简述气化水洗塔粗煤气分析仪预处理系统技术措施

简述气化水洗塔粗煤气分析仪预处理系统技术措施摘要：我厂气化使用的红外线分析仪，是由艾默生电气集团生产的X-stream系列产品。原来样品系统中的预处理装置在使用中存在很多缺陷，极大地威协到了分析仪表本体的检测。于是结合工艺生产条件和样品的特点，有针对性地对预处理装置进行一系列改造，已取得显著效果。提高了分析仪表检测的稳定性、重复性。

设计摘要：由于红外线分析仪原有的预处理装置，不能有效满足对工艺样品的使用要求。因此，我们决定根据工艺样品的温度、压力、水分、含尘量等实际情况，进行预处理的改造。包括对冷却减压装置、除尘过滤装置、分离除水装置、保温伴热进行设计改造，消除存在的缺陷，达到满意效果。

关键词：水分样品预处理改造

1红外线分析仪工作原理：

1.1工作原理

红外线分析仪是利用红外线（一般在2~12μm波长范围内）通过装在一定长度容器内的被测气体，然后测定通过气体后的红外线辐射强度。根据朗伯-比尔吸收定律

式中：——射入被测组分的光强度；

——经被测组分吸收后的光强度；

——被测组分对光能的吸收系数；

——被测组分的摩尔分数；

——光线通过被测组分的长度（气室长度）。

式（1）中表明待测组分是按照指数规律对红外辐射能量进行吸收的，该公式也叫指数吸收定律。经推导，式（1）所表示的指数吸收定律就可以用线性吸收定律来替代。

简化公式为：

式中表明，当cl很小时，辐射能量的衰减与待测组分的浓度c 成线性关系。

为了保证读数呈线性关系，当待测组分浓度大时，分析仪的测量气室较短；当浓度低时，测量气室较长。经吸收后剩余的光能用检测器检测，目前我厂气化分析仪采用的检测器有薄是微流量检测器，精度为≤1% 。

1.2工艺样品中水分对仪器的危害

水分广泛存在于工艺气体中，会随着环境温度、压力的变化，使进入分析仪中气样的水含量发生变化。根据红外线分析仪的工作原理，水分在1~9μm波长范围内对红外线也有连续的特性吸收波长，

这不仅给仪器的测量造成了干扰，而且当水分冷凝在晶片上时，会产生大量的测量误差，更严重的是水分的存在会增强样品气中腐蚀性气体的腐蚀性，如SO2 、H2S遇水会转变为酸性物质，腐蚀检测气室，造成仪器无法正常使用。由于水分的危害性，必须采取有效措施脱除水分。

2预处理对仪器的作用：

2.1分析仪表中样品预处理作用、基本任务和功能

2.1.1样品预处理的作用:

当在线分析仪表的传感元件不直接安装在工艺管线和设备中时都需要配置样品处理系统。样品的预处理的作用是保证分析仪表在最短的滞后时间内得到有代表性的工艺样品，样品的状态适合分析仪表所需的操作条件。

在线分析仪表能否用好，往往不在分析仪自身，而是取决于样品系统的完善程度和可靠性。因此，分析仪表无论如何复杂和精确，分析精度也要受到样品的代表性、实时性和物理状态的限制。事实上，样品系统使用中遇到的问题往往比分析仪还要多，样品系统的维护量也往往超过分析仪本身。所以，要重视样品系统的作用，至少要把它放到和分析仪表等同的位置上来考虑。

2.1.2分析仪表对工艺样品的要求：

分析仪表通常需要不含干扰组分的清洁、非腐蚀性的样品，在正常情况下，样品必须是在限定的温度、压力、流量范围之内。预处理单元对样品做进一步处理和调节，如温度、压力、流量调节、过滤、除湿、去除有害物质等，安全泄压、限流和流路切换一般也包括在预处理单元之中。

2.1.3样品处理的基本任务和功能：

a.流量调节，包括快速回路和分析回路。

b.压力调节，包括降压、抽吸和稳压。

c.温度调节，包括降温和保温；

d.除尘、除水除湿和气液分离；

e.去除有害物，包括对分析仪有危害的组分和影响分析的干扰组分。

2.1.4关于样品预处理单元：

样品处理单元主要安装在仪表保护箱、保温箱内或金属板上，箱或板可安装在现场或分析小屋外墙上，如需要安装在屋内，应得到用户认可。非危险介质的样品处理单元，可放置在分析小屋内。

3我厂气化装置在线分析仪预处理在改造前的使用情况及存在的缺陷

3.1使用情况：

气化工段烧嘴冷却水样品气的取样点设在净高38米，延长后至水平地面一层的分析小屋，取样管线太长，全部采用伴热保温，只设有一级预处理装置，主要包括气/水分离器、7微米金属滤芯过滤器、T型减压过滤器、负压抽气泵。采用的是6台X-STREMAN FD-IR型红外线气体分析仪，分析的是烧嘴冷却回水分离罐放空管线中CO含量，是以氮气作为载体，即分析的是氮气中的CO含量，可以认为样气成分洁净干燥，预处理可以满足需要。但在长期使用过程中发现作为载气使用的氮气并不是洁净干燥的，其氮气中含有水分子，从而使得样气中带有微量水分，尤其是进入夏天雨季期间这种现象尤为明显，工艺样气湿度较大。而预处理设计中没有多余的除水装置，氮气中的水分逐渐凝析出来积少成多，於集在取样管线进入金属过滤器，在7微米的金属滤芯表面形成水膜，并逐渐扩散带到分析器到达检测气室，在气室内壁及检测器镜片上覆盖凝结成水垢或水锈，对分析仪器检测气室造成威胁。

渣水处理工段分析的样品气来自于水洗塔顶部出口半水煤气，其操作温度为202℃，操作压力2.1Mpa左右，样气中含大量水分并夹带煤粉灰尘。样品的取样管线及预处理箱全部采用伴热保温。采用两级预处理装置，有水冷器、缓冲器、减压阀、两级气/水分离器、单项阀、金属滤芯过滤器、T型减压过滤器，以达到对样气进行冷却减压、平衡调压的作用。我厂采用的是12台X-STREMAN FD-IR型红

外线气体分析仪，分析的是水洗塔出口合成气中CO、CO2、H2 、CH4含量。可是由于工艺介质的特殊性：高温高压，含水含尘，预处理系统中的部分装置不能起到很好得降温、脱水、除尘的效果。原因为：

①水冷器体积小

②用于提供降温作用的冷却水管线内径细，由于水质原因经常会堵塞管道。

③样气含水分较大，温度高于常温，气体中的水是欠饱和状态，水分不能析出，在经过预处理过程逐步减压气体内能降低，水呈过饱和状态，水分就析出来了，被带到分析仪遇到半水煤气中的H2S成为酸性物质，污染镜片、腐蚀检测气室，使分析仪器被迫停用。

为此需要进一步对样品气进行减压、降温、除尘、除水处理。

4对气化713、714预处理装置的具体改造

（1）在714的前级预处理中多增加一级风冷装置，冷源为仪表风，同时铺设配制管径为1”的仪表风管线，提高冷却降温效果。这样预处理装置中就变为二级制冷降温：一级为水冷，一级为风冷。夏季二级制冷同时使用，冬季只采用水冷降温即可。温度降下来了，水分被大量析出由气-水分离器排掉，样品气中的水分含量得到了有效控制。