红外在线分析仪在气化炉的应用

赵刚(金陵石化，江苏 南京 210000)

红外在线分析仪在气化炉的应用

赵刚(金陵石化，江苏 南京 210000)

全文介绍了中红外分析仪的工作原理及特点，重点介绍了甲烷分析仪的使用并维修方案。

1 装置情况

中石化金陵分公司的水煤浆气化装置在2005年9月投产。该煤化工装置用纯氧，煤，石油焦作为原料，主反应为采用德士古先进的的煤浆加压气化技术，生成一氧化碳，氢气等产品经过洗涤塔处理后送往后续工段,灰渣经液态排渣方式处理。

水煤浆气化工艺中合成气的成分组成是工艺控制的主要参数，是气化炉运行好坏的重要标志，为所有气化工程所重视。通过测量洗涤塔出口合成气中甲烷等气体的含量，可以对气化炉运行状况进行掌握，监控气化炉操作。甲烷分析仪（0～2000ppm）生产厂家：ABB型号：EL3060。

2 表原理及基本情况

2.1 分析表简介

在线分析表指安装于生产工艺流程里，对被测介质参数和介质成分进行自动连续测量的仪表统称。

2.2 主要性能指标

第一类性能指标和仪表的工作条件和工作范围有关。工作条件包含样品条件，环境条件，供电供气要求，仪表的防护等级及防爆性能等。工作范围指测量范围，测量对象等。第二类指标有灵敏度，响应时间，检出限，线范围，稳定性，分辨率，重复性，准确度等。

2.3 红外表的原理

由于各分子具有不同的能级，除了对称结构的无极性双原子分子和单原子惰性气体以外的有机和无机多原子分子物质在红外线区都有特征波长和对应的吸收系数。红外分析仪是使红外线（一般波长范围在2～12μm之内）通过装在一定长度容器内的被测气体，然后测定通过气体后的红外线辐射强度I0，依据朗伯-比尔吸收定律：

I=I0e-kcl；式中：

I0—射入被测组分的光强度；

I—经被测组分吸收后的光强度；

k—被测组分对光能的吸收系数；

c—被测组分的摩尔百分浓度；

l—光线通过被测组分的长度（气室长度）。

当被测组分很低时，或kcl值很小时，上式可近似为线性关系，即

I=I0（1-kcl）。

对于1台制造好了的红外线分析器,其样气组分已定亦即K一定,I一定,L一定,那么I0只决定于气体中甲烷组分的浓度,直接或间接地测出I0,便可知道样气组分中甲烷的浓度。

气化几款红外分析仪为中红外线；波长范围为2.5-25um；量子跃迁类型为分子振动；光学分析方法采用中红外光谱法。红外线经过被测样品前后所产生的能量差采用检测器检测。常用的三种检测器为微流量，半导体，薄膜电容检测器。

3 常见故障现象：

3.1 气室污染

常见故障主要发生在测量气室污染：

（1）测量数据波动大-检查测量气室；

（2）测量数据产生偏移过大报警-检查测量气室；

（3）无法标定零点、量程-检查测量气室。

3.2 光源老化

ABB红外光源采用的是陶瓷光源，寿命长，一般使用10年以上。

3.3 表其他故障现象

（1）无模拟输出信号-检查模拟输出板；

（2）显示屏黑屏-检查电源；

（3）温度报警，达不到设定温度-检查温度控制板；

（4）切光轮卡死报警-检查切光轮；

（5）测量温度显示195度-检查温度控制板、AMC。

EL3060主板出问题可能性不大，但在温度控制板上有坏的维修经验。

在分析仪使用十年以上可能出现检测器老化现象，主要的故障是测量数据波动大。

4 故障处理：

4.1 气室处理

气室污染ABB双通道测量气室（673659）分能修复和无法修复两种情况；

根据测量气室的污染程度，分为可清洗干净或更换测量气室。

清洗维修步骤：拆下测量气室，将无水乙醇或者丙酮清洗灌入测量气室进行清洗，根据清洁程度分多次灌入、吹出。最后使用仪表风吹干测量气室。安装测量气室。

4.2 光路调整

使用TCT调试软件对光路进行微调，具体操作为重点调节参比光路的偏心遮光片（也称光闸、挡光板），用来变化参比光路中的光线通过量，使参比、测量两光路的光能量相等。

在调整光路平衡时，需在表测量气室中通入零点标样气。作用为调节装在检测器上的遮光板位置，通过改变遮光板位置，可以调节红外光到达检测气室里光能量的大小（即光强度大小），目的是使测量，参比的两束红外光辐射强度相等。当往表的测量气室里通入零点标样气（N2）的情况下，检测器的所收集的输出信号为最小值，也就标志光路调整达到平衡。

根据提示通入高纯氮气，调整光圈测量测量原值到最小。之后点击确认即可。

4.3 相位调整

相位调整又称同步切光调整，目的使切光片同时露出或同时遮挡两个光路，操作为通过对切光片的轴心位置的调节，使它位于两束光线的对称点上。这样做的目的是使两光路在检测器的气室两侧窗口处形成的光面积相等。当通入适量的零点样气到分析表的测量气室后，检测器输出电流信号表现为最小，这时也就意味着相位已调整完毕。

4.4 基础校验

根据提示分别通入高纯氮气和标准气。以上调整完成后数据即可恢复正常。反复通入高纯氮气和量程气验证。

5 结语

在表的技术把关，维护和维修中，南京三磊电气有限公司提供了强有力的支持。红外分析仪维护保养维修是个精密的工程，具有测量范围宽，灵敏度高，精度高，反应快，抗干扰强等优点，让红外分析仪发挥更好更稳定的作用是我们一直在努力的目标。

[1]仪表工试题集在线分析仪表分册，王森，符青灵，化学工业出版社.

[2]红外分析仪在水煤浆气化工艺中的应用，潘文杰，仪器仪表用，2014年1期36-37页.

[3]甲烷红外分析仪预处理系统在制氢装置中的应用，谢聃，刘军华，石油化工自动化2006年1期102-104页.