在线分析仪器与分析系统设计与应用

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1、在线分析仪器及分析系统设计与应用技术讲座第二部分(6)第一讲在线分析系统概述第二讲样气取样处理系统第三讲分析系统设计应用主讲人朱卫东2011年在线气体分析系统设计与工程应用技术(第二部分)第一讲在线分析系统概述第二讲样气取样及处理系统第三讲在线分析系统设计、集成与应用第四讲CEMS的烟气参数监测分析技术第五讲烟气脱硫脱硝CEMS的设计应用第六讲在线分析系统在石化行业的应用第一讲在线分析系统概述1.1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温度T压力P流量F物位L成分量A在线分析仪器的发展

2、现场取样离线分析工业过程控制对成分量需求分析仪器自动化可靠性提高在线分析仪器原位分析抽取分析流程在线分析举例：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。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器（on-line），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；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

3、装在现场的过程分析仪器（in-line）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。国产在线气体分析仪器的发展回顾二十世纪五十年代到六十年代初期二十世纪六十年代中期到七十年代二十世纪八十到九十年代二十一世纪以来1957年国产热导式CO2分析仪产出。为满足工业发展及国防需求国产仪器陆续产出H2/CO/SO2、NH3,以及O2和红外等气体分析仪，国内组建一批分析仪器厂。1965年国产工业气相色谱仪产出，1974年第二代工业色谱仪产出。七十年代国产分析仪器行业形成体系。批量产出光学（红外）、电化学、

4、电导、热学、顺磁氧、色谱等系列在线分析仪器。七十年代后期引进国外先进分析仪器技术并国产化。1984年国产工业质谱仪，用于8312等重点工程。国产在线分析仪器通过科技创新及引进消化吸收，实现了产品更新换代。七五、八五期间，通过科技攻关及引进吸收，在线分析系统得到发展。九十年代改革开放，国企改制，民企得到新发展。2000年以来，在线分析仪器及分析系统行业得到大发展。目前已有数百家分析仪器公司，涌现一批上规模的民企和国企。在线分析工程技术开始得到推进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、

5、安全监测等领域得到广泛应用。对流程工业的安全生产、产品质量、节能降耗和污染减排等发挥了重要作用。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、其他相关检测参量及自动化技术等组合的分析系统。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。1.2在线分析系统的分类与基本组成1.2.1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的分类相似。按照在线分析仪器是否通过取样

6、分析被分为：取样式在线分析系统及非取样式在线分析系统；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；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。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非取样式在线分析系统原位式在线分析系统正压式取样分析系统遥测法在线分析系统参数监测法分析系统抽取式取样分析系统图1-1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图1-2抽取式分析系统分类框图抽取式分析系统直接抽取法稀释抽取法冷/干法热/湿法烟道内

7、稀释法烟道外稀释法紧密耦合法1.2.3原位式在线分析系统的分类原位式在线分析系统被分为点测量在线分析系统和线测量在线分析系统。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。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。又分为单光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（CEMS）。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

8、各种类型。而环境监测领域的CEMS的组成类型也差不多。但CEMS的基本组成，已有国家标准明确规范。目前CEMS是我国在线分析系统中唯一有明确标准规范的分析系统。CEMS的系统组成框图参见下图。环境监测领域标准规定的CEMS组成示意图1.3．在线气体分析系统的基本组成1.3.1在线气体分析系统的基本组成概述在线气体分析系统的的基本组成按照取样式和非取样式分类而不同。取样式分