紅外在線分析儀在氣化爐的應(yīng)用

趙剛(金陵石化，江蘇 南京 210000)

紅外在線分析儀在氣化爐的應(yīng)用

趙剛(金陵石化，江蘇 南京 210000)

全文介紹了中紅外分析儀的工作原理及特點(diǎn)，重點(diǎn)介紹了甲烷分析儀的使用并維修方案。

1 裝置情況

中石化金陵分公司的水煤漿氣化裝置在2005年9月投產(chǎn)。該煤化工裝置用純氧，煤，石油焦作為原料，主反應(yīng)為采用德士古先進(jìn)的的煤漿加壓氣化技術(shù)，生成一氧化碳，氫氣等產(chǎn)品經(jīng)過(guò)洗滌塔處理后送往后續(xù)工段,灰渣經(jīng)液態(tài)排渣方式處理。

水煤漿氣化工藝中合成氣的成分組成是工藝控制的主要參數(shù)，是氣化爐運(yùn)行好壞的重要標(biāo)志，為所有氣化工程所重視。通過(guò)測(cè)量洗滌塔出口合成氣中甲烷等氣體的含量，可以對(duì)氣化爐運(yùn)行狀況進(jìn)行掌握，監(jiān)控氣化爐操作。甲烷分析儀（0～2000ppm）生產(chǎn)廠家：ABB型號(hào)：EL3060。

2 表原理及基本情況

2.1 分析表簡(jiǎn)介

在線分析表指安裝于生產(chǎn)工藝流程里，對(duì)被測(cè)介質(zhì)參數(shù)和介質(zhì)成分進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)測(cè)量的儀表統(tǒng)稱(chēng)。

2.2 主要性能指標(biāo)

第一類(lèi)性能指標(biāo)和儀表的工作條件和工作范圍有關(guān)。工作條件包含樣品條件，環(huán)境條件，供電供氣要求，儀表的防護(hù)等級(jí)及防爆性能等。工作范圍指測(cè)量范圍，測(cè)量對(duì)象等。第二類(lèi)指標(biāo)有靈敏度，響應(yīng)時(shí)間，檢出限，線范圍，穩(wěn)定性，分辨率，重復(fù)性，準(zhǔn)確度等。

2.3 紅外表的原理

由于各分子具有不同的能級(jí)，除了對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的無(wú)極性雙原子分子和單原子惰性氣體以外的有機(jī)和無(wú)機(jī)多原子分子物質(zhì)在紅外線區(qū)都有特征波長(zhǎng)和對(duì)應(yīng)的吸收系數(shù)。紅外分析儀是使紅外線（一般波長(zhǎng)范圍在2～12μm之內(nèi)）通過(guò)裝在一定長(zhǎng)度容器內(nèi)的被測(cè)氣體，然后測(cè)定通過(guò)氣體后的紅外線輻射強(qiáng)度I0，依據(jù)朗伯-比爾吸收定律：

I=I0e-kcl；式中：

I0—射入被測(cè)組分的光強(qiáng)度；

I—經(jīng)被測(cè)組分吸收后的光強(qiáng)度；

k—被測(cè)組分對(duì)光能的吸收系數(shù)；

c—被測(cè)組分的摩爾百分濃度；

l—光線通過(guò)被測(cè)組分的長(zhǎng)度（氣室長(zhǎng)度）。

當(dāng)被測(cè)組分很低時(shí)，或kcl值很小時(shí)，上式可近似為線性關(guān)系，即

I=I0（1-kcl）。

對(duì)于1臺(tái)制造好了的紅外線分析器,其樣氣組分已定亦即K一定,I一定,L一定,那么I0只決定于氣體中甲烷組分的濃度,直接或間接地測(cè)出I0,便可知道樣氣組分中甲烷的濃度。

氣化幾款紅外分析儀為中紅外線；波長(zhǎng)范圍為2.5-25um；量子躍遷類(lèi)型為分子振動(dòng)；光學(xué)分析方法采用中紅外光譜法。紅外線經(jīng)過(guò)被測(cè)樣品前后所產(chǎn)生的能量差采用檢測(cè)器檢測(cè)。常用的三種檢測(cè)器為微流量，半導(dǎo)體，薄膜電容檢測(cè)器。

3 常見(jiàn)故障現(xiàn)象：

3.1 氣室污染

常見(jiàn)故障主要發(fā)生在測(cè)量氣室污染：

（1）測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)大-檢查測(cè)量氣室；

（2）測(cè)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生偏移過(guò)大報(bào)警-檢查測(cè)量氣室；

（3）無(wú)法標(biāo)定零點(diǎn)、量程-檢查測(cè)量氣室。

3.2 光源老化

ABB紅外光源采用的是陶瓷光源，壽命長(zhǎng)，一般使用10年以上。

3.3 表其他故障現(xiàn)象

（1）無(wú)模擬輸出信號(hào)-檢查模擬輸出板；

（2）顯示屏黑屏-檢查電源；

（3）溫度報(bào)警，達(dá)不到設(shè)定溫度-檢查溫度控制板；

（4）切光輪卡死報(bào)警-檢查切光輪；

（5）測(cè)量溫度顯示195度-檢查溫度控制板、AMC。

EL3060主板出問(wèn)題可能性不大，但在溫度控制板上有壞的維修經(jīng)驗(yàn)。

在分析儀使用十年以上可能出現(xiàn)檢測(cè)器老化現(xiàn)象，主要的故障是測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)大。

4 故障處理：

4.1 氣室處理

氣室污染ABB雙通道測(cè)量氣室（673659）分能修復(fù)和無(wú)法修復(fù)兩種情況；

根據(jù)測(cè)量氣室的污染程度，分為可清洗干凈或更換測(cè)量氣室。

清洗維修步驟：拆下測(cè)量氣室，將無(wú)水乙醇或者丙酮清洗灌入測(cè)量氣室進(jìn)行清洗，根據(jù)清潔程度分多次灌入、吹出。最后使用儀表風(fēng)吹干測(cè)量氣室。安裝測(cè)量氣室。

4.2 光路調(diào)整

使用TCT調(diào)試軟件對(duì)光路進(jìn)行微調(diào)，具體操作為重點(diǎn)調(diào)節(jié)參比光路的偏心遮光片（也稱(chēng)光閘、擋光板），用來(lái)變化參比光路中的光線通過(guò)量，使參比、測(cè)量?jī)晒饴返墓饽芰肯嗟取?/p>

在調(diào)整光路平衡時(shí)，需在表測(cè)量氣室中通入零點(diǎn)標(biāo)樣氣。作用為調(diào)節(jié)裝在檢測(cè)器上的遮光板位置，通過(guò)改變遮光板位置，可以調(diào)節(jié)紅外光到達(dá)檢測(cè)氣室里光能量的大?。垂鈴?qiáng)度大?。?，目的是使測(cè)量，參比的兩束紅外光輻射強(qiáng)度相等。當(dāng)往表的測(cè)量氣室里通入零點(diǎn)標(biāo)樣氣（N2）的情況下，檢測(cè)器的所收集的輸出信號(hào)為最小值，也就標(biāo)志光路調(diào)整達(dá)到平衡。

根據(jù)提示通入高純氮?dú)?，調(diào)整光圈測(cè)量測(cè)量原值到最小。之后點(diǎn)擊確認(rèn)即可。

4.3 相位調(diào)整

相位調(diào)整又稱(chēng)同步切光調(diào)整，目的使切光片同時(shí)露出或同時(shí)遮擋兩個(gè)光路，操作為通過(guò)對(duì)切光片的軸心位置的調(diào)節(jié)，使它位于兩束光線的對(duì)稱(chēng)點(diǎn)上。這樣做的目的是使兩光路在檢測(cè)器的氣室兩側(cè)窗口處形成的光面積相等。當(dāng)通入適量的零點(diǎn)樣氣到分析表的測(cè)量氣室后，檢測(cè)器輸出電流信號(hào)表現(xiàn)為最小，這時(shí)也就意味著相位已調(diào)整完畢。

4.4 基礎(chǔ)校驗(yàn)

根據(jù)提示分別通入高純氮?dú)夂蜆?biāo)準(zhǔn)氣。以上調(diào)整完成后數(shù)據(jù)即可恢復(fù)正常。反復(fù)通入高純氮?dú)夂土砍虤怛?yàn)證。

5 結(jié)語(yǔ)

在表的技術(shù)把關(guān)，維護(hù)和維修中，南京三磊電氣有限公司提供了強(qiáng)有力的支持。紅外分析儀維護(hù)保養(yǎng)維修是個(gè)精密的工程，具有測(cè)量范圍寬，靈敏度高，精度高，反應(yīng)快，抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，讓紅外分析儀發(fā)揮更好更穩(wěn)定的作用是我們一直在努力的目標(biāo)。

[1]儀表工試題集在線分析儀表分冊(cè)，王森，符青靈，化學(xué)工業(yè)出版社.

[2]紅外分析儀在水煤漿氣化工藝中的應(yīng)用，潘文杰，儀器儀表用，2014年1期36-37頁(yè).

[3]甲烷紅外分析儀預(yù)處理系統(tǒng)在制氫裝置中的應(yīng)用，謝聃，劉軍華，石油化工自動(dòng)化2006年1期102-104頁(yè).