chauffage et l'isolation de la ligne de prélèvement et d'une partie des composants de prétraitement sont nécessaires pendant le prélèvement et le transfert pour éviter la condensation des composants à haut point d'ébullition dans le gaz ou la modification de certains composants susceptibles de réagir en raison d'une diminution de la température. Par exemple, la collecte des fuméesCOVLorsque le chauffage complet est généralement nécessaire (par ex.120℃ou180℃), pour éviter sa perte par condensation.

6. Dispositif d'enrichissement et de concentration: lorsque la concentration du composant gazeux à mesurer est inférieure à la détection de l'instrument d'analyse, une concentration d'enrichissement du composant cible est nécessaire. Méthodes courantes avec adsorbant solide adsorption-Désorption thermique, concentration de piège froid à basse température, etc. Par exemple, des traces dans l'atmosphèreCOVAnalyse souvent adoptéeTenaxL'isosorbant est enrichi.

Iii) Unité de transmission

Responsable de la livraison stable et sans perte du gaz propre après le prétraitement à l'instrument d'analyse.

1. Ligne de transmission: il faut choisir un matériau chimiquement inerte, peu adsorbant et bien étanche, comme le polytétrafluoroéthylène (PTFE), tubes, tubes en acier inoxydable, etc. Les lignes doivent être aussi courtes que possible, réduire le volume mort et éviter l'adsorption, la résolution ou la réaction des gaz pendant le transport. Pour les gaz nécessitant un transfert de chaleur, une ligne de traçage doit être utilisée.

2. Dispositif de stabilisation de la pression: Avant d'entrer dans l'instrument d'analyse, il est parfois nécessaire de stabiliser davantage la pression et le débit de gaz pour s'assurer que l'instrument fonctionne dans des conditions.

Iv) Unité de contrôle et de surveillance

Avec l'automatisation accrue, moderneSystème de prétraitement par échantillonnage de gazIl est généralement équipé d'une unité de contrôle et de surveillance.

1. capteur: Comme le capteur de température, le capteur d'humidité, le capteur de pression, le capteur de niveau (pour la détection de condensation), etc., pour surveiller en temps réel les paramètres de fonctionnement de chaque Partie critique du système.

2. contrôleur: commePLC(Contrôleur logique programmable), monopuce, ordinateur de contrôle industriel, etc., en fonction des informations de rétroaction du capteur, contrôle automatique des différents composants d'exécution (tels que le démarrage et l'arrêt de la pompe de prélèvement, la régulation du régulateur de débit, l'interrupteur du dispositif de chauffage, le déclenchement du dispositif d'alarme, etc.), permettant le fonctionnement automatisé du système et le diagnostic des pannes.

3. Dispositifs d'affichage et d'alarme: utilisé pour afficher les paramètres de l'état de fonctionnement du système (débit, température, pression, humidité, etc.) et les informations de défaillance, et pour émettre un signal d'alarme sonore et lumineuse en cas de conditions anormales telles que le dépassement de débit, le colmatage du filtre, les anomalies de température, la pression insuffisante de la source d'air, etc., pour alerter le personnel d'exploitation à traiter dans le temps.

Iii. Principes de conception du système

1. Représentativité des échantillons: le système doit être conçu de manière à ce que les échantillons de gaz prélevés reflètent fidèlement la composition et la concentration du gaz au point d'échantillonnage et évitent la contamination, la perte ou les changements de composants pendant l'échantillonnage.

2. Ciblage: en fonction de la nature du gaz à mesurer (composition, concentration, température, humidité, pression, teneur en poussière, corrosivité, etc.) et des exigences de l'instrument d'analyse, sélectionnez la technologie et l'installation de prétraitement appropriées pour cibler.

3. Efficacité élevée: le processus de prétraitement doit permettre d'éliminer rapidement et efficacement les facteurs perturbateurs, de réduire le temps de traitement de l'échantillon et de réduire la rétention de l'échantillon dans le système.

4. Stabilité et fiabilité: les composants du système doivent choisir des produits de qualité fiable, concevoir des processus technologiques raisonnables, assurer un fonctionnement stable à long terme et réduire la quantité d'entretien.

5. Automatisation et intelligenceLorsque les conditions le permettent, essayez d'améliorer le degré d'automatisation du système, de réaliser l'échantillonnage automatique sans surveillance, le traitement automatique, l'enregistrement et la transmission automatiques des données, d'améliorer l'efficacité du travail et la fiabilité des données.

6. Sécurité: pour l'échantillonnage de gaz toxiques, nocifs, inflammables et explosifs, le système doit avoir une bonne étanchéité et des mesures de sécurité pour empêcher les fuites de gaz de causer des blessures aux personnes ou la pollution de l'environnement.

7. Facilité de maintenance: la structure du système doit être facile à utiliser, à entretenir et à réviser, et les composants clés doivent être faciles à remplacer.

Iv. Domaines d'application

1. Surveillance de la qualité de l'air ambiant: dans l'atmosphèreSO₂Et,NOxEt,COEt,O₃Et,COVEt,Les PM2,5Et,PM10Les contaminants égaux sont échantillonnés et prétraités.

2. Surveillance des gaz d'échappement des sources fixes de pollution: tels que la surveillance des polluants dans les gaz de combustion émis par les centrales électriques, les usines chimiques, les aciéries, etc.

3. Analyse des gaz de processus industriels: dans les processus de production industrielle tels que la pétrochimie, la métallurgie, les semi - conducteurs, la fermentation alimentaire, etc., la surveillance en ligne des composants gazeux de processus pour optimiser les processus de production, garantir la qualité des produits et une production sûre.

4. Surveillance de la qualité de l'air intérieur: surveillance du formaldéhyde, du benzène dans l'air intérieur,TVOCEt,CO₂Attendez.

5. Expérimentation scientifique: fournir un échantillon de gaz conforme aux exigences pour les instruments d'analyse de gaz de laboratoire.

6. Domaine médical: comme la surveillance des gaz anesthésiques, l'analyse des gaz expirés, etc.

7. Surveillance d'urgence: Échantillonnage rapide et analyse de prétraitement des gaz toxiques et nocifs sur le site d'un incident soudain de pollution de l'environnement ou d'un accident.

Système de prétraitement d'échantillonnage de détection de gazLa performance est directement liée à la qualité des données d'analyse des gaz, de sorte que divers facteurs d'influence doivent être pleinement pris en compte lors de la conception, de la sélection, de l'installation et de la maintenance opérationnelle, avec une configuration optimisée en fonction des scénarios d'application spécifiques et des exigences analytiques, garantissant un fonctionnement stable et fiable du système à long terme.