가스 샘플링 사전 처리 시스템

1. 시스템 개요

가스 샘플링 사전 처리 시스템기체 샘플링 지점과 분석 기기 사이를 연결하는 중요한 부분으로, 원시 기체 샘플에서 분석 결과에 방해가 되거나 기기를 손상시키는 불순물 성분 (예: 미세먼지, 수분, 부식성 기체, 응축액 등) 을 제거하는 동시에 전송 과정 중 샘플의 대표성, 안정성 및 완전성을 보장하고, 분석 기기가 정확하고 신뢰할 수 있으며 장기적으로 작동하고 진실하고 효과적인 데이터를 제공할 수 있도록 하기 위한 것이다.이 시스템은 환경 모니터링, 산업 프로세스 제어, 안전 검사, 과학 연구 실험 등 분야에 광범위하게 응용되며 가스 분석 프로세스에 필요한 중요한 구성 부분입니다.

2. 핵심 기능과 목표

1. 샘플 수집 및 전송: 샘플링 프로브 또는 샘플링 펌프를 통해 대상 환경 또는 공정 파이프에서 대표적인 가스 샘플을 추출하고 전용 전송 파이프라인을 통해 샘플을 사전 처리 장치 및 후속 분석 기기로 전송합니다.전송 과정은 샘플의 원래 특성을 유지하기 위해 샘플 손실, 흡착, 확산 및 온도 변화를 최소화해야합니다.

2. 미세먼지 제거: 필터 (예: 소결 금속 필터, 필터 필터 등) 를 이용하여 기체 중의 분진, 연기, 에어로졸 등 고체 미세먼지를 효과적으로 제거하고, 기기 흐름, 마모 부품 또는 오염 센서를 막지 않도록 하며, 분석 통로가 원활하게 통하도록 확보한다.

3. 수분 제거: 냉각 제습 (예: 반도체 냉각, 압축기 냉각), 흡착 건조 (예: 실리콘, 분자체,나피온은관) 등 방법은 견본기체의 습도를 낮추고 수분이 분석기기 (예를 들면 적외선분석기, 전기화학센서) 의 검측정밀도에 영향을 주지 않도록 하며 응축수로 인해 관로가 막히거나 기기가 파손되는 것을 방지한다.

4. 간섭 구성 제거: 시료에 존재할 수 있는 특정 간섭 가스 성분에 대해 화학적 흡수 (예: 선택적 흡수제), 촉매 전환 (예: 전환로가NOx는으로 전환아니요), 삼투막 분리 등 기술 수단을 선택적으로 제거하거나 전환시켜 목표 분석물 측정에 대한 방해를 제거한다.

5. 온도 및 압력 제어: 분석 기기의 요구사항과 샘플 특성에 따라 미리 처리된 샘플 가스에 대해 온도 조절(예를 들어 가열 보온 방지 응축, 냉각)과 압력 안정(예를 들어 안정 밸브, 흐름 제한 공판)을 실시하여 샘플이 적합한 상태로 분석 기기에 들어가도록 확보한다.

6. 트래픽 제어 및 조정: 유량계, 유량 컨트롤러 등 부품을 통해 분석 기기에 들어가는 샘플 가스 유량을 정확하게 제어하고 기기의 유량에 대한 요구를 만족시키며 분석 결과의 정확성과 중복성을 확보한다.

7. 시스템 보호 및 상태 모니터링: 일부 고급 시스템은 또한 자체 보호 기능 (예를 들어 과압 보호, 초온 보호) 과 운행 상태 모니터링 기능 (예를 들어 필터 막힘 경보, 유량 이상 경보, 온도 압력 이상 경보) 을 갖추어 조작자가 제때에 문제를 발견하고 처리하여 시스템의 연속적이고 안정적인 운행을 보장한다.

3. 주요 구성 단위

1. 샘플링 프로브/샘플링 총: 샘플링 지점에 직접 삽입하여 가스 샘플을 채취하며, 일반적으로 세라믹 필터, 금속 필터와 같은 초급 필터 장치가 있어 큰 입자 먼지를 제거하며, 일부 고온 환경용 샘플링 프로브는 가열 기능을 갖추고 있어 샘플이 응축되는 것을 방지한다.

2. 샘플링 펌프: 특히 샘플링 지점의 압력이 낮거나 장거리 전송이 필요한 경우 샘플 가스의 흐름에 동력을 제공합니다.샘플링 요구에 따라 격막펌프, 연동펌프, 터빈펌프 등 다른 유형을 선택할 수 있다.

3. 전송 파이프라인: 샘플링 프로브와 사전 처리 유닛을 연결하는 파이프, 재료는 일반적으로 폴리테트라 플루오로에틸렌, 스테인리스 스틸과 같은 불활성 재료를 선택하여 샘플의 흡착을 줄입니다.응축이 쉽거나 반응하기 쉬운 샘플의 경우, 전송 파이프라인은 항상 열을 동반하여 보온해야 한다.

4. 기본 필터/정밀 필터: 기체 중의 미세한 입자를 한층 더 제거하여 후속 정밀 부품을 보호한다.필터 재질과 정밀도는 미세먼지 특성에 따라 선택한다.

5. 제습 장치：

o냉각기/콘덴서: 압축기 냉각 제습기, 반도체 냉각 제습기와 같은 가스 중의 수분을 냉각하여 분리한다.

o건조기: 건조제 (예: 변색 실리콘, 분자체) 를 이용하여 수분을 흡착하고, 쌍탑이 교대로 작동하는 온라인 건조기와 일회용 건조관 등의 형식이 있다.

o나피온은건조관: 선택적 침투 원리를 이용하여 목표 기체의 성분을 손실하지 않는 전제하에 수분을 제거하며, 특히 미량 분석에 적합하다.

6. 가스 사전 처리 모듈: 탄화수소 제거 장치, 황산화물 흡수 장치, 오존 발생기 (일부 환원성 가스 처리용) 등 특정 산업 또는 특정 오염 물질에 대한 전용 처리 모듈.

7. 온도 제어 장치: 샘플링 파이프라인, 프로브, 일부 사전 처리 부품을 가열하고 보온하기 위한 가열 벨트, 보온층, 온도 제어기 등을 포함한다.

8. 유량 및 압력 제어 장치: 감압 밸브, 안정 밸브, 핀 밸브, 품질 유량계(MFC는), 로터 유량계, 흐름 제한 공판 등으로 구성되어 있으며, 시료 가스의 압력과 유량을 조절하고 안정시키는 데 사용된다.

9. 밸브 및 전환 장치: 전자기 밸브, 공기압 밸브 등은 흐름 전환 (예를 들어 자동 측정, 반취, 방통) 을 실현하는 데 사용된다.

10. 제어 및 디스플레이 장치：PLC는컨트롤러, 터치스크린, 디지털 계기 등 파라미터 설정, 시스템 운행 상태 모니터링, 경보 등에 사용된다.

4. 설계와 모델 선택 원칙

1. 샘플 대표성: 사전 처리 시스템의 설계는 먼저 대표적인 원시 샘플을 채취할 수 있도록 보장해야 하며, 샘플링 지점의 선택, 샘플링 방식의 설계는 매우 중요하다.

2. 목적성 및 적합성: 시료 기체의 성질(성분, 농도, 습도, 온도, 압력, 부식성, 먼지 함유량 등), 분석 목표물 및 선택한 분석 기기의 특성 요구에 따라 예처리 시스템의 목적성 설계와 부품 선형을 진행한다.

3. 효율성 및 신뢰성: 사전 처리 단위는 대상 분석물의 손실을 방지하면서 방해물을 효율적으로 제거할 수 있어야 합니다.시스템 부품은 품질이 믿을 만하고 성능이 안정적인 제품을 선택하여 장기 운행의 신뢰성을 확보해야 한다.

4. 낮은 서비스 및 운영 편의성: 성능 요구 사항을 충족하는 전제하에 시스템 구조를 최대한 간소화하고 유지보수 작업량을 줄여야 하며 조작 인터페이스는 간결하고 직관적이며 일상적인 조작과 유지보수에 편리해야 한다.

5. 보안: 유독유해, 인화성, 폭발성 가스가 함유된 샘플링 장소에 대해 시스템 설계는 폭발 방지 설계, 누출 검측, 배기가스 처리 등 안전 요소를 충분히 고려해야 한다.

6. 경제성: 기술 요구 사항을 충족하는 토대에서 장비 구입 비용, 운영 비용 (예: 소모품 교체, 에너지 소비) 및 유지 보수 비용을 종합적으로 고려하여 가격 비율을 선택하는 방안.

7. 호환성 및 확장성: 사전 처리 시스템은 후속 분석 장비와 잘 호환되어야 하며 향후 가능한 기능 확장 요구 사항을 고려해야 합니다.

5. 응용장면

1. 환경 공기 자동 모니터링: 대기 중의SO₂、NO₂、CO는、O₃、PM₂.₅、VOC등 오염물은 샘플링 예처리를 진행한다.

2. 고정 오염원 폐기 모니터링: 발전소, 시멘트 공장, 화학 공장, 철강 공장 등에서 배출되는 연기 중의 오염물 (분진,SO₂、NOx는、CO는、HCl은、HF、VOC등)에 대한 샘플링 분석 전 처리

3. 공업 과정 가스 분석: 화학 공업, 석유, 야금, 전자 등 공업 생산 과정에서 공정 가스 성분에 대해 온라인 모니터링을 실시하여 공정 매개 변수를 최적화하고 제품의 품질과 안전 생산을 확보한다.

4. 실내 공기 품질 모니터링: 실내 공기 중의 포름알데히드,TVOC는, 벤젠계 물질 등은 샘플링 예처리를 진행한다.

5. 자동차 배기가스 검사: 자동차 배기가스의 오염물을 샘플링하고 미리 처리한다.

6. 과학 연구 실험: 각종 실험실 가스 분석 연구에서 샘플의 전처리.

7. 응급 모니터링 및 누출 모니터링: 돌발 환경 사건이나 산업 누출 사고 현장의 가스를 신속하게 샘플링하고 미리 처리하여 응급 의사 결정에 데이터 지원을 제공합니다.

가스 샘플링 사전 처리 시스템의 성능은 가스 분석 데이터의 품질과 직결되며, 설계가 합리적이고 잘 작동하는 사전 처리 시스템은 정확하고 신뢰할 수 있는 분석 결과를 얻는 전제와 보장이다.실제 응용에서는 구체적인 상황에 따라 세밀한 방안 설계와 엄밀한 시스템 통합을 진행해야 한다.