[发明专利]一种气体取样测量系统及其使用方法

说明书

本发明公开一种气体取样测量系统及方法，包括分流器、若干采样点、伴热管线、若干单组分气体分析仪；分流器的出口包括若干支路；每个采样点设置一个气体取样探头；气体取样探头连通对应的稀释型气体取样器；每个支路穿过对应的稀释型气体取样器，每个支路位于稀释型气体取样器中的管壁上安装有文丘里管喷嘴；每个支路穿过稀释型气体取样器后连接伴热管线；伴热管线上连接有若干单组分气体分析仪。本发明可以实现气体中水含量的在线测量，实时监测稀释型气体取样器的稀释倍数，在取样器稀释倍数与固有稀释倍数的差异超过一定范围时，可及时发现并提醒操作人员进行设备维护，以保证测量数据连续、真实、可靠，保证工艺流程的稳定运行。

技术领域

本发明属于气体成分分析领域，具体涉及一种气体取样测量系统及其使用方法。

背景技术

化工、电力、钢铁等各类工业系统需要使用气体连续在线监测技术监控各气体组分的变化情况，以保证工艺流程连续稳定运行，或对外排放达标。气体在线连续监测系统一般包括取样和测量系统两部分，常用的配置包括：(1)加热抽取式取样+非色散红外法测量；(2)加热抽取式取样+紫外差分吸收法测量；(3)稀释抽取式取样+紫外荧光/化学发光法测量等。

非色散红外、紫外差分吸收法基于目标组分在光谱中的特异性吸收谱峰，根据朗伯比尔定律进行定量测量，样品气的背景吸收以及杂质的散射干扰都会影响测试的精度，红外分析还受到水分的影响，由于水分子的红外吸收波长范围宽，会与很多组分的吸收波段发生重叠，且吸收强度较高，因此样品气中水分含量的变化会对红外分析结果产生较大影响，为了减少水的影响可以采用预处理的方法，例如采用冷干法去除样品气中的水分，但是水的冷凝过程会造成部分组分的溶解和损失，例如氨气、二氧化硫等，因此冷干法的适用范围较小。需要其他可控的方法降低样品气中的水分，同时不影响其他组分的分析。当样品气中的水分降到合适的浓度范围，红外法也可以用来定量测量气体中的水含量。

紫外荧光法和化学发光法分析特异性高，不易受到杂质影响，测量精度高，可比红外、紫外分析仪高2～3个数量级，然而，这两种方法主要适用于低浓度组分的测量，不适用于浓度超过20ppm的介质。

要使用红外进行在线水分含量的测量，或应用紫外荧光法和化学发光法高组分浓度样品气时，可以对气体进行稀释，目前普遍采用稀释抽取式取样法，一般采用干燥的压缩空气作为载气，先去除其中微量的SO₂、NO、CO₂和水等杂质，然后将其通入气体取样器，在取样器中有文丘里管，压缩空气流过文丘里管喷嘴，可以抽取一定比例的样品气进行稀释，控制文丘里管喷嘴的尺寸，就可以控制稀释比例。

然而文丘里管喷嘴的尺寸普遍较小，尽管在取样器中一般都配有过滤器避免杂质干扰，喷嘴还是很容易被气体中的杂质堵塞，一旦发生堵塞，文丘里管的稀释倍数也随之变化，如不能及时修正，气体分析仪计算浓度时所使用的稀释倍数，就会得到错误的分析结果，这种堵塞的过程有快有慢，因此稀释取样测量法在应用中需要频繁校准稀释倍数，而目前还缺乏有效方法实时获取精确的稀释倍数。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体取样测量系统及其使用方法，以解决稀释抽取式取样法易受杂质干扰，稀释倍数易发生波动且难于测量的技术问题；进一步的本发明系统能够同时实现气体中水分的实时在线测量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种气体取样测量系统，包括分流器、若干采样点、伴热管线、若干单组分气体分析仪；

分流器的出口包括若干支路；

每个采样点设置一个气体取样探头；气体取样探头连通对应的稀释型气体取样器；每个支路穿过对应的稀释型气体取样器，每个支路位于稀释型气体取样器中的管壁上安装有文丘里管喷嘴；每个支路穿过稀释型气体取样器后连接伴热管线；伴热管线上连接有若干单组分气体分析仪。

进一步的，还包括加热集阀和多组分气体分析仪；