多组份气体红外监测系统技术方案

本发明专利技术多组份气体红外监测系统涉及的是一种可同时连续监测烟气、窑气、炉气、半水煤气等混合气体中ＣＯ、ＣＯ↓［２］、ＳＯ↓［２］、ＮＯ↓［ｘ］、ＣＨ↓［４］、Ｏ↓［２］等一种或多种气体成分含量的监测系统。系统由防堵塞气体采集探头、多路速冻气体除水部分、多组分异核气体红外分析仪、ＰＬＣ程控逻辑和通讯模块（控制器）组成，防堵塞气体采集探头包括耐高温耐磨损刚玉陶瓷抽气管、高精细炭化硅过滤器，多路速冻气体除水部分包括若干个热交换器、电磁阀、制冷压缩机、真空发生器、气泵等。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术多组份气体红外监测系统涉及的是一种可同时连续监测烟气、窑气、炉气、半水煤气等混合气体中CO、CO2、SO2、NOX、CH4、O2等一种或多种气体成分含量的监测系统。SO2气体要实现可靠的在线连续监测是全世界目前面临的世界性难题。目前，国内用于SO2气体分析的主要分析仪器有电容式红外微音探头分析仪和紫外分析仪。SO2气体是易燃、强腐蚀性的酸性气体。电容式红外微音探头是经不起酸性气体腐蚀的，因此，不能长期连续工作。紫外分析仪世界上许多国家都有，其特长是适用于大气中低浓度SO2气体的分析，原因有两个(1)紫外分析仪器分析仓的窗片是一种透光率极高但怕潮解的材料，如遇水汽沾污，便会降低透光率，影响分析结果的准确性；如长期有水汽沾污，极易造成分析仓的损坏。因此，被测气体必须干燥洁净。(2)紫外分析仪器分析仓一般是由铝管内壁涂金构成的，涂金的目的主要有两个一是减少SO2气体对分析仓铝管内壁的腐蚀，二是用于折射紫外光，不被铝管内壁所吸收。因此，被测气体不能是高浓度SO2气体。测试常量的SO2气体，全世界都没有很好的分析仪器。现有气体分析系统基本处于中低档的技术水平，主要表现为(1)技术档次低，自动化水平差，不能满足工业自动化控制的需要；(2)响应速度慢，实时性差，不能满足实时控制的需要；(3)产品质量不高，性能不稳定，一致性较差，使用寿命短，故障率高；(4)开放性差，难以组成网络式在线监控系统；(5)系统集成与配套能较低，不能适应广泛的需要；(6)现有仪器基本上是实验室仪器或便携式仪器，不能满足工业生产的在线要求。本专利技术的目的是针对上述不足之处提供一种多组份气体红外监测系统，应用了红外激光技术、电真空技术、红外吸收分析技术、计算机控制、显示和网络通讯技术、速冻制冷除水技术、耐高温、耐腐蚀、防磨损、防堵塞气体采样技术，攻克了SO2气体红外监测这一世界性难题，并实现了多组份气体红外检测，为气体分析向实时化、网络化、智能化、自动化和系统化开辟了通道。多组份气体红外监测系统是采取以下方案实现的为获得精确并且稳定的分析结果，进入IRGA多组份异核气体红外分析仪的气体必须干燥、无灰尘和无水份，气体温度也须稳定。因此，被测气体首先需经过气体采集探头过滤除尘，然后进行快速霜冻除水处理。快速霜冻除水部分为多路快速霜冻除水装置，保证气体除水处理连续进行，程控逻辑和通讯模块则确保气体采集探头和除水部分按照预定的要求或程序运行，使进入IRGA多组份异核气体红外分析仪的被测气体干燥无尘，并且温度稳定在规定的范围内，不受气候四季变化的影响。多组份气体红外监测系统主要由防堵塞气体采集探头、多路速冻气体除水部分、多组分异核气体红外分析仪、PLC程控逻辑和通讯模块(控制器)组成。防堵塞气体采集探头包括耐高温耐磨损刚玉陶瓷抽气管、高精细炭化硅过滤器、电加热保温器和不锈钢外套组成。由气体采集探头除尘以后的洁净气体经耐腐蚀管路送到多路速冻气体除水部分。多路速冻气体除水部分由若干个热交换器、进气电磁阀、出气电磁阀、制冷压缩机、冷凝器、过滤器、毛细管、冷媒电磁阀、气泵(压缩机)、真空发生器、气体过滤器、流量计、调压阀组成。进气电磁阀与防堵塞气体采集探头相连，出气电磁阀经过气体滤器和流量计与多组分异核气体红外分析仪相连，连结管路为耐腐蚀管。多组分异核气体红外分析仪由红外光源、气体分析仓、采样探头、切光片、切光电机、信号采集、信号处理和信号显示与输出等部件组成。多路速冻气体除水部分去除水份后的干燥气体经再次过滤和流量恒定以后在多组分异核气体红外分析仪中进行分析，分析结果在分析仪上进行显示并输出4～20mA信号。PLC程控逻辑和通讯模块(控制器)具有若干路开关量输入和若干路开关量输出，模块之间可以相互通讯。PLC程控逻辑和通讯模块的作用是对多路速冻气体除水部分中的各电磁阀进行逻辑控制，使电磁阀按逻辑运行，保证各热交换器能顺序工作。气泵(压缩机)的作用是产生高压空气，一方面高压空气经调压阀到真空发生器，使真空发生器产生负压，将气体从防堵塞气体采集探头抽入，经过滤和除水到分析仪器中分析，废气经真空发生器随高压空气排出；另一方面，在PLC程控逻辑的控制下，对防堵塞气体采集探头进行反吹，保证防堵塞气体采集探头气孔畅通。多组份气体红外监测系统充分开发和应用了多项现代高科技技术红外激光技术、电真空技术、红外吸收分析技术、计算机控制、显示和网络通讯技术、速冷制冷除水技术、耐高温、耐腐蚀、防磨损、防堵塞气体采样技术，是光机电一体化的高科技技术结晶。实现该系统可同时监测烟气、窑气、炉气、半水煤气等混合气体中CO、CO2、SO2、NOX、CH4、O2等一种或多种气体成分的含量。多组份气体红外监测系统主要特点是(1)依据经典的郎伯特-比耳红外光谱定律，采用物理方法分析；(2)光路设计独特，不用微音检测器检测，采用固体红外检测器，不怕噪声干扰，可适应各种场合；不用分光器分光，采用最新的非接触式红外相关检测法；(3)性能稳定，使用寿命长，无需经常校验或校标，不需维护人员经常调整光路和零点，具有系统自诊断功能和故障报警功能，实现智能“傻瓜”机；(4)多组分异核气体同时在线检测；(5)不怕水份，耐高温，抗腐蚀，防磨损；(6)测量精度高，SO2气体可精确到1PPM，并可以直接测量高浓度百分含量的SO2气体，填补了世界上没有直接测量高浓度百分含量SO2气体的红外分析仪器的空白；(7)紧贴气源安装，无需甩水和化学试剂，无需电加热保温和空气稀释，大大减少了日常维护工作，运行费用降到最低；(8)在线实时性强，10秒内获得分析结果，可实时反馈指导工艺控制，提高工厂生产效率或污染防治效率；(9)有实时数据显示、历史数据显示、曲线显示等功能；(10)系统开放性好，自身容易实现网络化系统或与其它系统相连；(11)可作为现场设备24小时全自动工作。多组份气体红外监测系统与国内外同类产品相比较，设计思想新颖，系统特点明显，克服了现有产品难以逾越的许多障碍，为气体分析向实时化、网络化、智能化、自动化和系统化开辟了通道。多组份气体红外监测系统可以广泛用于电力、环保、石油、化工、化肥、制气、冶金、建材、煤矿、垃圾焚化等工业部门，也可用于医疗及其他科学实验场合，是高效节能、产品质量、环境保护和安全防范的重要监测手段。以下将结合附图对本专利技术作进一步说明。图1是多组份气体红外监测系统示意图。参照附图1，多组份气体红外监测系统主要由防堵塞气体采集探头、GDFD多路速冻气体除水部分、IRGA多组分异核气体红外分析仪、PLC程控逻辑和通讯模块(控制器)组成。气体分析系统是由防堵塞气体采集探头，多路速冻气体除水部分、多组分异核气体红外分析仪、PLC程控逻辑和通讯模块组成。防堵塞气体采集探头包括耐高温耐磨损刚玉陶瓷抽气管1、高精细炭化硅过滤器2、电加热保温器和不锈钢外套组成。在气体采集探头前端装置有耐高温耐磨损刚玉陶瓷抽气管1，作采集管，耐高温耐磨损刚玉陶瓷抽气管后部装有高精细炭化硅过滤器2，高精细炭化硅过滤器外部装置有不锈钢外套，不锈钢外套外部装置有电加热保温器。由气体采集探头除尘以后的洁净气体由烟气入口经耐腐蚀管路送到多路速冻气体除水部分。多路速冻气体除水部分由若干个热交换器13、14、进气电磁阀11、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多组份气体红外监测系统，其特征是系统由防堵塞气体采集探头、多路速冻气体除水部分、多组分异核气体红外分析仪、ＰＬＣ程控逻辑和通讯模块组成，防堵塞气体采集探头包括耐高温耐磨损刚玉陶瓷抽气管、高精细炭化硅过滤器、电加热保温器；多路速冻气体除水部分包括若干个热交换器、进气电磁阀、出气电磁阀、制冷压缩机、冷凝器、过滤器、毛细管、冷媒电磁阀、气泵、真空发生器、气体过滤器、流量计、调压阀，进气电磁阀与防堵塞气体采集探头相连，出气电磁阀经气体过滤器和流量计与多组分异核气体红外分析仪相连；多组分异核气体红外分析仪包括红外光源、气体分析仓、采样探头、切光片、切光电机、信号采集、信号处理和信号显示与输出部件，多路速冻气体除水部分去除水份后的干燥气体经再次过滤和流量恒定以后在多组分异核气体红外分析仪中进行分析，分析结果在分析仪上进行显示并输出信号；程控逻辑和通讯模块具有若干路开关量输入和若干路开关量输出，模块之间可以相互通讯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈曙光，包克明，
申请(专利权)人：包克明，陈曙光，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]