淺述在線激光氣體分析儀在干熄焦循環(huán)氣體檢測中的應(yīng)用

楊廣要

摘 要 本文首先對在線激光氣體分析儀的裝置結(jié)構(gòu)和工藝流程進(jìn)行了闡述;其后，分析了在線激光氣體分析儀在干熄焦循環(huán)氣體檢測中的應(yīng)用原理;最后，基于既往工作經(jīng)驗(yàn)，對在線激光氣體分析儀在干熄焦循環(huán)氣體檢測中的應(yīng)用要點(diǎn)與故障處理方法進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞 在線激光氣體分析儀;一氧化碳;氣體樣本

引言

干熄焦工藝是以惰性氣體為基礎(chǔ)，對紅焦進(jìn)行冷卻降溫處理的熄焦技術(shù)。在干熄爐循環(huán)使用中，惰性氣體會產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳、氮?dú)?、甲烷等成分，進(jìn)而形成一定的爆炸隱患。因此，為了保證干熄焦工藝系統(tǒng)的運(yùn)行安全，有必要對在線激光氣體分析儀在干熄焦循環(huán)氣體檢測中的應(yīng)用進(jìn)行討論。

1 在線激光氣體分析儀的裝置結(jié)構(gòu)與工藝流程

1.1 裝置結(jié)構(gòu)

在干熄焦循環(huán)氣體的檢測應(yīng)用中，在線激光氣體分析儀主要由樣本采集系統(tǒng)與氣體分析系統(tǒng)兩個部分構(gòu)成，并與能源供給、氣體排放等配套設(shè)施相接。其中，樣本采集系統(tǒng)可細(xì)化分為水冷器、水洗器、制冷器、過濾器、引射器、排凝器等多個裝置環(huán)節(jié)，其作用于干熄焦循環(huán)氣體的采集，并對采集到的氣體樣本進(jìn)行降溫、除塵、除水、干燥等處理，為氣體分析系統(tǒng)的運(yùn)行提供合格條件;氣體分析系統(tǒng)是一個儀器系統(tǒng)，主要包含干熄焦循環(huán)氣體中二氧化碳、一氧化碳等氣體成分的分析儀設(shè)備，以及控制分析參數(shù)的玻璃管流量計。該系統(tǒng)既是在線激光氣體分析儀的運(yùn)行核心，也是干熄焦循環(huán)氣體檢測數(shù)據(jù)的產(chǎn)出者[1]。

1.2 工藝流程

在線激光氣體分析儀在進(jìn)行干熄焦循環(huán)氣體檢測時，主要經(jīng)過循環(huán)氣體激光采集、氣體樣本水洗、氣體樣本水冷、氣體樣本干燥、氣體樣本過濾等多個環(huán)節(jié)，最終將合格樣本送至分析儀設(shè)備處，完成一氧化碳、二氧化碳的含量分析。同時，在這一工藝流程當(dāng)中，為了保證最終檢測結(jié)果的精確性，需要對各環(huán)節(jié)的處理參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制：①壓縮空氣應(yīng)高于0.3MPa;②蒸汽壓力應(yīng)高于0.4MPa;③水冷壓力應(yīng)高于0.3MPa;④分析儀入口處的樣本進(jìn)氣量應(yīng)處在2L/min至3L/min的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間內(nèi)。

2 在線激光氣體分析儀在干熄焦循環(huán)氣體檢測中的應(yīng)用原理

激光氣體分析儀的紅外光源發(fā)出激光束，并通過兩個不同的濾光片形成不同的被測組分。其中，一組紅外線與濾光片作為參照項，產(chǎn)出一組不會被氣體樣本影響的特殊波長光信號，并到達(dá)另一端的激光檢測器。而另一組紅外線則直接經(jīng)過濾光片穿透被測氣體樣本，形成又一路徑單一、波長特定的光信號，并到達(dá)激光檢測器。同時，在分析過程中，兩組激光的產(chǎn)生于吸收是持續(xù)進(jìn)行，故而會形成大量的參考數(shù)據(jù)?；诖耍す鈾z測器通過不斷檢測兩組光信號的具體差值，便能得出一氧化碳、二氧化碳在干熄焦循環(huán)氣體樣本整體結(jié)構(gòu)中的百分比含量。

3 在線激光氣體分析儀在干熄焦循環(huán)氣體檢測中的應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 在線激光氣體分析儀的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

在干熄焦循環(huán)氣體的檢測應(yīng)用中，在線激光氣體分析儀主要集中在生產(chǎn)現(xiàn)場的分析柜當(dāng)中，通過紅外線進(jìn)行氣體樣本的成分分析，并將結(jié)果數(shù)據(jù)輸出為4mA至20mA的電流信號，以此實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程干熄焦控制系統(tǒng)的模塊驅(qū)動，最終完成循環(huán)氣體質(zhì)量的動態(tài)顯示、及時報警以及連鎖控制。從既往經(jīng)驗(yàn)來看，在應(yīng)用在線激光氣體分析儀時，應(yīng)注重以下幾點(diǎn)問題：

第一，做好蒸汽、壓縮空氣、水等資源的供給設(shè)備、供給管道檢查，以此保證循環(huán)氣體樣本處理的持續(xù)性與穩(wěn)定性;第二，定期清洗過濾器的濾網(wǎng)構(gòu)件，以確保水流的長期暢通;第三，嚴(yán)格執(zhí)行引射器裝置的性能檢查，并定期進(jìn)行引射器收縮管、擴(kuò)散管、混合管等氣道的吹掃工作，從動力源頭上保證在線激光氣體分析儀的進(jìn)氣量保準(zhǔn);第四，必須將干熄焦循環(huán)氣體樣本的干燥程度控制在較低水平，以免出現(xiàn)“零點(diǎn)漂移現(xiàn)象”，導(dǎo)致在線激光氣體分析儀形成較大數(shù)據(jù)誤差。

3.2 在線激光氣體分析儀的故障處理

（1）氣體樣本濕度報警故障的應(yīng)對處理

在分析儀前端的采樣系統(tǒng)運(yùn)行時，若過濾式報警器的濾紙過濕，濾紙兩端的金屬觸點(diǎn)便會建立連接，進(jìn)而觸發(fā)相關(guān)指示燈，提醒濕度報警故障的發(fā)生。這一故障主要為干熄焦循環(huán)氣體的水分含量過高所致，結(jié)合既往經(jīng)驗(yàn)來看，主要原因有以下兩個方面：

第一，采樣系統(tǒng)儲水槽內(nèi)的集水量過大，進(jìn)而降低系統(tǒng)自動排水的有效性。此時，循環(huán)氣體樣本中的水分很可能無法在汽水分離中完全去除，或在抽氣泵的作用下重新吸入過多水分。對于這一故障問題，相關(guān)人員可通過調(diào)整采樣系統(tǒng)排水間隔的方式，提升單位時間內(nèi)自動排水的頻率，從而將儲水槽內(nèi)的集水量控制在較低水平，以免對后續(xù)檢測分析環(huán)節(jié)產(chǎn)生影響;第二，冷凝器發(fā)生損壞，無法完成干熄焦循環(huán)氣體的汽水分離。對此，相關(guān)人員應(yīng)對冷凝器當(dāng)前的溫度參數(shù)進(jìn)行檢查，若顯示溫度低于2℃或高于5℃，則說明冷凝器已失去效力，應(yīng)及時進(jìn)行更換處理[2]。

除此之外，在發(fā)現(xiàn)濕度報警故障時，相關(guān)人員必須做到及時處理，以免不合格的氣體樣本進(jìn)入到在線激光氣體分析儀內(nèi)部，導(dǎo)致儀器氣室內(nèi)環(huán)境受到水分污染，對分析儀的檢測精度產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

（2）在線激光氣體分析儀一氧化碳負(fù)值故障的應(yīng)對處理

在應(yīng)用在線激光氣體分析儀檢測干熄焦循環(huán)氣體時，可能會出現(xiàn)儀表標(biāo)定正常而一氧化碳呈現(xiàn)負(fù)值的故障情況。通常來講，這一情況主要是氣體樣本中含水量較高導(dǎo)致。此時，氣體中的水分含量雖未達(dá)到報警水平，但會導(dǎo)致其體內(nèi)一氧化碳的含量過低，進(jìn)而對分析儀的激光檢測機(jī)能產(chǎn)生影響。在故障處理中，相關(guān)人員應(yīng)首先考慮前端采集預(yù)處理系統(tǒng)是否存在堵塞問題，并應(yīng)用干燥氮?dú)膺M(jìn)行吹掃清理。其后，應(yīng)對旋風(fēng)制冷器的溫度參數(shù)進(jìn)行檢查，并調(diào)整至0℃至10℃的標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間內(nèi)。最后，還需對在線激光氣體分析儀本身的激光探頭進(jìn)行檢查，查看其是否存在積塵過多、表面結(jié)晶等情況，并經(jīng)由清水清洗、壓縮空氣吹干等步驟進(jìn)行手動清理。

4 結(jié)束語

綜上所述，在線激光氣體分析儀主要基于氣體對紅外線激光的穿透吸收作用，完成一氧化碳、二氧化碳成分的含量檢測。在實(shí)際的應(yīng)用過程中，為了保證干熄焦循環(huán)氣體的檢測精度，必須要做好前端采集系統(tǒng)、激光探頭等部位的檢修保養(yǎng)，以免出現(xiàn)氣體樣本含水量過高的情況，對檢測精度形成一定的故障影響。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢耀紅，謝春躍，陳天依.激光氣體分析系統(tǒng)在煤氣回收中的應(yīng)用研究[J].化工管理，2019，（25）：46-47.

[2] 楊坤松.淺談在線激光分析儀在催化再生煙氣的應(yīng)用[J].云南化工，2018，45（5）：31-32.