가스 검측 샘플링 사전 처리 시스템

1. 시스템 개요

가스 검측 샘플링 사전 처리 시스템기체 샘플링 지점과 분석 기기 사이를 연결하는 관건적인 부분으로, 그 주요 기능은 채집된 원시 기체를 물리 또는 화학 처리하고, 교란 성분을 제거하고, 기체 상태를 조절하며, 분석 기기에 진입한 기체가 기기 검측 요구에 부합하도록 확보함으로써 분석 결과의 정확성, 신뢰성 및 안정성을 높이는 것이다.이 시스템은 환경 모니터링, 산업 프로세스 제어, 과학 연구 실험, 의료 건강 등 여러 분야에 널리 응용되며 가스 분석 데이터의 질을 보장하는 중요한 구성 부분입니다.

2. 시스템 구성 및 각 부분 기능

(1) 샘플링 단위

샘플링 유닛은 시스템이 측정 대기 가스 환경과 직접 접촉하는 부분으로, 대상 가스를 샘플링 지점에서 추출하거나 시스템으로 수집하는 역할을 한다.

1. 샘플링 프로브/샘플링 튜브: 온도, 습도, 분진 함량, 부식성 등 다양한 샘플링 환경과 가스 특성에 따라 적합한 재질 (예: 스테인리스강, 폴리테트라플루오로에틸렌, 유리 등) 과 구조를 선택한다.예를 들어, 고온 연도 가스 샘플링에서는 냉각 외투가 달린 금속 샘플링 프로브를 자주 사용합니다.청정 가스 샘플링에서는 간단한 유리 또는 석영 샘플링 튜브를 사용할 수 있습니다.샘플링 프로브의 설계는 기류에 대한 방해를 최소화하고 대표적인 기체 샘플을 채취할 수 있도록 해야 한다.

2. 샘플링 펌프: 동력을 제공하여 기체 샘플을 샘플링 지점에서 후속 처리 단위로 수송한다.시스템에 필요한 유량, 압력 및 가스 성질에 따라 적절한 샘플링 펌프 유형을 선택합니다(예: 격막 펌프, 웜 펌프, 스핀 펌프 등).샘플링 펌프의 유량 안정성과 음압 능력은 핵심 성능 지표로 샘플링 효율과 샘플 대표성에 직접적인 영향을 미친다.

3. 흐름 제어 및 계량 장치: 품질 트래픽 컨트롤러 (MFC는), 로터 유량계, 비누막 유량계 등은 샘플링 기체의 유량을 정확하게 제어하고 측정하는 데 사용된다.안정적인 샘플링 트래픽은 분석 결과의 반복성을 보장하는 중요한 요소이며 정량 분석에도 편리합니다.

(2) 사전 처리 장치

예비처리단위는 시스템의 핵심으로서 부동한 기체견본의 특성과 분석요구에 비추어 여러가지 처리기술을 채용하여 교란요소를 제거한다.

1. 필터 장치: 가스 중의 미세먼지 (분진, 에어로졸 등) 를 제거하는 데 쓰인다.흔히 사용하는 필터로는 금속소결필터, 유리섬유필터, 폴리테트라플루오로에틸렌필터 등이 있다.필터의 선택은 필터 효율, 공경 크기, 내온성과 내부식성을 고려해야 하며, 정기적으로 교체하거나 세척하여 막힘이 유량과 필터 효과에 영향을 주지 않도록 해야 한다.

2. 습기 제거/건조장치: 가스 중 수분 함량이 너무 높으면 분석 기기나 검사 결과에 방해가 될 수 있습니다 (예를 들어 센서를 손상시키거나 응축을 일으키거나 일부 가스 성분에 영향을 주는 흡착 또는 반응).일반적인 방법은 다음과 같습니다.

o냉각 제습: 반도체 냉각 또는 압축기 냉각을 통해 기체를 이슬점 이하로 냉각하여 수분을 응축시켜 석출하여 대량, 고습도 기체에 적용하지만 일부 물에 쉽게 용해되는 기체 성분 손실을 초래할 수 있다.

o흡착 건조: 건조제 (예: 실리콘, 분자체, 염화칼슘, 오산화이린 등) 의 흡착작용을 이용하여 수분을 제거한다.흡착제는 일정한 흡착 용량을 가지고 있어 정기적으로 재생하거나 교체해야 한다.낮은 이슬점의 요구에 대해서는 늘 쌍탑전환흡착건조를 채용하여 련속적인 작업을 실현한다.

3. 제수 (화학법)/脱水: 특정 장소에서는 농황산과 같은 화학 시약을 사용하여 수분을 흡수 할 수 있습니다 (그러나 강한 부식성과 특정 가스에 대한 흡수에 유의해야합니다.).

4. 방해 제거 가스 성분 장치: 시료에 목표 분석물에 방해가 되는 다른 가스 성분이 포함되어 있으면 선택적으로 제거해야 합니다.예:

o선택적 흡착제: 활성탄이 유기 증기를 흡착할 수 있다면, 호갈라트제는 산소 (특정 조건에서), 알칼리성 흡수제 (예:NaOH는) 산성 가스 제거 가능 (CO₂、SO₂、HCl은등), 산성 흡수제 (예:H₂SO₄) 알칼리성 가스 제거 가능 (NH₃등).

o촉매 전환 장치: 촉매를 이용하여 방해 기체를 무해하거나 방해하지 않는 물질로 전환시킨다.예를 들어, 전환로를 사용하면NO₂으로 전환아니요또는 특정 촉매에 의해 특정 유기 간섭물을CO₂화H₂O。

5. 가열 및 보온 장치: 샘플링 및 전송 중에 가스 내의 높은 비등점 구성 응축 또는 온도 저하로 인해 반응하기 쉬운 일부 구성 요소가 변화하는 것을 방지하기 위해 샘플링 파이프라인과 일부 사전 처리 부품을 가열하고 보온해야 합니다.예를 들어, 담배 연기에서VOC일반적으로 전체 온도 (예:120℃또는180℃) 응축 손실을 방지합니다.

6. 리치 및 농축 장치: 측정할 기체의 성분농도가 분석기구의 검측보다 낮을 경우 목표의 성분에 대해 부집농축을 진행해야 한다.상용 방법에는 고체 흡착제 흡착이 있다-열탈부, 저온 냉계 농축 등.예를 들어, 대기 중의 흔적VOC의 분석은 일반적으로 사용됩니다.Tenax는등 흡착제가 풍부해지다.

(3) 전송 장치

사전 처리된 청정 가스를 안정적이고 손상 없이 분석 기기로 수송하는 역할을 한다.

1. 전송 파이프라인: 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 화학 불활성, 흡착성이 작고 밀폐성이 좋은 재료를 선택해야 합니다 (PTFE는파이프, 스테인리스 파이프 등.파이프라인은 가능한 한 짧게, 죽은 부피를 줄이고, 전송 과정에서 기체의 흡착, 해석 또는 반응을 피해야 한다.가열 전송이 필요한 기체에는 반열 파이프라인을 사용해야 한다.

2. 안정 압력 안정 흐름 장치: 분석기기에 들어가기 전에 때로는 기체의 압력과 유량을 더욱 안정시켜 기기가 조건에서 작동하도록 확보해야 한다.

(4) 제어 및 모니터링 단위

자동화 수준이 높아짐에 따라 현대가스 샘플링 사전 처리 시스템일반적으로 제어 및 모니터링 유닛을 갖추고 있습니다.

1. 센서: 온도 센서, 습도 센서, 압력 센서, 액위 센서 (응축수 감지용) 등 실시간으로 시스템의 각 핵심 부위의 운행 파라미터를 모니터링한다.

2. 컨트롤러: 예PLC는(프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러), 단편기, 공업 제어 컴퓨터 등은 센서가 피드백한 정보에 근거하여 각 실행 부품 (예를 들면 샘플링 펌프의 작동 정지, 유량 컨트롤러의 조절, 가열 장치의 스위치, 경보 장치의 트리거 등) 을 자동으로 제어하여 시스템의 자동화 운행과 고장 진단을 실현한다.

3. 디스플레이 및 경보 장치: 시스템 작동 상태 매개 변수 (유량, 온도, 압력, 습도 등) 와 고장 정보를 표시하고 유량 한도 초과, 필터 막힘, 온도 이상, 가스 공급원 압력 부족 등 이상 상황이 발생할 때 소리, 빛 경보 신호를 발신하여 작업자에게 주의를 주고 시시각각 처리한다.

3. 시스템 설계 원칙

1. 샘플 대표성: 시스템 설계는 채집된 기체 샘플이 샘플링 지점의 기체 구성과 농도를 진실하게 반영할 수 있도록 보장하고, 샘플링 과정 중의 오염, 손실 또는 구성 변화를 피해야 한다.

2. 목적성: 측정할 기체의 성질 (조분, 농도, 온도, 습도, 압력, 먼지 함유량, 부식성 등) 과 분석기기의 요구에 따라 적합한 예처리기술과 장치를 선택하여 목표가 있도록 한다.

3. 효율성: 사전 처리 프로세스는 간섭 요소를 신속하고 효과적으로 제거하고 가능한 한 샘플 처리 시간을 단축하며 시스템에서 샘플의 체류를 줄일 수 있어야 합니다.

4. 안정성 및 신뢰성: 시스템의 각 부품은 품질이 믿을 수 있는 제품을 선택하고 합리적인 공정 절차를 설계하여 장기적이고 안정적인 운행을 확보하고 유지보수량을 줄여야 한다.

5. 자동화 및 지능화: 조건이 허락하는 상황에서 시스템의 자동화 정도를 최대한 높이고 무인 당직, 자동 샘플링, 자동 처리, 데이터 자동 기록 및 전송을 실현하여 작업 효율과 데이터 신뢰성을 높인다.

6. 보안: 유독, 유해, 인화성, 폭발성 가스의 샘플링에 대해 시스템은 양호한 밀봉성과 안전 보호 조치를 갖추어야 하며, 가스 누출로 인한 인명 피해 또는 환경 오염을 방지해야 한다.

7. 서비스 용이성: 시스템 구조는 운영, 유지 보수 및 점검이 용이해야 하며 핵심 부품은 교체가 용이해야 합니다.

4. 응용분야

1. 환경 공기 품질 모니터링: 대기 중의SO₂、NOx는、CO는、O₃、VOC、PM2.5의、PM10은등 오염물은 샘플링과 예처리를 진행한다.

2. 고정 오염원 폐기 모니터링: 예를 들어 발전소, 화학 공장, 철강 공장 등이 배출하는 연도 가스 중의 오염물에 대한 모니터링.

3. 공업 과정 가스 분석: 석유 화학 공업, 야금, 반도체, 식품 발효 등 공업 생산 과정에서 공정 가스 성분에 대해 온라인 모니터링을 진행하여 생산 공정을 최적화하고 제품 품질과 안전 생산을 확보한다.

4. 실내 공기 품질 모니터링: 실내 공기 중의 포름알데히드, 벤젠계 물질,TVOC는、CO₂기다려.

5. 과학 연구 실험: 실험실 가스 분석 기기에 요구에 부합하는 샘플 가스를 제공한다.

6. 의료 분야: 마취 가스 모니터링, 호출 가스 분석 등.

7. 응급 모니터링: 돌발 환경오염 사건이나 사고 현장의 유독 유해 가스에 대해 신속한 샘플링과 예처리 분석을 실시한다.

가스 검측 샘플링 사전 처리 시스템의 성능은 가스 분석 데이터의 품질과 직결되므로 설계, 모델 선택, 설치 및 운영 유지 보수 과정에서 각종 영향 요소를 충분히 고려하고 구체적인 응용 장면과 분석 요구에 따라 최적화 배치를 하여 시스템이 장기적으로 안정적이고 신뢰할 수 있도록 확보해야 한다.