紅外在線分析儀在氣化爐的應用

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，重點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。該煤化工裝置用純氧，煤，石油焦作為原料，主反應為采用德士古先進的的煤漿加壓氣化技術，生成一氧化碳，氫氣等產品經過洗滌塔處理后送往后續工段,灰渣經液態排渣方式處理。

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，是氣化爐運行好壞的重要標志，為所有氣化工程所重視。通過測量洗滌塔出口合成氣中甲烷等氣體的含量，可以對氣化爐運行狀況進行掌握，監控氣化爐操作。甲烷分析儀（0～2000ppm）生產廠家：ABB型號：EL3060。

2 表原理及基本情況

2.1 分析表簡介

在線分析表指安裝于生產工藝流程里，對被測介質參數和介質成分進行自動連續測量的儀表統稱。

2.2 主要性能指標

第一類性能指標和儀表的工作條件和工作范圍有關。工作條件包含樣品條件，環境條件，供電供氣要求，儀表的防護等級及防爆性能等。工作范圍指測量范圍，測量對象等。第二類指標有靈敏度，響應時間，檢出限，線范圍，穩定性，分辨率，重復性，準確度等。

2.3 紅外表的原理

由于各分子具有不同的能級，除了對稱結構的無極性雙原子分子和單原子惰性氣體以外的有機和無機多原子分子物質在紅外線區都有特征波長和對應的吸收系數。紅外分析儀是使紅外線（一般波長范圍在2～12μm之內）通過裝在一定長度容器內的被測氣體，然后測定通過氣體后的紅外線輻射強度I0，依據朗伯-比爾吸收定律：

I=I0e-kcl；式中：

I0—射入被測組分的光強度；

I—經被測組分吸收后的光強度；

k—被測組分對光能的吸收系數；

c—被測組分的摩爾百分濃度；

l—光線通過被測組分的長度（氣室長度）。

當被測組分很低時，或kcl值很小時，上式可近似為線性關系，即

I=I0（1-kcl）。

對于1臺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；波長范圍為2.5-25um；量子躍遷類型為分子振動；光學分析方法采用中紅外光譜法。紅外線經過被測樣品前后所產生的能量差采用檢測器檢測。常用的三種檢測器為微流量，半導體，薄膜電容檢測器。

3 常見故障現象：

3.1 氣室污染

常見故障主要發生在測量氣室污染：

（1）測量數據波動大-檢查測量氣室；

（2）測量數據產生偏移過大報警-檢查測量氣室；

（3）無法標定零點、量程-檢查測量氣室。

3.2 光源老化

ABB紅外光源采用的是陶瓷光源，壽命長，一般使用10年以上。

3.3 表其他故障現象

（1）無模擬輸出信號-檢查模擬輸出板；

（2）顯示屏黑屏-檢查電源；

（3）溫度報警，達不到設定溫度-檢查溫度控制板；

（4）切光輪卡死報警-檢查切光輪；

（5）測量溫度顯示195度-檢查溫度控制板、AMC。

EL3060主板出問題可能性不大，但在溫度控制板上有壞的維修經驗。

在分析儀使用十年以上可能出現檢測器老化現象，主要的故障是測量數據波動大。

4 故障處理：

4.1 氣室處理

氣室污染ABB雙通道測量氣室（673659）分能修復和無法修復兩種情況；

根據測量氣室的污染程度，分為可清洗干凈或更換測量氣室。

清洗維修步驟：拆下測量氣室，將無水乙醇或者丙酮清洗灌入測量氣室進行清洗，根據清潔程度分多次灌入、吹出。最后使用儀表風吹干測量氣室。安裝測量氣室。

4.2 光路調整

使用TCT調試軟件對光路進行微調，具體操作為重點調節參比光路的偏心遮光片（也稱光閘、擋光板），用來變化參比光路中的光線通過量，使參比、測量兩光路的光能量相等。

在調整光路平衡時，需在表測量氣室中通入零點標樣氣。作用為調節裝在檢測器上的遮光板位置，通過改變遮光板位置，可以調節紅外光到達檢測氣室里光能量的大小（即光強度大小），目的是使測量，參比的兩束紅外光輻射強度相等。當往表的測量氣室里通入零點標樣氣（N2）的情況下，檢測器的所收集的輸出信號為最小值，也就標志光路調整達到平衡。

根據提示通入高純氮氣，調整光圈測量測量原值到最小。之后點擊確認即可。

4.3 相位調整

相位調整又稱同步切光調整，目的使切光片同時露出或同時遮擋兩個光路，操作為通過對切光片的軸心位置的調節，使它位于兩束光線的對稱點上。這樣做的目的是使兩光路在檢測器的氣室兩側窗口處形成的光面積相等。當通入適量的零點樣氣到分析表的測量氣室后，檢測器輸出電流信號表現為最小，這時也就意味著相位已調整完畢。

4.4 基礎校驗

根據提示分別通入高純氮氣和標準氣。以上調整完成后數據即可恢復正常。反復通入高純氮氣和量程氣驗證。

5 結語

在表的技術把關，維護和維修中，南京三磊電氣有限公司提供了強有力的支持。紅外分析儀維護保養維修是個精密的工程，具有測量范圍寬，靈敏度高，精度高，反應快，抗干擾強等優點，讓紅外分析儀發揮更好更穩定的作用是我們一直在努力的目標。

[1]儀表工試題集在線分析儀表分冊，王森，符青靈，化學工業出版社.

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

[3]甲烷紅外分析儀預處理系統在制氫裝置中的應用，謝聃，劉軍華，石油化工自動化2006年1期102-104頁.