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高炉煤气分析为什么应该采用工业色谱仪

1.背景组分干扰误差

单组分分析仪在使用中,还另外有一个背景组分干扰误差,在一些场合这个误差是很大的,甚至可达基本误差的数倍。这个误差在制造厂的技术文件没有提及,一般用户也不知道这个误差的存在。

单组分分析仪是基于被测组分的某一物理特性、与样品中其它组分的该物理特性、有较大差异的原则,选择检测器进行检测的,通常检测H2采用热导分析仪,检测CO、CO2采用红外或激光分析仪。

单组分分析仪工作时,样品中各组分是同时进入检测器的,因而检测器实际检测的、并不是被测组分的某一物理特性,而是混合组分的某一物理特性。很明显,即使被测组分不变,只要背景组分的组成发生变化,仪器的输出就会变化。

背景组分干扰误差,对单组分分析仪是不可避免的。它的大小是由检测器的选择性、背景组分的组成以及它们变化程度所决定的。


2.工业色谱仪不存在背景组分干扰误差

工业色谱仪工作时,是用色谱柱将样气中的各组分分开,再逐一进入检测器检测,仪器检测某组分时,检测器中没有样气中的其他组分存在,也就不存在背景组分干扰误差。工业色谱仪在实际使用时的误差,与技术文件中的规定是相符的。正因为如此,仅为对一个涉及安全或者工艺中十分重要的组分,而采用工业色谱仪分析的案例,也屡见不鲜。


3.国外情况

国外知名的分析仪器厂家,都能提供各种类型的分析仪器,它们会根据使用场合及仪器的特性,向用户推荐应当使用的仪器。据我们所知:国外各大分析仪器厂家,对高炉煤气分析,都推出工业色谱仪,而不是单组分分析仪器。


4.采用单组分分析仪器时存在的问题

H2的分析。

H2含量可以反映炉壁是否漏水,它是高炉生产的安全指标。H2是采用热导分析仪分析的,因为热导检测器的选择性差,因而背景组分干扰误差大。这也是ABB公司有关热导检测器的数十种应用,都是用于测量两元组分中的一种,唯一例外是测量空气中的氢含量,空气的组成是不变的,实质上这还是测量两元组分中的一种。

CO、CO2的分析。

CO、CO2的含量决定了煤气利用率,它是监控高炉生产的重要的指标。国内一些激光分析仪厂家,声称激光分析仪无背景组分干扰误差,这是不对的。红外或激光分析仪,是利用一些物质、有红外特征吸收的原理工作的,由于有红外特征吸收的物质较少,因而其选择性较好。

红外特征吸收,不是只吸收特定波长的的红外光,而是对特定波长的红外光吸收最强,离开这个波长吸收就逐渐减弱,形成一个吸收峰。这类检测器选择性较好,是指当背景组分不含有:CO、CO2CH4C2H4NH3NO、SO2H2O等组分时,背景组分干扰误差很小,一般可以忽略不计。但是,当样气中同时含有CO、CO2时,情况就不是这样了,这时检测器反映的是CO、CO2红外吸收的综合值,因而其背景组分干扰误差较大。

对分析CO2的激光分析仪,即使将发射的激光波长,调制得与CO2的某特定吸收波长完全一样,CO还是会吸收这个波长的红外光,更何况这两个组分的几个特定吸收波长,都是很接近的。

在高炉生产中,CO、CO2含量变化的方向是相反的,即CO2含量增加时,CO的含量就会减少,CO2含量升高、使红外吸收增加,同时背景组分CO含量下降、又使红外吸收减弱,从而减小检测器输出应当有的改变。同理,分析CO的激光分析仪,由于背景组分CO2的存在,也减小了检测器输出应当有的改变。这个结果直接导致了:煤气利用率看起来“很稳定”,而实质却是掩盖了高炉炉况的变化,从而没有真实的反映炉况。


5.其他

取样点。在重力(旋风)除尘器出口处取样,能更好的反映炉况。在水洗、布袋除尘之后采样,除了滞后外、当炉况有变化时,在样气长距离传输过程中,同一组分含量高的区段,会向含量低的区段扩散,从而不能更真实的反映炉况。

分析周期等。单组分分析仪的输出是连续的,工业色谱仪的输出是周期性更新的,我们仪器分析高炉煤气时,分析周期是2分钟,这完全可以满足高炉生产的要求。

工业色谱仪还可以分析N2的含量,接近于完成高炉煤气的全分析,分析数据更加可靠。