Système de prétraitement par échantillonnage de gaz

I. Aperçu du système

Système de prétraitement par échantillonnage de gazEst le lien essentiel entre le point de prélèvement de gaz et l'instrument d'analyse, conçu pour éliminer les composants d'impuretés de l'échantillon de gaz d'origine qui interfèrent avec les résultats d'analyse ou endommagent l'instrument (tels que les particules, l'humidité, les gaz corrosifs, les condensats, etc.), tout en garantissant La représentativité, la stabilité et l'intégrité de l'échantillon pendant la transmission, en veillant à ce que l'instrument d'analyse puisse fonctionner avec précision, fiabilité, à long terme et fournir des données réelles et valides. Le système est largement utilisé dans la surveillance de l'environnement, le contrôle des processus industriels, les tests de sécurité, les expériences de recherche scientifique et d'autres domaines, ce qui en fait une partie essentielle et nécessaire du processus d'analyse des gaz.

II. Fonctions et objectifs fondamentaux

1. Prélèvement et transmission des échantillons: prélèvement d'échantillons de gaz représentatifs de l'environnement cible ou de la tuyauterie de traitement au moyen d'une sonde de prélèvement ou d'une pompe de prélèvement et transfert des échantillons vers l'unité de prétraitement et les instruments d'analyse ultérieurs au moyen d'une ligne de transfert dédiée. Le processus de transfert doit minimiser la perte d'échantillon, l'adsorption, la diffusion et les variations de température afin de préserver les caractéristiques originales de l'échantillon.

2. Élimination des particules: utilisez des filtres (tels que des filtres en métal fritté, des filtres à cartouche, etc.) pour éliminer efficacement les particules solides telles que la poussière, la suie, les aérosols et autres dans les gaz, les empêcher de bloquer les voies d'écoulement de l'instrument, les pièces usées ou les capteurs de contamination, en veillant à ce que les canaux d'analyse soient ouverts.

3. Élimination de l'humidité: déshumidification par refroidissement (par exemple, réfrigération à semi - conducteurs, réfrigération à compresseur), séchage par adsorption (par exemple, gel de silice, tamis moléculaire, etc.)NafionTube) et d'autres méthodes réduisent l'humidité du gaz de l'échantillon, évitent l'influence de l'humidité sur la précision de détection de l'instrument d'analyse (par exemple, analyseur infrarouge, capteur électrochimique), empêchent l'eau condensée de causer des obstructions dans les lignes ou des dommages à l'instrument.

4. Élimination des composants perturbateurs: par absorption chimique (p. ex., absorbant sélectif), conversion catalytique (p. ex., le four de conversion) contre des composants gazeux perturbateurs spécifiques qui peuvent être présents dans l'échantillonNOxTransformé enNON), l'élimination sélective ou la transformation par des moyens techniques tels que la séparation par membrane perméable, afin d'éliminer leur interférence avec la détermination de l'Analyte cible.

5. Contrôle de la température et de la pression: régulation de la température (par exemple, isolation thermique contre la condensation, refroidissement) et stabilisation de la pression (par exemple, soupape de régulation de pression, plaque d'orifice de limitation de débit) du gaz d'échantillon prétraité, en fonction des exigences de l'instrument d'analyse et des caractéristiques de l'échantillon, pour s'assurer que l'échantillon entre dans l'instrument d'analyse dans un état approprié.

6. Contrôle et régulation du débit: contrôle précis du débit de gaz d'échantillon entrant dans l'instrument d'analyse par des composants tels que le débitmètre, le Contrôleur de débit, etc., pour répondre aux exigences de débit de l'instrument, pour garantir la précision et la répétabilité des résultats d'analyse.

7. Protection du système et surveillance de l'état: certains systèmes avancés ont également des fonctions d'auto - protection (telles que la protection contre la surpression, la protection contre la surchauffe) et des fonctions de surveillance de l'état de fonctionnement (telles que l'alarme de blocage de filtre, l'alarme d'anomalie de débit, l'alarme d'anomalie de pression de température) afin que les opérateurs puissent détecter et traiter les problèmes en temps opportun et garantir un fonctionnement continu et stable du système.

Iii. Principales unités constitutives

1. Sonde d'échantillonnage/Pistolet d'échantillonnage: directement inséré dans le point d'échantillonnage pour recueillir l'échantillon de gaz, généralement avec un dispositif de filtration primaire (par exemple, cartouche en céramique, cartouche métallique) pour éliminer les poussières de grandes particules, une partie de l'environnement à haute température pour la sonde d'échantillonnage a également une fonction de chauffage pour empêcher la condensation de l'échantillon.

2. Pompe d'échantillonnage: alimente le flux de gaz de l'échantillon, en particulier lorsque la pression au point d'échantillonnage est faible ou lorsque la transmission sur de longues distances est nécessaire. Différents types de pompe à membrane, pompe péristaltique, pompe à vortex et autres peuvent être choisis en fonction des exigences d'échantillonnage.

3. Ligne de transmission: tuyau reliant la sonde de prélèvement à l'unité de prétraitement, le matériau est généralement choisi comme matériau inerte (par exemple, polytétrafluoroéthylène, acier inoxydable) pour réduire l'adsorption de l'échantillon. Pour les échantillons susceptibles de se condenser ou de réagir, la ligne de transfert nécessite souvent un traçage thermique et une isolation thermique.

4. Filtre primaire/Filtres fins: supprime davantage les particules fines du gaz et protège les composants de précision ultérieurs. Le matériau et la précision de la cartouche filtrante sont choisis en fonction des caractéristiques des particules.

5. Unité de déshumidificationPour:

oRefroidisseur/Condenseur: séparation de la condensation de l'humidité dans le gaz par la réfrigération, comme le déshumidificateur à froid du mécanisme de compression, le déshumidificateur frigorifique à semi - conducteur.

oSéchoir: Adsorption de l'humidité à l'aide de déshydratants (par exemple, gel de silice décoloré, tamis moléculaire), il existe des sécheurs en ligne à double tour fonctionnant en alternance et des tubes de séchage jetables, etc.

oNafionTubes de séchage: en utilisant le principe de perméation sélective pour éliminer l'humidité sans perte de composants gazeux cibles, particulièrement adapté aux microanalyses.

6. Module de prétraitement des gaz: modules de traitement dédiés à des industries spécifiques ou à des polluants spécifiques, tels que des unités de décarbonage, des unités d'absorption des oxydes de soufre, des générateurs d'ozone (pour le traitement de certains gaz réducteurs), etc.

7. Unité de contrôle de la température: comprend des bandes chauffantes, des couches isolantes, des thermostats, etc. pour l'isolation thermique des lignes de prélèvement, des sondes, de certains composants de prétraitement.

8. Unité de contrôle de débit et de pression: par soupape de décompression, soupape de régulation de pression, soupape à aiguille, débitmètre massique (MFC), le rotomètre, la plaque d'orifice de limitation de débit et d'autres compositions pour réguler et stabiliser la pression et le débit du gaz échantillon.

9. Valves et dispositifs de commutation: par exemple, électrovanne, vanne pneumatique, etc., pour réaliser la commutation de la voie de circulation (par exemple, auto - étalonnage, anti - soufflage, by - pass).

10. Unité de contrôle et d'affichagePour:PLCContrôleurs, écrans tactiles, compteurs d'affichage numérique, etc. pour définir les paramètres, surveiller l'état de fonctionnement du système, alarmes, etc.

Iv. Principes de conception et de sélection

1. Représentativité des échantillons: la conception du système de prétraitement doit d'abord garantir qu'un échantillon original représentatif peut être prélevé, le choix du point d'échantillonnage et la conception de la méthode d'échantillonnage sont essentiels.

2. Ciblage et applicabilité: conception ciblée du système de prétraitement et sélection des composants en fonction de la nature du gaz de l'échantillon (composition, concentration, humidité, température, pression, corrosivité, teneur en poussière, etc.), de la cible d'analyse et des caractéristiques requises de l'instrument d'analyse choisi.

3. Efficacité et fiabilité: l'unité de prétraitement doit permettre d'éliminer efficacement les perturbateurs tout en évitant la perte d'Analytes cibles. Les composants du système doivent choisir des produits de qualité fiable et de performance stable pour assurer la fiabilité du fonctionnement à long terme.

4. Faible entretien et facilité d'utilisation: sous réserve de satisfaire aux exigences de performance, la structure du système doit être simplifiée au maximum et la charge de travail de maintenance réduite, l'interface d'exploitation doit être concise et intuitive, ce qui facilite l'exploitation et la maintenance quotidiennes.

5. Sécurité: pour les occasions d'échantillonnage contenant des gaz toxiques et nocifs, inflammables et explosifs, la conception du système doit tenir pleinement compte des facteurs de sécurité, tels que la conception antidéflagrante, la détection des fuites, le traitement des gaz d'échappement, etc.

6. Economie: choix d'une solution rentable sur la base du respect des exigences techniques, en tenant compte des coûts d'acquisition de l'équipement, des coûts d'exploitation (par exemple, remplacement des consommables, consommation d'énergie) et des coûts d'entretien.

7. Compatibilité et extensibilité: le système de prétraitement doit être bien compatible avec les instruments d'analyse ultérieurs et tenir compte des besoins futurs possibles en matière d'extension fonctionnelle.

V. scénarios d'application

1. Surveillance automatique de l'air ambiant: dans l'atmosphèreSO₂Et,NO₂Et,COEt,O₃Et,PM₂.₅Et,COVLes contaminants égaux subissent un prétraitement par échantillonnage.

2. Surveillance des gaz d'échappement des sources fixes de pollution: polluants (poussières, etc.) dans les gaz de combustion émis par les centrales électriques, les cimenteries, les usines chimiques, les aciéries, etc.SO₂Et,NOxEt,COEt,HClEt,HFEt,COVEtc.) traitement pré - analyse de l'échantillonnage.

3. Analyse des gaz de processus industriels: dans les processus de production industrielle tels que la chimie, le pétrole, la métallurgie, l'électronique, etc., la surveillance en ligne de la composition du gaz de processus pour optimiser les paramètres de processus, assurer la qualité du produit et la production sûre.

4. Surveillance de la qualité de l'air intérieur: formaldéhyde dans l'air intérieur,TVOC, benzène, etc. pour le prétraitement de l'échantillonnage.

5. Détection d'échappement de voiture: échantillonnage et prétraitement des polluants dans les gaz d'échappement des voitures.

6. Expérimentation scientifique: prétraitement d'échantillons dans diverses études d'analyse de gaz de laboratoire.

7. Surveillance d'urgence et détection des fuites: Échantillonnage rapide et prétraitement des gaz sur le site d'un événement environnemental soudain ou d'un déversement industriel, fournissant un support de données pour les décisions d'urgence.

Système de prétraitement par échantillonnage de gazLa performance est directement liée à la qualité des données d'analyse des gaz, et un système de prétraitement bien conçu et bien géré est la condition préalable et la garantie pour obtenir des résultats d'analyse précis et fiables. Dans les applications pratiques, une conception minutieuse du programme et une intégration rigoureuse du système sont nécessaires au cas par cas.