一套完整的电石炉气体分析系统包含哪些核心单元？各单元的功能是什么？

一套完整的电石炉气体分析系统，核心由取样单元、预处理单元、分析单元、控制单元、标定单元、数据传输与报警单元六大模块组成，适配电石炉高温、高粉尘、高焦油、高湿的恶劣工况，实现炉气（CO、H₂、O₂、CO₂、CH₄等）连续在线监测与安全联锁。

一、取样单元（采样探头组件）

核心功能：从电石炉烟道 / 炉气出口连续、稳定、无失真抽取样气，初步过滤大颗粒粉尘，防止探头堵塞。

防爆取样探头：耐高温（≤800℃）、防腐、带陶瓷滤芯（过滤精度 5μm），滤除 98% 以上粉尘。

电加热腔：探头及取样管全程伴热（≥120℃），避免水汽 / 焦油冷凝堵塞气路。

反吹接口：接入压缩空气 / 氮气，定时自动反吹滤芯与探头，延长寿命。

手动截止阀 / 快速接头：便于维护、检修与标定切换。

二、预处理单元（样气净化核心）

核心功能：对高温、高湿、高尘、高焦油的粗样气深度净化、除水、除杂、稳压、稳流，输出洁净、干燥、恒温的标准样气，保护分析仪表。

伴热管线：全程 120–140℃伴热，防止样气在传输中冷凝、结露、结焦。

膜式抽气泵：防腐、大流量、稳定抽气，保证样气连续输送。

多级过滤：

初级过滤器：除大颗粒粉尘与焦油雾。

精密过滤器：除≤0.1μm 微尘与液态杂质。

电子冷凝器：快速降温至 2–5℃，强制冷凝除水，排水自动排出。

干燥器 / 吸附罐：深度脱水，露点≤-20℃，消除水汽干扰。

稳压 / 稳流阀：保证进入分析仪的样气压力、流量稳定（0.1–0.5L/min）。

旁路排放：多余样气安全放空，避免系统憋压。

三、分析单元（核心检测仪表）

核心功能：对净化后的样气进行多组分定量分析，输出浓度信号（%/ppm），是系统的 “眼睛"。

主流配置：五组分红外煤气分析仪（NDIR）+ 热导 / 电化学 / 磁氧分析仪组合。

检测组分与原理：

CO、CO₂、CH₄：非分光红外（NDIR），精度高、稳定性好。

H₂：热导检测器（TCD），响应快、量程宽。

O₂：磁氧 / 电化学法，用于安全联锁（O₂超标报警 / 切断）。

输出：4–20mA 模拟量、RS485/232 数字信号、浓度 / 热值显示。

四、控制单元（系统大脑）

核心功能：全自动控制采样、预处理、反吹、气路切换、故障诊断，实现 24 小时无人值守。

PLC 可编程控制器：核心控制，执行时序逻辑（采样→净化→分析→反吹循环）。

HMI 触摸屏：本地显示浓度、流量、压力、温度、故障状态，参数设置与手动操作。

自动反吹控制：定时（如 30min / 次）对探头、管线、过滤器反吹，防堵塞。

故障自诊断：断气、断水、超温、超压、仪表故障自动报警并记录。

安全联锁：O₂>1%（或设定值）时，触发声光报警并联动切断炉气回收 / 放空。

五、标定单元（校准与质控）

核心功能：定期用标准气体校准分析仪，保证测量数据准确、可靠、可溯源。

标气钢瓶：含 CO、H₂、O₂、CO₂、CH₄等标准混合气体（N₂平衡）。

减压阀 / 流量控制器：稳定输出标气，流量与样气一致。

自动 / 手动标定阀组：一键切换 “样气 / 标气"，支持零点、量程校准。

标定记录：自动存储校准时间、标气浓度、校准结果，便于审计。

六、数据传输与报警单元（输出与安全）

核心功能：数据上传、本地 / 远程报警、历史存储，满足 DCS/PLC 上位机监控与安全管理。

数据接口：4–20mA、RS485（Modbus）、以太网，上传至中控室 DCS 系统。

声光报警器：O₂超标、CO/H₂超限、系统故障时本地报警。

远程报警：短信 / APP 推送，便于运维人员及时处理。

历史数据存储：保存≥1 年浓度、流量、压力、报警记录，可追溯、可导出。

系统整体流程：

高温炉气 → 取样探头（过滤 + 伴热）→ 伴热管线 → 抽气泵 → 多级过滤 → 冷凝除水 → 干燥 → 稳压稳流 → 分析仪检测 → PLC 控制 / 数据显示 → 上传 DCS / 报警 → 自动反吹维护。