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高炉煤气超低量程硫化氢在线监测系统介绍

   2023-08-29 IP属地 湖北1323
 

1 概述

       高炉煤气中所含的硫主要分为有机硫和无机硫两类,有机硫主要成分有羰基硫、二硫化碳、硫醚硫醇、噻吩等;无机硫主要成分有硫化氢、二氧化硫等。高炉煤气含硫量及硫分比例与焦炭的硫密切相关,焦炭的全硫、硫形态都可能影响到高炉煤气硫含量。高炉煤气精脱硫技术对煤气中总硫控制应以煤气燃烧后烟气中硫达到“超低排放”标准要求为目标。因此如何能够准确、迅速的测定出H2S含量,也成为煤气脱硫工艺中的一个重要环节。

       目前高炉煤气脱硫前H2S含量一般在45mg/Nm³--80mg/Nm³;通过高炉煤气精脱硫后H2S含量一般在10 mg/Nm³以下,脱硫效果较好的项目现场能达到5 mg/Nm³以下。

国内的H2S的检测方法有很多,按照其分析原理,主要分为化学法和物理法。这些检测方法的检测原理各异,检测范围、检测精度也不相同,所以有必要对这些检测方法的特点确认适合在高炉煤气中H2S含量检测方法。

2 检测方法介绍

2.1 化学法

      化学法是依据H2S的化学性质,通过一定条件下吸收剂与H2S的化学反应,进行相关计算,从而得H2S含量的测定方法。化学法应用较多,包括碘量法、汞量法、亚甲基蓝法等。

      碘量法的检测范围较大,可以检测浓度从0到100%的H2S气体,但对于低量程的H2S无法准确测量。

      汞量法由于Hg具有明显的毒性目前应用比较少。

      亚甲基蓝法测定范围较窄,为01~23mg/m3。而且稳定性较差。

      醋酸铅反应速率法也是H2S测定的常用方法,但是其测定范围较窄,适用的含量约为01-23mg/m3,该方法适用于含硫天然气的实验室分析和在线分析。

2.2 物理法

      物理法是依据H2S的物理特性应用物理原理来确定H2S含量的测定方法,包括色谱法,光谱法,激光法等。

      色谱法和光谱法检测H2S效果较好,受干扰因素少,分析精度高,结果准确可靠;但是色谱对被测气体的洁净程度要求较高,而且测量速度较慢,只有在专业的研究机构和检测机构应用较多。

      紫外光度法能够在线检测混合气的浓度,,具有良好的准确性和精密度,但是SO2的组分对检测结果干扰较大,不适用超低量程硫化氢的测量。

      激光法具有响应快速、适用范围广精确度和可靠性高、维护量较小等优点,在光程满足要求的情况下能够准确测量超低量程的硫化氢,但是CO2会对测量结果造成一定影响,尤其在CO2浓度交高的情况下影响更大。

3 TY-9530EX防爆壁挂式激光硫化氢分析仪介绍

      我司研发生产的TY-9530EX防爆壁挂式激光硫化氢分析仪在可调谐半导体激光光谱吸收技术TDLAS的基础上采用人工智能算法,升级为MDLAS技术,即多维激光吸收光谱技术,解决了传统激光目标气体是ppmv浓度,背景气是百分比浓度的干扰问题,利用多维建模、空间重构、人工智能算法,能准确测量高炉煤气中H2S的含量。

4 分析系统外观

 

4.1 适应工况

取样距离

≤10m

样气含尘浓度

≤200mg/m3

样气焦油含量

≤100mg/m3

样气压力

0kPa~500kPa

样气温度

≤200℃

取样点

适用于天然气、高、焦炉煤气中硫化氢气体浓度分析

4.2 工作条件

环境温度

4℃-45℃

环境相对湿度

≤85%

供电电源

AC220V 50Hz 200W

信号电缆

RVVP4*0.75mm2 

环境气压

海拔低于2500m

空气流速

≤0.5m/s

工作位置

水平

其他要求

无阳光直接辐射

无强电磁场干扰

无机械振动

4.3 分析单元具体参数

型号

TY-9530EX

安装位置及方式

预处理柜中,与预处理系统连接。

基本参数:

电源

220-240V 50Hz AC,≤200W

输出

4-20mA模拟输出(用于组分含量输出)或RS485串口信号输出

人机接口

前面板LED触摸屏

测量方法

MDLAS(多维激光吸收光谱分析技术)

量程

H2S:0-100 ppmv

分辨率

0.01ppm

主机供电

220VAC±5%,50/60Hz

样品压力

0 KPa至150 KPa

响应时间

T90≤1s

重复性

<2% F.S.

样品温度

标准:-10℃至60℃

箱体材质

不锈钢

防爆等级

ExibⅡBT4

防护等级

IP65

环境要求

工作温度:20~40℃,温度波动不超过1℃/h

4.4 优点

4.4.1 不受背景气体的影响

      传统非色散红外光谱吸收技术采用的光源谱带很宽,其谱宽范围内除了被测气体的吸收谱线外,还有很多基他背景气体的吸收谱线。因此,光源发出的光除了被待测气体的多条谱线吸收外还被一些背景气体的吸收,从而导致测量的不准确性。 而半导体激光吸收光谱技术中使用的半导体激光的谱宽小于0.001nm,远小于被测气体一条吸收谱线的谱宽。如图2-1所示的“单线吸收光谱”数据。 同时在选择该吸收谱线时,就保证在所选吸收谱线频率附近约10倍谱线宽度范围内无测量环境中背景气体组分的吸收谱线,从而避免这些背景气体组分对被测气体的交叉吸收干扰,保证测量的准确性。

4.4.2 光程多次折返保证测量精度

      激光分析的准备度和激光光程息息相关,TY-9530EX激光硫化氢在线分析仪采用光程多次折返使激光光程达到10m以上,保证测量精度。

4.4.3 多维激光吸收光谱技术解决背景气干扰问题

      TY-9530EX激光硫化氢在线分析仪在TDLAS的基础上采用人工智能算法,升级为MDLAS技术,即多维激光吸收光谱技术,解决了传统激光目标气体是ppmv浓度,背景气是百分比浓度的干扰问题,利用多维建模、空间重构、人工智能算法,能准确测量煤气中H2S的含量。

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