红外线气体分析仪在煤气化装置中的应用

    0　引　言

    在煤气化装置中,CO,CO₂,CH₄的体积分数是工艺控制的重要参数,能否准确测量其体积分数成为考核整套装置节能效率的重要指标之一。由于在工业生产中,要求对被测气体进行不间断的测量,为了提高测量的准确性,某公司在煤气化装置中配置了5台单组分红外线气体分析仪,对CO,CO2,CH4气体体积分数进行实时在线测量。该公司根据所用气体分析仪表所处的环境要求,选用了密封隔爆型EL6010型气体红外分析仪具有陶瓷光源,抛物面反射体,灵敏度高,稳定性好,寿命长等特性。

    1　工作原理

    该红外线气体分析仪采用薄膜电容检测器,其接收气室属于串联型结构,有前后两个气室,工作原理如图1所示。

    在检测器的内腔中位于两个接收室的一侧装有薄膜电容检测器,并由通道分别把前室和后室与薄膜电容器的内腔连通。当测量气室通入不含待测组分的混合气(零点气)时,它不吸收待测组分的特征波长,红外辐射被前、后接收气室待测组分吸收后,室内气体被加热,压力上升,检测器内电容器薄膜连边压力相等,接收气室的几何尺寸和充入气体的体积分数都是按上述原则设计的,即测量气室通零点气时,检测器内气体被加热,前后两室压力相等。

    当测量气室通入含有待测组分的混合气体时,因为待测组分在测量气室已预先吸收了一部分红外辐射,使射入检测器的辐射强度变小。此辐射强度的变化主要发生在谱带的中心处,影响前室的吸收能量,使前室的吸收能量变小。被待测组分吸收后的红外辐射把前、后室的气体加热,使其压力上升,但能量平衡已被破坏,所以前后室的压力就不相等,产生了压力差,此压力差使电容膜片位置发生变化,从而改变了电容器的电容量,因为辐射光源已被调制,因此电容的变化量通过电气部件转换为交流电信号,经放大后由指示表指示出待测组分的体积分数。

    2　常见故障及故障分析

    2.1　无测量信号

    该公司在2008年煤化工装置试车期间,工艺人员反映用来测量煤气化装置单元煤粉袋式过滤器S-1103A出口的惰性气体中CO体积分数的红外线分析仪表11QT-0102无指示,仪表人员及时赶到现场,给该表通零点气和量程气,仪表显示仍无变化,然后检查气路和接线,发现一接线端子松动,固定后该表测量显示正常。

    2.2　测量值读数不稳定

    用来分析经洗涤塔C-1601洗涤后的合成气中CO2体积分数的红外线分析仪,在试车期间曾出现过读数不稳定的问题,经检查发现气路的接头松动,导致气体泄漏,固定后仪表指示稳定,出现此种情况的原因还有可能是分析仪表的灵敏度降低和硬件故障,这两种情况需要仪表厂家来处理。