在线分析仪器与分析系统设计与应用6.ppt

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在线分析仪器及分析系统在线分析仪器及分析系统设计与应用技术讲座设计与应用技术讲座第二部分第二部分（6）第一讲在线分析系统概述第一讲在线分析系统概述第二讲样气取样处理系统第二讲样气取样处理系统第三讲分析系统设计应用第三讲分析系统设计应用主讲人主讲人朱卫东朱卫东2011年年在线气体分析系统设计与在线气体分析系统设计与工程应用技术工程应用技术（第二部分第二部分）n第一讲第一讲在线分析系统概述在线分析系统概述n第二讲第二讲样气取样及处理系统样气取样及处理系统n第三讲第三讲在线分析系统设计、集成与应用在线分析系统设计、集成与应用n第四讲第四讲CEMS的烟气参数监测分析技术的烟气参数监测分析技术n第五讲第五讲烟气脱硫脱硝烟气脱硫脱硝CEMS的设计应用的设计应用n第六讲第六讲在线分析系统在石化行业的应用在线分析系统在石化行业的应用第一讲第一讲在线分析系统概述在线分析系统概述n1.1在线分析仪器与在线分析系统的发展在线分析仪器与在线分析系统的发展流程工业自动化主要检测控制参量流程工业自动化主要检测控制参量温度温度T压力压力P流量流量F物位物位L成分量成分量A在线分析仪器的发展在线分析仪器的发展现场取样现场取样离线分析离线分析工业过程控制对成分量需求工业过程控制对成分量需求分析仪器自动化可靠性提高分析仪器自动化可靠性提高在线分析仪器在线分析仪器原位分析原位分析抽取分析抽取分析流程在线分析举例：

燃煤电厂在线监测流程在线分析举例：

燃煤电厂在线监测在线分析仪器在过程控制上的应用在线分析仪器在过程控制上的应用n在线分析仪器又称过程分析仪器，通常指直接在线分析仪器又称过程分析仪器，通常指直接安装在工业生产流程或其他源流体现场，对被安装在工业生产流程或其他源流体现场，对被测介质组成的成分参数或物性参数进行自动连测介质组成的成分参数或物性参数进行自动连续分析测量的一类仪器。

续分析测量的一类仪器。

n过程分析中，在线分析仪器大致分为两类，一过程分析中，在线分析仪器大致分为两类，一类是直接安装在流程工艺管线上的在线分析仪类是直接安装在流程工艺管线上的在线分析仪器（器（on-line），仪器传感器直接安装在工艺），仪器传感器直接安装在工艺管道或设备中，也称为原位分析仪器；管道或设备中，也称为原位分析仪器；n另一类是通过简单的取样样品处理，将样气从另一类是通过简单的取样样品处理，将样气从工艺管线取出，送到安装在现场的过程分析仪工艺管线取出，送到安装在现场的过程分析仪器（器（in-line）检测。

这类简单的取样样品处理）检测。

这类简单的取样样品处理被称为在线分析仪器的取样预处理部件。

被称为在线分析仪器的取样预处理部件。

国产在线气体分析仪器的发展回顾国产在线气体分析仪器的发展回顾二二十十世世纪纪五五十十年年代代到到六六十年代初期十年代初期二二十十世世纪纪六六十十年年代代中中期期到到七七十十年年代代二二十十世世纪纪八八十十到到九十年代九十年代二二十十一一世世纪纪以以来来1957年年国国产产热热导导式式CO2分分析析仪仪产产出出。

为为满满足足工工业业发发展展及及国国防防需需求求国国产产仪仪器器陆陆续续产产出出H2/CO/SO2、NH3,以以及及O2和和红红外外等等气气体体分分析析仪仪，国国内内组组建建一一批分析仪器厂。

批分析仪器厂。

1965年年国国产产工工业业气气相相色色谱谱仪仪产产出出，1974年年第第二二代代工工业色谱仪产出。

业色谱仪产出。

七七十十年年代代国国产产分分析析仪仪器器行行业业形形成成体体系系。

批批量量产产出出光光学学（红红外外）、电电化化学学、电电导导、热热学学、顺顺磁磁氧氧、色色谱谱等系列在线分析仪器。

等系列在线分析仪器。

七七十十年年代代后后期期引引进进国国外外先先进分析仪器技术并国产化。

进分析仪器技术并国产化。

1984年年国国产产工工业业质质谱谱仪仪，用于用于8312等重点工程。

等重点工程。

国国产产在在线线分分析析仪仪器器通通过过科科技技创创新新及及引引进进消消化化吸吸收收，实现了产品更新换代。

实现了产品更新换代。

七七五五、八八五五期期间间，通通过过科科技技攻攻关关及及引引进进吸吸收收，在在线线分析系统得到发展。

分析系统得到发展。

九九十十年年代代改改革革开开放放，国国企企改制，民企得到新发展。

改制，民企得到新发展。

2000年年以以来来，在在线线分分析析仪仪器器及及分分析析系系统统行行业业得得到到大发展。

大发展。

目目前前已已有有数数百百家家分分析析仪仪器器公公司司，涌涌现现一一批批上上规规模模的民企和国企。

的民企和国企。

在在线线分分析析工工程程技技术开始得到推进术开始得到推进n在线分析仪器及在线分析系统已在石油化工、在线分析仪器及在线分析系统已在石油化工、冶金、电力、建材、化肥、环境、安全监测等领冶金、电力、建材、化肥、环境、安全监测等领域得到广泛应用。

对流程工业的安全生产、产品域得到广泛应用。

对流程工业的安全生产、产品质量、节能降耗和污染减排等发挥了重要作用质量、节能降耗和污染减排等发挥了重要作用。

n在线分析系统通常采取系统集成技术，根据在线分析系统通常采取系统集成技术，根据不同在线分析要求，集成包括在线分析仪、其他不同在线分析要求，集成包括在线分析仪、其他相关检测参量及自动化技术等组合的分析系统。

相关检测参量及自动化技术等组合的分析系统。

n在线分析系统的集成技术应用，除分析仪器、样在线分析系统的集成技术应用，除分析仪器、样品取样处理、数据处理传输技术外，还涉及到现品取样处理、数据处理传输技术外，还涉及到现代分析化学、物理学、机械、电子学、计算机技代分析化学、物理学、机械、电子学、计算机技术及自动化等综合学科的交叉应用。

术及自动化等综合学科的交叉应用。

1.2在线分析系统的分类与基本组成在线分析系统的分类与基本组成n1.2.1在线气体分析系统的分类在线气体分析系统的分类在线气体分析系统的分类与在线分析仪器在线气体分析系统的分类与在线分析仪器的分类相似。

的分类相似。

按照在线分析仪器是否通过取样分析被分按照在线分析仪器是否通过取样分析被分为：

取样式在线分析系统及非取样式在线分析为：

取样式在线分析系统及非取样式在线分析系统；系统；按照在线分析仪器传感器的安装位置又分按照在线分析仪器传感器的安装位置又分为原位安装及现场安装；为原位安装及现场安装；按照对被分析的样品气是否进行除湿处理按照对被分析的样品气是否进行除湿处理又分为干法分析及湿法分析。

又分为干法分析及湿法分析。

在线气体分析系统在线气体分析系统在线气体分析系统图1-1在线气体分析系统的分类框图取样式在线分析系统取样式在线分析系统非取样式在线分析系统非取样式在线分析系统原原位位式式在在线线分分析系统析系统正正压压式式取取样样分分析系统析系统遥遥测测法法在在线线分分析系统析系统参参数数监监测测法法分分析系统析系统抽抽取取式式取取样样分分析系统析系统图图1-1在线气体分析系统的分类框图在线气体分析系统的分类框图1.2.2抽取式分析系统的分类抽取式分析系统的分类图图1-2抽取式分析系统分类框图抽取式分析系统分类框图抽取式分析系统抽取式分析系统直接抽取法直接抽取法稀释抽取法稀释抽取法冷冷/干法干法热热/湿法湿法烟道内稀释法烟道内稀释法烟道外稀释法烟道外稀释法紧密耦合法紧密耦合法1.2.3原位式在线分析系统的分类原位式在线分析系统的分类n原位式在线分析系统被分为点测量在线分析系原位式在线分析系统被分为点测量在线分析系统和线测量在线分析系统。

统和线测量在线分析系统。

n点测量原位式分析仪器的传感器探头直接安装点测量原位式分析仪器的传感器探头直接安装在工艺管线上在工艺管线上。

n线测量原位式分析通常是发射一束光横穿过流线测量原位式分析通常是发射一束光横穿过流程管道，进行样品气的分析检测程管道，进行样品气的分析检测。

又分为单光。

又分为单光程和双光程分析两种形式程和双光程分析两种形式1.2.4在线分析系统的应用分类在线分析系统的应用分类n在线分析系统的应用主要分为两大类，一类是在线分析系统的应用主要分为两大类，一类是流程工业的过程控制工艺组分的在线成分量检流程工业的过程控制工艺组分的在线成分量检测应用，一类是环境监测领域的固定源污染物测应用，一类是环境监测领域的固定源污染物排放连续监测系统（排放连续监测系统（CEMS）。

）。

n流程工业的在线分析系统应用非常广泛，在线流程工业的在线分析系统应用非常广泛，在线分析系统组成有各种类型。

而环境监测领域的分析系统组成有各种类型。

而环境监测领域的CEMS的组成类型也差不多。

但的组成类型也差不多。

但CEMS的基本的基本组成，已有国家标准明确规范。

目前组成，已有国家标准明确规范。

目前CEMS是是我国在线分析系统中唯一有明确标准规范的分我国在线分析系统中唯一有明确标准规范的分析系统。

析系统。

CEMS的系统组成框图参见下图。

的系统组成框图参见下图。

环境监测环境监测领域标准领域标准规定的规定的CEMS组组成示意图成示意图1.3在线气体分析系统的基本组成在线气体分析系统的基本组成n1.3.1在线气体分析系统的基本组成概述在线气体分析系统的基本组成概述n在线气体分析系统的的基本组成按照取样式和在线气体分析系统的的基本组成按照取样式和非取样式分类而不同。

非取样式分类而不同。

n取样式分析系统的基本组成主要包括样品取样取样式分析系统的基本组成主要包括样品取样处理系统、在线分析仪器、数据采集处理传输处理系统、在线分析仪器、数据采集处理传输以及分析小屋或分析柜等。

以及分析小屋或分析柜等。

n非取样式在线分析系统，无需样品取样处理系非取样式在线分析系统，无需样品取样处理系统，如：

原位式在线分析系统只包括原位式在统，如：

原位式在线分析系统只包括原位式在线分析仪器及数据采集处理等部分。

线分析仪器及数据采集处理等部分。

取样式在线分析系统取样式在线分析系统样气取样处理系统样气取样处理系统分析测试系统分析测试系统数据采集处理数据采集处理传输系统传输系统取取样样探探头头样样品品传传输输样样品品处处理理系系统统部部件件内内分分析析测测试试流流程程组合组合各各类类分分析析测测试试仪器仪器分分析析小小屋屋或或分分析柜析柜数数据据采采集集数数据据控控制制数数据据处处理理数数据据通通讯讯图图1-3取样式在线分析系统组成框图取样式在线分析系统组成框图1.3.3冷干法抽取式在线分析系统的组成冷干法抽取式在线分析系统的组成n冷冷/干法样品处理系统要求干法样品处理系统要求n冷冷/干法的取样处理应保证样品气被测组分是真实干法的取样处理应保证样品气被测组分是真实的，保证能满足在线分析仪器对被测样品气的要求。

的，保证能满足在线分析仪器对被测样品气的要求。

n在线分析仪器要求：

被测量的样品气，应该是无尘在线分析仪器要求：

被测量的样品气，应该是无尘的（不含颗粒物）、干燥的（不含水汽）、并符合的（不含颗粒物）、干燥的（不含水汽）、并符合分析仪器要求的适宜的环境温度范围（常温）。

分析仪器要求的适宜的环境温度范围（常温）。

n通常冷通常冷/干法分析系统的取样处理的除尘要求干法分析系统的取样处理的除尘要求能达到能达到0.10.3m；除湿器的设定冷凝温度；除湿器的设定冷凝温度一般为为一般为为3-5；除湿器出口的温度约在；除湿器出口的温度约在58，分析仪器传感器大多恒温在，分析仪器传感器大多恒温在40左右，左右，在分析检测中不会有水分析出。

在分析检测中不会有水分析出。

常规冷常规冷/干法分析系统组成示意图干法分析系统组成示意图取样泵取样泵取样探头取样探头加热管线加热管线冷却冷却除湿器除湿器分析仪器分析仪器分析柜分析柜被测烟道被测烟道1.4在线分析系统的主要性能特性在线分析系统的主要性能特性n1.4.1在线分析系统的可靠性在线分析系统的可靠性n在线分析系统的可靠性是在线分析行业最关在线分析系统的可靠性是在线分析行业最关注的性能特性，是指按照客户的要求进行可注的性能特性，是指按照客户的要求进行可靠性设计，保证产品有合理的可靠度，能满靠性设计，保证产品有合理的可靠度，能满足客户的预期使用寿命的特性。

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