Przemysłowe analizatory gazów ekstrakcyjne i układy kondycjonowania próbki — GESHINE

Ekstrakcyjny analizator gazów pobiera reprezentatywną próbkę ze strumienia procesowego, kondycjonuje ją do parametrów umożliwiających wiarygodny pomiar (temperatura, wilgotność, zawartość cząstek stałych, ciśnienie), a następnie doprowadza do ogniwa pomiarowego. Ciąg kondycjonowania próbki — sonda, podgrzewany przewód, chłodnica lub podgrzewane ogniwo pomiarowe, filtr i regulacja przepływu — jest równie istotną częścią pomiaru jak sam analizator. Właściwy projekt tego układu decyduje o tym, czy wyniki będą wiarygodne, czy dojdzie do niezgodności z wymaganiami.

Rozwiązanie ekstrakcyjne warto wybrać, gdy matryca gazowa utrudnia bezpośredni pomiar optyczny (duże zapylenie, krople, korozyjna mgła), gdy przepisy wymagają kondycjonowania próbki (specyfikacje parametrów pracy US EPA, EN 15267 dla CEMS), gdy pomiar wymaga analizatora wieloskładnikowego działającego wyłącznie na kondycjonowanej próbce (FTIR, podgrzewany FID do THC) lub gdy geometria kanału uniemożliwia montaż przeciwległych kołnierzy do pomiaru in situ. Wiąże się to z dłuższym czasem odpowiedzi, bardziej złożoną instalacją i większym zakresem obsługi układu poboru próbki, ale zapewnia niezawodność wymaganą przez przepisy oraz możliwość pomiaru składników niedostępnych dla metod in situ.

W ekstrakcji hot/wet próbka jest utrzymywana w podwyższonej temperaturze (zwykle 180 °C) od końcówki sondy do wlotu analizatora, aby woda pozostała w fazie pary, a reaktywne składniki (HCl, HF, NH₃) nie zostały utracone wraz z kondensatem. Jest to konieczne przy pomiarach kwaśnych gazów i amoniaku, gdy spadek poniżej punktu rosy spowodowałby utratę składników i zafałszowanie wskazań. W ekstrakcji cool-dry próbka jest celowo schładzana poniżej punktu rosy w chłodnicy Peltiera lub termoelektrycznej, aby usunąć wilgoć i dostarczyć analizatorowi suchy, stabilny strumień gazu. Rozwiązanie nadaje się do pomiaru O₂, CO, CO₂, SO₂ i NOₓ, gdy analit nie jest tracony z wodą, a standardem jest kalibracja w przeliczeniu na gaz suchy. Oba rozwiązania są dostępne w rodzinie ZS-SCS.

Standardowy ekstrakcyjny ciąg CEMS obejmuje: sondę kominową z filtrem spiekanym, podgrzewany przewód poboru próbki (w układzie hot/wet) lub przewód niepodgrzewany (w układzie cool-dry), podgrzewaną obudowę sondy lub chłodnicę/kondensator, filtr dokładny, pompę, układ rozdziału próbki z regulacją przepływu do jednego lub większej liczby analizatorów oraz przyłącze do kalibracji zera i zakresu. GESHINE dostarcza taki układ w rodzinie ZS-SCS: ZS-SCS-800 do w pełni podgrzewanych zastosowań hot/wet, ZS-SCS-600 do kompaktowego kondycjonowania cool-dry oraz ZS-SCS-400 jako modułowy zespół sondy kominowej i filtra. Właściwa konfiguracja zależy od matrycy gazowej i wymagań regulacyjnych, a nie od preferencji.

Typowe opóźnienie w ekstrakcyjnym układzie pomiarowym wynosi 15–60 sekund. Wynika głównie z transportu próbki przez podgrzewany lub niepodgrzewany przewód oraz czasu przebywania próbki w chłodnicy, filtrach i ogniwie pomiarowym analizatora. Jest to dopuszczalne w raportowaniu zgodności z przepisami, uśrednianiu emisji i większości zastosowań monitoringu procesów, ale zbyt wolne w przypadku szybkich pętli sterowania, takich jak korekta spalania lub sprzężenie zwrotne poślizgu amoniaku w SCR/SNCR, gdzie zwykle właściwym wyborem jest pomiar in situ. Gdy potrzebne jest zarówno raportowanie zgodności, jak i szybkie sterowanie, zakład często używa równolegle analizatora in situ do sterowania i ekstrakcyjnego systemu CEMS do raportowania.

Ekstrakcyjny, wieloprzejściowy analizator TDLAS ZS8600-MG mierzy jednocześnie do 12 składników w jednym strumieniu kondycjonowanej próbki. Sprawdza się w systemach CEMS spalarni, monitoringu gazów odlotowych z procesów chemicznych oraz badaniach wymagających pomiarów wielogazowych o wysokiej dokładności. Pomiar węglowodorów ogółem (THC / NMHC) podgrzewanym analizatorem FID zgodnie z metodą EPA 25A/25B i EN 12619 jest dostępny po przeglądzie projektu. Oba rozwiązania korzystają z układu poboru próbki hot/wet ZS-SCS-800, który zapobiega utracie wody i substancji przywierających na drodze od sondy do analizatora.