隨甲烷分析儀配套的樣品預(yù)處理系統(tǒng)，對工藝樣品氣脫水、除塵、減壓等進行預(yù)處理。經(jīng)過一段時間的運行后，發(fā)現(xiàn)滿足不了甲烷紅外線分析儀對樣氣的要求，致使甲烷紅外線氣體分析儀不能長周期運行。工藝條件制氫裝置轉(zhuǎn)化氣余熱鍋爐出口溫度為340～360℃，壓力2. 5 MPa ，各組分的體積分數(shù)原甲烷紅外線分析儀分析系統(tǒng)存在問題原甲烷分析預(yù)處理系統(tǒng)的組成工藝樣品氣經(jīng)一次閥采出后，直接進入相距采樣點5 m處的前級慣性分離器，除去大部分水。

　　然后，樣品氣經(jīng)<10 mm×2 mm ，長約20 m不銹鋼管線，直接進入分析儀表間內(nèi)的樣品預(yù)處理系統(tǒng)，經(jīng)過減壓至同軸套管式熱交換器加渦旋管冷凝除水，再經(jīng)滑流過濾器除水過濾，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計進入甲烷紅外線氣體分析儀對樣品氣進行分析。原分析儀表預(yù)處理系統(tǒng)的組成原理圖如所示。對分析系統(tǒng)存在的問題進行分析由工藝條件可知樣品氣中水的體積分數(shù)高達38. 78 % ，高溫樣氣采出直接進入慣性分離器。由于樣品氣進入慣性分離器后氣體體積增加，樣品氣溫度降低，樣品氣大部分水析出進入儲水罐。儲水罐采用手動排水，當(dāng)儲水罐在短時間內(nèi)水量增加，維護人員來不及手動排水，使大部分水進入分析間內(nèi)樣品預(yù)處理系統(tǒng)。原分析儀表采樣及預(yù)處理系統(tǒng)組成原理工藝樣品氣壓力2. 5 mpa ，根部沒有設(shè)計減壓器進行減壓，造成大體積高壓樣品氣的傳輸，會帶來潛在的危險。另外，傳輸時間額外延長，使甲烷紅外線分析儀測量滯后。樣品氣進入甲烷分析儀預(yù)處理系統(tǒng)，經(jīng)渦旋管冷凝和滑流過濾器處理后，樣氣中仍然含有少量的水，造成甲烷分析儀測量室污染。試圖在滑流過濾器和轉(zhuǎn)子流量計之間加一個化學(xué)除水裝置，少量的水是除掉了。但是，化學(xué)除水裝置內(nèi)的干燥劑1～2天就需要人為更換一次，使維護費增加和維護人員的勞動強度增加；另外一方面，由于工藝樣氣中co體積分數(shù)達7. 56 %.而在作業(yè)空間，國儀器儀表與應(yīng)用改進后甲烷分析儀分析系統(tǒng)組成及原理改進后的前級預(yù)處理系統(tǒng)針對以上分析儀系統(tǒng)存在的問題，根據(jù)實際工況的工藝數(shù)據(jù)，改進后的前級預(yù)處理系統(tǒng)組成及原理參。高溫高壓工藝樣品氣，由一次采樣閥取出，進入現(xiàn)場盤管式水冷卻器，降低樣品氣溫度。冷卻后的樣品氣經(jīng)減壓器、渦旋管及旋風(fēng)冷凝器進入外置浮球式自動排液罐。采用前級預(yù)處理系統(tǒng)的作用原理工藝樣品氣經(jīng)根部減壓冷凝避免測量滯后，旋風(fēng)冷凝器采用底部切線進入列管式加渦旋管，將樣品氣中的水分充分析出，排入儲液罐中。外置浮球式自動排液罐能夠自動/手動間歇式排出儲液罐中的積水，完全不需要人為干預(yù)。無維護量，避免大量水串入下一級預(yù)處理系統(tǒng)。

　　改進后采樣與前級預(yù)處理系統(tǒng)組成及原理改進后的樣品預(yù)處理系統(tǒng)組成及原理4. 3改進后樣品預(yù)處理系統(tǒng)改進后樣品預(yù)處理系統(tǒng)參 ，接收來自前級預(yù)處理系統(tǒng)處理后的樣品氣，在原甲烷分析儀預(yù)處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在滑流過濾器與轉(zhuǎn)子流量之間，加裝1件半透膜過濾裝置。在常溫常壓下，可以使樣品氣實際露點達到- 45℃，它相當(dāng)于水的體積分數(shù)為100×10 - 6時過程樣品氣濕度。當(dāng)實際樣品壓力控制到小于0. 1 MPa時，也完全可以滿足甲烷分析儀表的技術(shù)要求。半透膜過濾裝置的作用及原理在樣品處理系統(tǒng)中，用Nafion半透膜的目的是為了將汽水從樣品的汽相中分離出來。Nafion半透膜是以水合作用的吸收為基礎(chǔ)來進行工作的。水合作用是一種與水的特殊的化學(xué)反應(yīng)，它不吸收或傳送其他別的化合物。當(dāng)含水的氣體通過Nafion管路時，水蒸汽被管路壁所吸收。而與過程樣品流路相對的管路壁表面的水蒸汽則揮發(fā)掉了。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理：Nafion半透膜管路是封閉在一個有逆流干燥儀表風(fēng)循環(huán)的殼內(nèi)，在經(jīng)過Na2 fion半透膜管路時會有一個持續(xù)的、從濕過程樣品氣到較干燥凈化儀表風(fēng)的濕度梯度。干燥凈化儀表風(fēng)不斷萃取濕過程樣品氣中的水汽。由于水合作用的吸收是一個一級化學(xué)反應(yīng)，因此這個過程會在瞬間完成。在過程樣品氣水含量與干燥凈化儀表風(fēng)水含量相等之前，吸收作用將會持續(xù)存在。由于過程汽相樣品中的水汽在半透膜管路中被吸收，而后汽化在干燥凈化儀表風(fēng)中，因此整個系統(tǒng)的能量不會發(fā)生變化。實際使用中，要保證干燥凈化的儀表風(fēng)持續(xù)供給，一般將干燥凈化儀表風(fēng)流速設(shè)定為濕過程樣品流速的2倍。半透膜過濾裝置應(yīng)用的效果Nafion半透膜過濾裝置的應(yīng)用，完全可以取代原化學(xué)除水裝置，滿足在線分析儀表的技術(shù)要儀表長周期運行的改進出4 mA保持不變；同時在調(diào)節(jié)器輸出50 %～100 %時，AO2對應(yīng)輸出4～20 mA ，AO1輸出保持20 mA不變。這樣就實現(xiàn)了分程調(diào)節(jié)。

　　用常規(guī)儀表只能用方法1和2實現(xiàn)分程調(diào)節(jié)系統(tǒng)，方法3只能采用DCS實現(xiàn)。常規(guī)儀表實現(xiàn)的分程調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)節(jié)器只能輸出1路信號，輸出信號只能串聯(lián)在2臺閥門定位器的輸入端，這樣當(dāng)線路出現(xiàn)故障時2臺閥門都無法調(diào)節(jié)。而DCS的調(diào)節(jié)器可以輸出2路AO信號，分別送給2臺閥門定位器就可以克服常規(guī)儀表的缺陷了，這樣當(dāng)一個線路故障或一個AO點故障等就只能影響1臺調(diào)節(jié)閥，而另外1臺仍舊可以正常工作，提高了系統(tǒng)的安全性。同時由于DCS采用的是第3種方法，用的控制閥和閥門定位器均是標(biāo)準(zhǔn)信號，因而調(diào)校使用維修更換等都很方便。第3種方法無論是用國外的DCS還是國內(nèi)的DCS （如和利時的MACS smartPro等系統(tǒng)） ，都能夠輕松地實現(xiàn)。在TPS中，可以利用其AO點的5段線性化輸出功能，方便實現(xiàn)分程調(diào)節(jié)。當(dāng)DCS的調(diào)節(jié)器輸出0～50 %時，AO1對應(yīng)線性輸出 ，AO2輸出一直是0 不變；當(dāng)DCS的調(diào)節(jié)器輸出50 %～100 %時，AO1輸出一直是100 %）不變，AO2對應(yīng)線性輸出是0～100 %（即4～20 mA）。這樣實現(xiàn)了分程調(diào)節(jié)。當(dāng)然在TPS系統(tǒng)中，還可以利用邏輯點拉調(diào)節(jié)器的輸出，經(jīng)邏輯運算后分別推給2個AO點實現(xiàn)上述功能，也可利用TPS的控制語言CL語言實現(xiàn)此功能。當(dāng)然這兩種功能相對稍復(fù)雜，建議還是用AO點的線性化輸出功能比較方便。

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