Sistema de preprocesamiento de muestreo de detección de gas

I. Resumen del sistema

Sistema de preprocesamiento de muestreo de detección de gasEs el eslabón clave que conecta el punto de muestreo de gas con el instrumento de análisis. su función principal es realizar el tratamiento físico o químico del gas original recogido, eliminar los componentes de interferencia, ajustar el Estado del gas y garantizar que el gas que entra en el instrumento de análisis cumpla con los requisitos de detección del instrumento, mejorando así la precisión, fiabilidad y estabilidad de los resultados del análisis. El sistema es ampliamente utilizado en monitoreo ambiental, control de procesos industriales, experimentos de investigación científica, salud médica y otros campos, y es una parte importante para garantizar la calidad de los datos de análisis de gas.

2. composición del sistema y funciones de cada Parte

(1) unidad de muestreo

La unidad de muestreo es la parte en la que el sistema entra en contacto directo con el entorno de gas a medir y se encarga de extraer o recoger el gas objetivo del punto de muestreo en el sistema.

1. Sonda de muestreo/.Tubo de muestreo: seleccionar los materiales y estructuras adecuados (como acero inoxidable, politetrafluoroen, vidrio, etc.) de acuerdo con los diferentes entornos de muestreo y características del gas (como temperatura, humedad, contenido de polvo, corrosividad, etc.). Por ejemplo, en el muestreo de gases de combustión de alta temperatura, a menudo se utilizan sondas de muestreo de metal con chaquetas de enfriamiento; En el muestreo de gas limpio, se puede utilizar un simple tubo de muestreo de vidrio o cuarzo. La sonda de muestreo debe diseñarse para minimizar la interferencia con el flujo de aire y garantizar que se tomen muestras representativas de gas.

2. Bomba de muestreo: suministro de energía para transportar muestras de gas desde el punto de muestreo a la unidad de procesamiento posterior. Elija el tipo de bomba de muestreo adecuado de acuerdo con el flujo, la presión y la naturaleza del gas necesarios para el sistema, como la bomba de diafragma, la bomba peristalsis, la bomba de disco giratorio, etc. La estabilidad del flujo y la capacidad de presión negativa de la bomba de muestreo son indicadores clave de rendimiento, que afectan directamente la eficiencia del muestreo y la representatividad de la muestra.

3. Dispositivo de control y medición de flujo: como el controlador de flujo de masa..MFC), medidor de flujo de rotor, medidor de flujo de película de jabón, etc., para controlar y medir con precisión el flujo de gas de muestreo. El flujo de muestreo estable es un factor importante para garantizar la repetibilidad de los resultados del análisis, pero también para facilitar el análisis cuantitativo.

(2) unidad de preprocesamiento

La unidad de preprocesamiento es el núcleo del sistema. para las diferentes características de las muestras de gas y requisitos de análisis, se utilizan varias técnicas de procesamiento para eliminar los factores de interferencia.

1. Dispositivo de filtrado: se utiliza para eliminar partículas (polvo, aerosoles, etc.) del gas. Los filtros comunes incluyen filtros de sinterización de metal, membranas de filtro de fibra de vidrio, membranas de filtro de politetrafluoroen, etc. La selección del filtro debe tener en cuenta la eficiencia del filtro, el tamaño del agujero, la resistencia a la temperatura y la resistencia a la corrosión, y debe reemplazarse o limpiarse regularmente para evitar que el bloqueo afecte el flujo y el efecto del filtro.

2. Deshumidificación/.Dispositivo de secado: cuando el contenido excesivo de agua en el gas puede interferir con el instrumento de análisis o los resultados de la prueba (como dañar el sensor, causar condensación, afectar la adsorción o reacción de algunos componentes del gas), es necesario realizar un tratamiento de deshumidificación. Los métodos comunes incluyen:

oEnfriamiento y deshumidificación: enfriar el gas por debajo del punto de rocío a través de la refrigeración de semiconductores o la refrigeración de compresores para condensar y precipitar el agua, adecuado para gases de gran flujo y alta humedad, pero puede causar la pérdida de algunos componentes de gas fácilmente solubles en agua.

oSecado por adsorción: eliminar el agua mediante la adsorción de secadores (como silicona, tamiz molecular, cloruro de calcio, Pentóxido de fósforo, etc.). El adsorbente tiene una cierta capacidad de adsorción y debe regenerarse o reemplazarse regularmente. Para los requisitos de punto de rocío bajo, a menudo se utiliza el secado de adsorción de cambio de Torre doble para lograr un trabajo continuo.

3. Eliminación de agua (método químico)/.脱水: en algunas ocasiones específicas, puede usarse un reactivo químico para absorber el agua, como el ácido sulfúrico concentrado (pero se debe prestar atención a su fuerte corrosividad y absorción de ciertos gases).

4. Dispositivo de componente de gas antiinterferencia: si la muestra contiene otros componentes de gas que interfieren con el análisis objetivo, es necesario eliminarlo selectivamente. Por ejemplo:

oAdsorbente selectivo: por ejemplo, el carbón activado puede absorber vapor orgánico, el hogalat puede eliminar oxígeno (en condiciones específicas), el absorbente alcalino (por ejemploNaOH) puede eliminar gases ácidos..CO₂,SO₂,HClEtc.), absorbentes ácidos (por ejemploH₂SO₄) puede eliminar el gas alcalino..NH₃Etc.).

oUnidad de conversión catalítica: utilizar catalizadores para convertir gases perturbadores en sustancias inofensivas o no perturbadoras. Por ejemplo, el uso de un convertidorNO₂Transformar enNO, o oxidar ciertos perturbadores orgánicos enCO₂yH₂O.

5. Dispositivos de calefacción y aislamiento térmico: durante el proceso de muestreo y transmisión, para evitar la condensación de componentes de alto punto de ebullición en el gas o cambios en algunos componentes reaccionables debido a la disminución de la temperatura, es necesario calentar y aislar la tubería de muestreo y algunos componentes de pretratamiento. Por ejemplo, la recolección de gases de combustiónCOVCuando, por lo general, es necesario calentar todo el proceso (por ejemplo120℃o180℃) para evitar su pérdida de condensación.

6. Dispositivo de enriquecimiento y concentración: cuando la concentración del componente de gas a medir es inferior a la detección del instrumento de análisis, es necesario enriquecer y concentrar el componente objetivo. Los métodos comunes son la adsorción de adsorbentes sólidos.-Desorción térmica, concentración de trampas frías a baja temperatura, etc. Trazas en la atmósfera, por ejemploCOVEl análisis a menudo se utilizaTenaxY otros adsorbentes se enriquecen.

(3) unidad de transmisión

Responsable de transportar el gas limpio pretratado de manera estable y sin daños al instrumento de análisis.

1. Tubería de transmisión: se deben seleccionar materiales con buena inercia química, poca adsorción y buena estanqueidad, como el politetrafluoroetano.PTFE) tubos, tubos de acero inoxidable, etc. La tubería debe ser lo más corta posible, reduciendo el volumen muerto y evitando la adsorción, análisis o reacción del gas durante la transmisión. Para el gas que necesita ser calentado y transmitido, se debe utilizar una tubería de seguimiento de calor.

2. Dispositivo de Estabilización de tensión y flujo: Antes de entrar en el instrumento de análisis, a veces es necesario estabilizar aún más la presión y el flujo del gas para garantizar que el instrumento funcione en condiciones.

(4) unidad de control y monitoreo

Con la mejora del grado de automatización, modernaSistema de preprocesamiento de muestreo de gasPor lo general, está equipado con unidades de control y monitoreo.

1. sensor: como sensores de temperatura, sensores de humedad, sensores de presión, sensores de nivel líquido (para detectar agua condensada), etc., monitorear los parámetros de funcionamiento de las partes clave del sistema en tiempo real.

2. controlador: por ejemplodel PLC(controlador lógico programable), microcomputador de un solo chip, computadora de control industrial, etc., de acuerdo con la información retroalimentada por el sensor, controla automáticamente los componentes ejecutivos (como el arranque y parada de la bomba de muestreo, el ajuste del controlador de flujo, el interruptor del dispositivo de calefacción, el activación del dispositivo de alarma, etc.) para lograr el funcionamiento automatizado del sistema y El diagnóstico de fallas.

3. Dispositivos de visualización y alarma: se utiliza para mostrar los parámetros del Estado de funcionamiento del sistema (flujo, temperatura, presión, humedad, etc.) y la información de falla, y emite señales de Alarma acústica y óptica en caso de condiciones anormales (como exceso de flujo, bloqueo del filtro, temperatura anormal, presión insuficiente de la fuente de aire, etc.) para recordar al operador que maneje a tiempo.

III. principios de diseño del sistema

1. Representatividad de la muestra: el diseño del sistema debe garantizar que las muestras de gas recogidas reflejen verdaderamente la composición y concentración de gas en los puntos de muestreo y eviten la contaminación, la pérdida o los cambios de composición durante el proceso de muestreo.

2. Pertinencia: de acuerdo con la naturaleza del gas a medir (composición, concentración, temperatura, humedad, presión, contenido de polvo, corrosividad, etc.) y los requisitos del instrumento de análisis, elija la tecnología y el dispositivo de pretratamiento adecuados para lograr un objetivo específico.

3. Eficiencia: el proceso de pretratamiento debe eliminar los factores de interferencia de manera rápida y efectiva, acortar el tiempo de procesamiento de la muestra en la medida de lo posible y reducir la retención de la muestra en el sistema.

4. Estabilidad y fiabilidad: todos los componentes del sistema deben seleccionar productos de calidad confiable, diseñar procesos tecnológicos razonables, garantizar un funcionamiento estable a largo plazo y reducir la cantidad de mantenimiento.

5. Automatización e inteligencia: cuando las condiciones lo permitan, trate de mejorar el grado de automatización del sistema, realizar sin vigilancia, muestreo automático, procesamiento automático, registro y transmisión automáticos de datos, y mejorar la eficiencia del trabajo y la fiabilidad de los datos.

6. Seguridad: para el muestreo de gases tóxicos, nocivos, inflamables y explosivos, el sistema debe tener una buena estanqueidad y medidas de protección de Seguridad para evitar lesiones personales o contaminación ambiental causada por fugas de gas.

7. Fácil mantenimiento: la estructura del sistema debe ser fácil de operar, mantener y revisar, y los componentes clave deben ser fáciles de reemplazar.

IV. Áreas de aplicación

1. Monitoreo de la calidad del aire ambiente: en la atmósferaSO₂,NOx,CO,O₃,COV,PM2.5,PM10Y otros contaminantes se muestrean y pretratan.

2. Monitoreo de gases residuales de fuentes fijas de contaminación: Monitoreo de contaminantes en los gases de combustión emitidos por centrales eléctricas, plantas químicas, acerías, etc.

3. Análisis de gases de procesos industriales: monitorear en línea los componentes de gas del proceso en procesos de producción industrial como petroquímica, metalurgia, semiconductores y fermentación de alimentos para optimizar el proceso de producción y garantizar la calidad y seguridad del producto.

4. Monitoreo de la calidad del aire interior: Monitoreo de formaldehído, serie de benceno en el aire interior,TVOC,CO₂Espera.

5. Experimentos de investigación científica: proporcionar gas de muestra que cumpla con los requisitos para los instrumentos de análisis de gas de laboratorio.

6. Área médica: como monitoreo de gases anestésicos, análisis de gases exhalados, etc.

7. Monitoreo de emergencia: muestreo rápido y análisis de pretratamiento de gases tóxicos y nocivos en caso de contaminación ambiental repentina o en el lugar del accidente.

Sistema de preprocesamiento de muestreo de detección de gasEl rendimiento está directamente relacionado con la calidad de los datos de análisis de gas, por lo que en el proceso de diseño, selección, instalación y operación y mantenimiento, se deben considerar plenamente diversos factores de influencia y optimizar la configuración de acuerdo con los escenarios de aplicación específicos y los requisitos de análisis para garantizar que el sistema pueda funcionar de manera estable y confiable a largo plazo.