[发明专利]多组份气体红外监测系统

说明书

本发明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、NO_X、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。

本发明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。