產(chǎn)品規(guī)格書中描述的儀器是專門用來測(cè)定汞在線過程氣體流,如天然氣,液化天然氣,液化石油氣,氧化碳和合成氣。該系統(tǒng)主要由兩個(gè)單元組成,采樣系統(tǒng)和過程分析儀,圖1為其塊狀圖。
圖1 用于在線測(cè)定過程氣體流中汞儀器的模塊圖
與客戶密切合作,以確保所提供的儀器適用于各特定區(qū)域。大多數(shù)情況下,這將涉及為分析儀和ExD采樣系統(tǒng)提供加壓泄漏補(bǔ)償外殼??蛻粜枰獮檫^程流配備一個(gè)合適的探針,以給整個(gè)應(yīng)用過程提供不含顆粒的有代表性的樣品和由適宜材料制成的長(zhǎng)度適中的樣品線。為避免汞的流失,建議使用不銹鋼編織的特氟龍樣品線,并采用高初始旁通流量。
PSA采樣系統(tǒng)示于圖2。
圖2 樣品流流程圖
Figure 2 Sample Stream Flow Diagram
樣品流通過隔離閥進(jìn)入采用系統(tǒng)。為保護(hù)樣品的組分,過程中需要用到過濾器。電磁閥的目的是當(dāng)警鐘報(bào)警時(shí),通過接觸關(guān)閉而關(guān)閉樣品流。
正常操作情況下,氣流會(huì)連續(xù)通過帶有止回閥的速度環(huán),以阻止樣品回流。氣流壓力就會(huì)降低到6-10psig。為阻止高壓氣體進(jìn)入分析儀外殼,將調(diào)節(jié)器下游的泄壓閥調(diào)至25psig,將壓力開關(guān)調(diào)至20psig。
壓力開關(guān)的激活也會(huì)關(guān)閉速度環(huán)上安裝的電磁閥。采樣系統(tǒng)中用到的所有組分已被證明符合ExD-11C-T3或客戶規(guī)格說明。在使用過程中出現(xiàn)有害氣體時(shí),采樣外殼也會(huì)被清洗。圖3所示為四流采樣系統(tǒng)的典型外殼管道。
圖3 四流采樣系統(tǒng)的典型外殼管道
Figure 3 Typical Enclosure for a Four Stream Unit
過程分析儀The Process Analyser
將已預(yù)處理的樣品流過過程分析儀。這包括一個(gè)氣流選擇器,汞齊原子熒光光譜和一個(gè)自動(dòng)校準(zhǔn)系統(tǒng)(Cavkit)。利用PSA在線過程控制軟件對(duì)各種Modbus進(jìn)行控制。對(duì)于多種氣流而言,每一種氣流都可以連續(xù)通過氣流選擇器。
選擇一種氣流之后,樣品就可以流過集流器2,以便收集汞。樣品流速通過總流速控制器加以控制。一旦所需的樣品量通過集流器2,汞就會(huì)熱分解釋放到載氣中,該載氣就會(huì)將汞轉(zhuǎn)移到集流器1。集流器1中的汞又通過熱分解釋放到AFS探測(cè)器。加上1分鐘的收集時(shí)間,每次運(yùn)行時(shí)間大約為4分鐘。如果樣品流干燥,系統(tǒng)可以采用單控模式。在雙合并模式中,集流器2的收集溫度是可控的,因此可以在氣體結(jié)露點(diǎn)以上取樣。Cavkit校準(zhǔn)設(shè)備用于將高跨度的元素汞傳送到閥門集合管,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)。另外利用蒸汽注射技術(shù)可以將加勒哈德以一種方式校準(zhǔn)至集流器1上。過程分析儀的圖片示于圖4a-d,示意圖示于圖5。規(guī)格書的摘要部分列于表1。
圖4, 過程分析儀
圖5, 在線汞過程氣體分析示意圖
采樣系統(tǒng)規(guī)格——以四流系統(tǒng)為例
Specifications Sampling System – Example for 4 Stream System
尺寸(拆分) 大約1500mm w×1500mm h×300mm d
凈重 100-200Kg
進(jìn)樣壓力(調(diào)節(jié)器) 10-3000psig(***大)
排氣背壓 初始旁通量:咨詢供應(yīng)商
樣品通風(fēng)口: 大氣
進(jìn)樣接口(速度環(huán)) 1/4″壓縮
出樣接口(速度環(huán)) 1/4″壓縮
電磁閥 110-220伏特,***大壓力1500psig(通常關(guān)閉)
樣品液相組分 316 st. st. 特氟龍PFA
環(huán)境溫度 -20℃-46℃
區(qū)域劃分(顧客) 電器附件:符合EEx d IIC T3, 內(nèi)部互連柔性電纜襯墊
過壓蒸汽口 1/4″壓縮
爆炸氣體組IIB, 可選
爆炸氣體組IIB
樣品旁通量及出口連接 1/4″壓縮
電源引入裝置 陰接口M20 / ?" NPT
加熱器功率 (2x) 每個(gè)調(diào)節(jié)器為標(biāo)準(zhǔn)100瓦特
功耗 每個(gè)加熱器1安培@ 110伏特50 赫茲
典型流速 初始旁通量12 l/min,可選旁通量1l/min,樣品0.5 l/min
調(diào)節(jié)器每個(gè)通道的溫度 197oC,壓縮至80-85oC
調(diào)節(jié)器連接出口 ? “ (陽接口) ,? “ 特氟龍 o.d
壓力開關(guān) 7-30 psig 之間可調(diào),通常選擇7psig
分析儀規(guī)格書Specifications – Analyser
大概尺寸(拆分)
毛重 140Kg
外殼分類 N2 清洗 120 升/分鐘 20分鐘-升/分鐘 發(fā)光二極管套筒補(bǔ)償
空氣清洗 120升/分鐘20分鐘– 以120升/分鐘恒速清洗
壓縮空氣冷卻劑 陽壓縮 (60psi –***大流速10升/分鐘)
Cavkit氣體接口 ?" 陽壓縮 (60 psi) 空氣 – 典型流速 (2升/分鐘)
進(jìn)樣連接 1/8" 陽壓縮 (“ 6 psig) 流速為每流0.5升/分鐘
總流速控制 0-2升/分鐘RS232 控制
流量 1-16 (包括Cavkit 的黑高跨度)
樣品檢測(cè)的分析運(yùn)行時(shí)間 雙控***低4分鐘,單控***低2分鐘
輸出信號(hào)選擇 Rs232, RS432, 4-20mA, Modbus,光纜, 0-5伏特 (客戶規(guī)格)
測(cè)量濃度范圍 1ng/m3至 3000μg/m3
功率需求 空載110 伏特或 220 伏特(50-60赫茲) (相當(dāng)于***大電流20A)
PSA 10.670在線測(cè)定過程氣體流中的汞
PSA 10.670 On-Line DETERMINATION OF MERCURY IN PROCESS GAS STREAMS
PSA 10.670是專門用來測(cè)定汞氣體在線過程流,如天然氣,酸性氣體,燃料氣體,液化天然氣,液化石油氣,丁烷,乙烯,丙烯,氫氣,二氧化碳和合成氣。 該系統(tǒng)主要由兩個(gè)單元組成,采樣系統(tǒng)和過程分析儀。圖1為該系統(tǒng)的塊狀圖,圖2為其典型安裝圖。
圖1,用于在線測(cè)定過程氣體流中汞儀器的模塊圖
Figure 1 Block diagram of instrumentation used for the online determination of
Mercury in process gas streams
PSA與客戶密切合作,以確保所提供的儀器適用于的有害區(qū)域。大多數(shù)情況下,這會(huì)涉及使用空氣或氮?dú)庾鳛榉治鰞x和ExD采樣系統(tǒng)的充氣外殼。有時(shí)需要探針的參與以確保有代表性的樣品從過程中抽出。在樣品取出點(diǎn)需要增加樣品過濾裝置,以避免造成下游組分的顆粒污染。對(duì)于液氣混合樣品,如液化石油氣, 需要降低初始?jí)毫?,使樣品在取出點(diǎn)蒸發(fā)。這會(huì)避免高壓氣體進(jìn)入分析儀外殼。為了避免汞的流失,需要使用不銹鋼編織的特氟龍線,有時(shí)根據(jù)樣品的結(jié)露點(diǎn),可能需要加熱該線。建議使用高的初始旁通流量,以確保獲得有代表性的樣品,并且減少樣品組分中汞的流失。
有關(guān)取樣裝置的詳細(xì)信息可以從產(chǎn)品規(guī)格書10.540中獲得。
圖2, 充氣柜中樣品系統(tǒng)和分析儀的典型安裝圖
Figure 2 Typical Installation - the Sampling System and Analyser in Purged Cabinet
10.670 在線汞分析儀The 10.670 Online Hg Analyser
將已預(yù)處理的樣品流過10.670 在線汞分析儀。這包括一個(gè)加勒哈德10.525系列的汞分析儀,一個(gè)PSA汞發(fā)生器(10.534/6)以及一個(gè)流量可測(cè)可控的氣流選擇器(PSA S665S200)。所有的總線適配器通過一臺(tái)產(chǎn)業(yè)化計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的PSA在線過程控制軟件加以控制。
圖3, 10.670系列分析儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖
Figure 3 Inside the 10.670 series Analyser
選擇一種氣流之后,氣體樣品通過真空泵和集流控制裝置流過集流器2.集流控制器將樣品流速控制在100至1000ml/min。一旦所需的樣品數(shù)量通過集流器2,從樣品中收集到的汞就會(huì)熱分解釋放到載氣中,該載氣便會(huì)將汞轉(zhuǎn)移到集流器1。集流器1中的汞又通過熱分解釋放到AFS探測(cè)器。加上收集與清洗的時(shí)間,每次運(yùn)行時(shí)間大約為4分鐘。在雙合并模式中,集流器2的收集溫度是可控的,因此可以在氣體結(jié)露點(diǎn)以上取樣。Cavkit校準(zhǔn)設(shè)備用于將高跨度的元素汞傳送到閥門集合管,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校準(zhǔn)。另外利用蒸汽注射技術(shù)可以將加勒哈德以一種方式校準(zhǔn)至集流器1上。過程分析儀以圖表方式展示于圖4a-d。規(guī)格書的摘要部分列于表1。
圖4a-4d Figures 4a-4d
4a 加勒哈德分析儀圖 4b 加勒哈德分析儀圖
階段1 樣品預(yù)沖洗 階段2 樣品進(jìn)入集流器2
4c 加勒哈德分析儀圖 4d 加勒哈德分析儀圖
階段3 汞從集流器2轉(zhuǎn)移至集流器1 階段4 分析
表1 分析儀規(guī)格書Table 1 Specifications – Analyser
分析儀型號(hào)/制造商/原理 | 型號(hào):PSA 10.670 制造商:PS Analytical 原理:帶有原子熒光光譜的汞齊模式。利用熱解吸附原理,通過一個(gè)收集集流器,將汞收集于一個(gè)加熱的Amasil集流器上,隨后釋放到AFS中。儀器符合ASTM 6350和ISO 6978,B部分 |
探針類型 | 類型多樣——具有隔離作用的插入探針,具有雙向阻斷隔離作用的插入探針,Genie 探針 |
樣品與過程及物料的連接 | 316不銹鋼,初始?jí)毫?,不銹鋼編織的特氟龍軟管 |
樣品流速 | 初始旁通量可選,但強(qiáng)烈建議使用***大旁通量。另外可選擇的旁通量是21min-1,分析儀***大流為800ml min-1. |
樣品處理過程中的壓力調(diào)節(jié)器 | 加熱的壓力調(diào)節(jié)器,***大輸入壓力為300壓力計(jì) 輸出壓力: 初始?jí)毫担?~35壓力計(jì) 采樣系統(tǒng):0~2壓力計(jì) |
管路濾清器 | 初始?jí)毫导安蓸酉到y(tǒng)皆為7um。 |
樣品處理過程中的熱跟蹤 | 建議過程及環(huán)境溫度在結(jié)露點(diǎn)以上5℃ |
有害區(qū)域認(rèn)證 | 針對(duì)不同顧客進(jìn)行訂制,ATEX與IECEx皆可,都適用于區(qū)域1,級(jí)別1,div 1,A,B,C,D氣體組 |
氣體外殼類型及IP級(jí)別 | 外殼為加壓X型,對(duì)于初始?jí)毫岛筒蓸酉到y(tǒng)及內(nèi)部組分為IP66 |
沖洗覆蓋 | 可選 |
空氣冷卻 | 可選——空調(diào)或漩渦冷卻 |
遮陽與照明 | 可選 |
沖洗速率 | 依流量和氣體類型而定,從90L/min至225L/min不等。初始清洗階段完成后,氮清洗氣以泄漏補(bǔ)償模式運(yùn)行,以降低清洗氣的消耗量。 |
分析儀的模擬輸出 | 4-20mA HART(可選) |
數(shù)字輸出選擇 | RS232,RS432,Modbus |
傳感器狀態(tài)/默認(rèn)數(shù)字輸出 | 數(shù)字輸出(數(shù)量依客戶而定) |
Modbus輸出協(xié)議 | 可選 |
測(cè)量范圍 | ***大測(cè)量范圍為0~3000ug cm-3, 4個(gè)可選增益范圍,可調(diào)節(jié)樣品選擇量覆蓋更廣的范圍 |
精確度 | 從NIST認(rèn)證的汞參考?xì)怏w得出偏離值在期望值的5%以內(nèi)(Cavkit 10.534/10.536) |
靈敏度/偏移 | 靈敏度:氮載氣,工作范圍100時(shí),為0.5pg/AF每單位 偏移:0,跨度<10% |
檢測(cè)限 | 用氬氣為0.1pg,相當(dāng)于每10L樣品量為0.1ng m-3 用氮?dú)鉃?.5pg,相當(dāng)于每10L樣品量為0.5ng m-3 |
反應(yīng)速度 | 1個(gè)循環(huán)時(shí)間內(nèi)(4分鐘+樣品收集時(shí)間) |
尺寸 | 600mm寬×1000mm深×1810mm高+150mm底座(標(biāo)準(zhǔn)單位) |
重量 | 160Kg(標(biāo)準(zhǔn)單位) |
功率 | 50/60Hz為115/230V, 不包含可選加熱器在內(nèi)1200VA(標(biāo)準(zhǔn)單位) |
底座 | 可選 |