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高爐煤氣超低量程硫化氫在線監測系統介紹

   2023-08-29 IP屬地 湖北1208
 

1 概述

       高爐煤氣中所含的硫主要分為有機硫和無機硫兩類,有機硫主要成分有羰基硫、二硫化碳、硫醚硫醇、噻吩等;無機硫主要成分有硫化氫、二氧化硫等。高爐煤氣含硫量及硫分比例與焦炭的硫密切相關,焦炭的全硫、硫形態都可能影響到高爐煤氣硫含量。高爐煤氣精脫硫技術對煤氣中總硫控制應以煤氣燃燒后煙氣中硫達到“超低排放”標準要求為目標。因此如何能夠準確、迅速的測定出H2S含量,也成為煤氣脫硫工藝中的一個重要環節。

       目前高爐煤氣脫硫前H2S含量一般在45mg/Nm³--80mg/Nm³;通過高爐煤氣精脫硫后H2S含量一般在10 mg/Nm³以下,脫硫效果較好的項目現場能達到5 mg/Nm³以下。

國內的H2S的檢測方法有很多,按照其分析原理,主要分為化學法和物理法。這些檢測方法的檢測原理各異,檢測范圍、檢測精度也不相同,所以有必要對這些檢測方法的特點確認適合在高爐煤氣中H2S含量檢測方法。

2 檢測方法介紹

2.1 化學法

      化學法是依據H2S的化學性質,通過一定條件下吸收劑與H2S的化學反應,進行相關計算,從而得H2S含量的測定方法?;瘜W法應用較多,包括碘量法、汞量法、亞甲基藍法等。

      碘量法的檢測范圍較大,可以檢測濃度從0到100%的H2S氣體,但對于低量程的H2S無法準確測量。

      汞量法由于Hg具有明顯的毒性目前應用比較少。

      亞甲基藍法測定范圍較窄,為01~23mg/m3。而且穩定性較差。

      醋酸鉛反應速率法也是H2S測定的常用方法,但是其測定范圍較窄,適用的含量約為01-23mg/m3,該方法適用于含硫天然氣的實驗室分析和在線分析。

2.2 物理法

      物理法是依據H2S的物理特性應用物理原理來確定H2S含量的測定方法,包括色譜法,光譜法,激光法等。

      色譜法和光譜法檢測H2S效果較好,受干擾因素少,分析精度高,結果準確可靠;但是色譜對被測氣體的潔凈程度要求較高,而且測量速度較慢,只有在專業的研究機構和檢測機構應用較多。

      紫外光度法能夠在線檢測混合氣的濃度,,具有良好的準確性和精密度,但是SO2的組分對檢測結果干擾較大,不適用超低量程硫化氫的測量。

      激光法具有響應快速、適用范圍廣精確度和可靠性高、維護量較小等優點,在光程滿足要求的情況下能夠準確測量超低量程的硫化氫,但是CO2會對測量結果造成一定影響,尤其在CO2濃度交高的情況下影響更大。

3 TY-9530EX防爆壁掛式激光硫化氫分析儀介紹

      我司研發生產的TY-9530EX防爆壁掛式激光硫化氫分析儀在可調諧半導體激光光譜吸收技術TDLAS的基礎上采用人工智能算法,升級為MDLAS技術,即多維激光吸收光譜技術,解決了傳統激光目標氣體是ppmv濃度,背景氣是百分比濃度的干擾問題,利用多維建模、空間重構、人工智能算法,能準確測量高爐煤氣中H2S的含量。

4 分析系統外觀

 

4.1 適應工況

取樣距離

≤10m

樣氣含塵濃度

≤200mg/m3

樣氣焦油含量

≤100mg/m3

樣氣壓力

0kPa~500kPa

樣氣溫度

≤200℃

取樣點

適用于天然氣、高、焦爐煤氣中硫化氫氣體濃度分析

4.2 工作條件

環境溫度

4℃-45℃

環境相對濕度

≤85%

供電電源

AC220V 50Hz 200W

信號電纜

RVVP4*0.75mm2 

環境氣壓

海拔低于2500m

空氣流速

≤0.5m/s

工作位置

水平

其他要求

無陽光直接輻射

無強電磁場干擾

無機械振動

4.3 分析單元具體參數

型號

TY-9530EX

安裝位置及方式

預處理柜中,與預處理系統連接。

基本參數:

電源

220-240V 50Hz AC,≤200W

輸出

4-20mA模擬輸出(用于組分含量輸出)或RS485串口信號輸出

人機接口

前面板LED觸摸屏

測量方法

MDLAS(多維激光吸收光譜分析技術)

量程

H2S:0-100 ppmv

分辨率

0.01ppm

主機供電

220VAC±5%,50/60Hz

樣品壓力

0 KPa至150 KPa

響應時間

T90≤1s

重復性

<2% F.S.

樣品溫度

標準:-10℃至60℃

箱體材質

不銹鋼

防爆等級

ExibⅡBT4

防護等級

IP65

環境要求

工作溫度:20~40℃,溫度波動不超過1℃/h

4.4 優點

4.4.1 不受背景氣體的影響

      傳統非色散紅外光譜吸收技術采用的光源譜帶很寬,其譜寬范圍內除了被測氣體的吸收譜線外,還有很多基他背景氣體的吸收譜線。因此,光源發出的光除了被待測氣體的多條譜線吸收外還被一些背景氣體的吸收,從而導致測量的不準確性。 而半導體激光吸收光譜技術中使用的半導體激光的譜寬小于0.001nm,遠小于被測氣體一條吸收譜線的譜寬。如圖2-1所示的“單線吸收光譜”數據。 同時在選擇該吸收譜線時,就保證在所選吸收譜線頻率附近約10倍譜線寬度范圍內無測量環境中背景氣體組分的吸收譜線,從而避免這些背景氣體組分對被測氣體的交叉吸收干擾,保證測量的準確性。

4.4.2 光程多次折返保證測量精度

      激光分析的準備度和激光光程息息相關,TY-9530EX激光硫化氫在線分析儀采用光程多次折返使激光光程達到10m以上,保證測量精度。

4.4.3 多維激光吸收光譜技術解決背景氣干擾問題

      TY-9530EX激光硫化氫在線分析儀在TDLAS的基礎上采用人工智能算法,升級為MDLAS技術,即多維激光吸收光譜技術,解決了傳統激光目標氣體是ppmv濃度,背景氣是百分比濃度的干擾問題,利用多維建模、空間重構、人工智能算法,能準確測量煤氣中H2S的含量。

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