온라인 가스 사전 처리 시스템

1. 시스템 개요

온라인 가스 사전 처리 시스템산업 프로세스 분석, 환경 모니터링, 과학 연구 실험 등 분야에서 매우 필요한 핵심 구성 부분으로, 그 주요 기능은 공정 파이프라인이나 환경에서 채취한 원시 가스 샘플에 대해 일련의 물리 및 화학 처리를 진행하여 교란 성분을 제거하고 가스 상태 (예: 온도, 압력, 유량) 를 조절하여 샘플이 후속 분석 기기 (예: 가스 크로마토그래프, 질량 분광기, 적외선 가스 분석기, 레이저 가스 분석기) 의 엄격한 데이터 안정성 요구 사항과 안정성을 확보하는 것이다.이 시스템은 분석 결과의 품질과 분석 기기의 사용 수명에 직접적인 영향을 미치며 연속, 온라인, 정확한 모니터링을 실현하는 전제 보장이다.

2. 핵심 기능과 역할

1. 샘플 수집 및 전송: 적합한 샘플링 프로브를 통해 대상 가스 소스 (예: 파이프, 반응 솥, 대기 환경) 에서 대표적인 샘플을 채취하고 보온 또는 반열 샘플링 파이프라인을 통해 샘플을 사전 처리 유닛으로 수송합니다.샘플링 프로브는 막힘 방지, 부식 방지, 고온 방지 등의 특성을 고려해야 하며, 샘플링 파이프라인은 샘플의 전송 과정 중의 손실, 흡착 또는 변질을 피해야 한다.

2. 여과 정화: 가스 샘플의 고체 미세먼지 (예: 분진, 연기), 액체 안개 방울 (예: 물안개, 기름안개) 및 분석 기기에 손상을 입히거나 분석 결과를 방해할 수 있는 유해 화학 성분 (예: 부식성 가스, 수증기, 고비점 유기물 등) 을 제거합니다.흔히 사용하는 여과 정화 부품에는 정밀 여과기, 필름 여과기, 흡착 함정 (예: 활성탄, 분자체, 실리콘) 등이 포함된다.

3. 온도 제어: 시료 가스를 가열 또는 냉각하여 분석 기기의 적절한 작동 온도에 도달시킵니다.예를 들어, 쉽게 응축되는 높은 비등점 구성의 경우 샘플링 파이프라인과 사전 처리 부품을 반열 보온하여 구성 응축 손실을 방지해야 합니다.온도에 민감한 분석 기기의 경우 샘플을 냉각하고 온도를 내려야 할 수 있습니다.

4. 압력 및 유량 조절: 시료 기체의 압력과 유량을 분석 기기가 요구하는 범위 내에서 안정시킨다.일반적으로 감압 밸브, 안정 밸브, 핀 밸브, 품질 유량 컨트롤러(MFC는) 또는 유량계 등 부품이 실현되어 분석기기에 들어가는 샘플의 유량이 일정하고 압력이 안정적이며 분석결과의 중복성을 높인다.

5. 제습 건조: 샘플 가스에 과량의 수분이 함유되어 있을 때 많은 가스 성분의 분석을 방해할 수 있습니다 (예: 적외선 측정CO₂, 레이저 측정 특정 가스) 및 기기 내부 부품을 손상시킬 수 있습니다.제습 방법은 냉동건조, 흡착건조(예: 건조제 사용), 삼투막 건조 등으로, 시료 특성과 분석 요구에 따라 적합한 제습 방식을 선택하여 목표 분석 그룹의 손실을 피해야 한다.

6. 그룹 분리 및 리치 (특정 요구 사항): 일부 복잡한 샘플 분석에서는 분석 민감도를 높이거나 그룹 간의 상호 간섭을 제거하기 위해 샘플의 특정 그룹을 미리 분리하거나 풍부하게 구성해야 할 수 있습니다.이는 크로마토그래피 기둥 사전 분리, 고체 미세 추출 (SPME는) 등의 기술입니다.

7. 시스템 상태 모니터링 및 경고: 일부 고급 사전 처리 시스템은 온도, 압력, 유량, 필터 막힘 상태, 건조제 포화 상태 등 핵심 매개변수에 대한 실시간 모니터링 기능을 갖추고 있으며, 매개변수가 설정 범위를 벗어날 때 경보 신호를 보내 작업자에게 유지 보수를 알릴 수 있다.

3. 주요 구성 부품

1. 샘플링 프로브/샘플러: 샘플 소스와 직접 접촉하여 원본 샘플을 수집합니다.흔히 볼 수 있는 유형은 삽입식 프로브, 추출식 프로브, 필터 프로브 등이 있다.

2. 샘플링 파이프라인: 일반적으로 스테인리스강, 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE는) 등, 일부는 가열과 함께 열대를 동반해야 한다.

3. 필터: 미세먼지와 액체 방울을 제거하는 데 사용되는 전면 필터 (굵은 필터), 정밀 필터 (미세 필터) 를 포함합니다.필터 재질은 금속망, 세라믹, 폴리테트라플루오로에틸렌 필름 등이 있다.

4. 건조장치: 냉동 건조기,나피온은건조관, 흡착 건조탑(내장 실리콘, 분자체, 활성산화알루미늄 등).

5. 온도 제어 장치: 가열대, 항온상자, 반열관선컨트롤러, 냉각기 등.

6. 압력 및 흐름 제어 부품: 감압 밸브, 안정 밸브, 배압 밸브, 바늘 밸브, 로터 유량계, 품질 유량 컨트롤러(MFC는), 압력계 등.

7. 밸브 및 전환 장치: 샘플 흐름 전환, 가스 교정을 위한 솔라 밸브, 에어 밸브/제로 공기 전환, 백드라이 등의 기능.

8. 펌프: 샘플의 압력이 부족할 경우 샘플링 펌프로 샘플을 추출해야 합니다.또는 샘플 업데이트 속도를 높이고 시스템 저항을 극복해야 할 때 사용합니다.

9. 사전 처리 섀시/캐비닛: 상술한 대부분의 사전 처리 부품을 통합하여 통일된 설치와 조작 플랫폼을 제공하며, 일반적으로 방진, 방수, 폭발 방지 등의 특성을 갖추고 있어 공업 현장 환경에 적응한다.

10. 제어 및 모니터링 장치：PLC는컨트롤러, 터치스크린, 센서(온도, 압력, 유량 센서), 경보기 등 자동화 제어와 상태 모니터링을 실현한다.

4. 핵심 기술 특징

1. 대표성: 예처리 시스템 설계의 가장 중요한 원칙은 채집과 처리 후의 샘플이 원시 기체의 구성과 상태를 진실하게 대표할 수 있도록 보장하고 샘플의 왜곡을 피하는 것이다.

2. 효율성: 빠른 응답으로 샘플 가스의 변화를 적시에 반영 할 수 있으며 시스템 대기 시간이 짧습니다.

3. 안정성 및 신뢰성: 시스템 작동이 안정적이고 고장률이 낮으며 유지 보수 주기가 길고 산업 현장의 복잡다단한 환경 (예: 고온, 고습, 분진, 진동, 부식성 가스 등) 에 적응합니다.

4. 저손실: 사전 처리 과정에서 목표 분석 그룹의 손실은 가능한 한 작아야 합니다. 특히 미량 그룹입니다.

5. 높은 자동화: 자동 교정, 자동 백드라이 (필터 먼지 제거), 자동 배수, 고장 자체 진단 및 경보 등의 기능을 갖추고 인공 간섭을 줄이고 운영 비용을 절감합니다.

6. 모듈식 설계: 시스템의 각 기능 단위는 모듈식 설계를 채택하여 서로 다른 응용 수요에 따라 유연하게 조합하고 업그레이드하며 유지 보수하고 교체할 수 있다.

7. 적응성이 강하다: 고온 연기, 고습 가스, 고분진 가스, 고압 가스, 부식성 성분이 함유 된 가스 등 다양한 작업 상황의 가스 샘플을 처리 할 수 있으며 다양한 분석 기기의 인터페이스 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.

5. 전형적인 응용분야

1. 공업 과정 가스 분석: 석유 화학 공업, 석탄 화학 공업, 철강 야금, 전력 (석탄 화력 발전소 연기 모니터링CEMS는), 시멘트, 반도체 제조 등 업종, 온라인 모니터링 공정 과정 중의 가스 성분 함량, 생산 공정 최적화, 제품 품질 보장, 생산 안전 확보에 사용.

2. 환경 공기 질량 자동 모니터링: 대기 환경의SO₂、NOx는、CO는、O₃、PM₂.₅、VOC등 오염물은 연속 자동 모니터링을 진행한다.

3. 고정 오염원 폐기 모니터링: 산업체에서 배출되는 연기의 오염물 (예: 분진,SO₂、NOx는、CO는、VOC등) 환경 규정 준수를 위한 온라인 모니터링

4. 자동차 배기가스 검사: 자동차 배출 테스트에서 배기가스를 미리 처리한 후 분석기에 들어간다.

5. 과학 연구 실험: 실험실 조건에서 각종 기체 샘플을 정확하게 예처리하여 각종 분석 기기와 협조하여 연구 작업을 완성한다.

6. 의료 분야: 예를 들어 마취 가스 모니터링, 호흡 가스 분석 등 장소의 가스 예처리.

7. 안전 모니터링과 응급 모니터링: 밀폐된 공간, 위험한 장소의 유독 유해 가스에 대해 온라인 모니터링 경보를 실시한다.

6. 선택 및 구성 원칙

1. 객체와 목표를 명확하게 분석: 분석해야 할 기체의 성분, 농도범위, 검측제한요구 등에 따라 적합한 예비처리방안을 선택한다.

2. 샘플 특성 이해: 원시 시료 기체의 온도, 압력, 유량, 습도, 분진 함량, 부식성, 응축물 함유 여부 등 특성을 상세히 이해한다.

3. 분석 기기 요구 사항: 샘플링 조건 (온도, 압력, 유량, 청정도, 건조도) 에 대한 후속 분석 기기의 구체적인 요구에 따라 사전 처리 프로세스를 설계합니다.

4. 현장 환경 조건: 설치 현장의 온도, 습도, 분진, 방폭 등급, 공간 크기 등을 고려한다.

5. 시스템 안정성 및 유지 관리 비용: 검증되고 신뢰할 수 있는 기술과 부품을 선택하고 시스템의 유지 보수 주기, 유지 보수 난이도 및 소모품 비용을 고려합니다.

6. 규정 및 표준 준수: 환경 보호 모니터링 등 특정 분야에 대해 사전 처리 시스템은 관련 국가 또는 업계 표준의 요구에 부합해야 한다.

7. 유연성 및 확장성: 시스템은 샘플 조건이나 분석 요구 사항의 변화에 적응하고 향후 가능한 기능 확장을 고려할 수 있는 유연성을 갖추어야 한다.

온라인 가스 사전 처리 시스템샘플링 지점과 분석 기기를 연결하는 교량으로서 그 성능의 우열은 전체 온라인 분석 시스템의 성패와 직결된다.실제 응용에서 구체적인 분석 수요, 샘플 특성과 현장 조건에 근거하여 정성스러운 시스템 설계, 합리적인 설비 선형과 규범화된 운행 유지보수를 진행해야 장기적으로 안정적이고 신뢰할 수 있는 운행을 확보할 수 있으며 생산 공정 최적화, 환경 모니터링, 안전 보장 등에 정확하고 효과적인 데이터 지원을 제공할 수 있다.