西克麦哈克MCS100FT傅里叶变换红外光谱系统

MCS100FT烟气连续监测分析系统是以傅里叶红外分析技术为核心，专门为垃圾焚烧排放监测设计的取样分析系统。该系统采用全程加热技术，保证样气温度稳定在185℃，始终处于酸露点之上，避免了样气冷凝带来的腐蚀。同时，MCS100FT分析仪能够同时分析多种组分，并采用射流泵技术，精确地稳定了气室的压力，最大限度地保证了测量的精度，减少了用户的维护和使用成本。

MCS100FT分析系统外形如图6.22所示。

（1）取样系统设计及组成

图6.23为MCS100FT烟气连续监测分析系统的原理图。由于系统采用全程高温技术，从探杆、探头滤芯到取样管线、气室及射流泵均采用高温设计，温度均控制在185℃以上，高于垃圾焚烧烟气一般的酸露点160℃，避免了样气冷凝后出现的各种问题。

在MCS100FT分析系统中仪表空气被作为零点气来对仪器进行零点校准，作为反吹气对探杆和过滤器进行吹扫，也作为射流泵的工作流体。零点校准可以设定为周期性自动执行，这样既减少了系统对N2的需求，降低了使用成本，也提高了系统的分析精度，减少了漂移的影响。

图6.22　MCS100FT分析系统

从原理图上可以看到，零点气均从机柜引入探头后，再从探头沿管线直接进入分析仪。这样便实现了全系统的零点校准和吹扫保护。

图6.23　MCS100FT烟气连续监测分析系统原理图

高温取样探头如图6.24所示，为SICK公司的专利产品，采用两级过滤（烟道内过滤器、外过滤器）和两级加热（探管加热、外过滤器加热）的设计。当系统停止取样时，探头上的气动波纹管会在仪表空气压力的作用下膨胀，关闭取样管路，避免样气向取样管线的扩展。零点气和反吹气从专门的接口被引入探头内部。

图6.24　高温取样探头

在欧盟的环保法规中，TOC也需要进行实时在线的检测，因此MCS100FT分析仪在设计时就充分考虑了和FID的集成。在仪器的气室外可以集成一个非常紧凑的FID分析仪。它与气室一同被加热到185℃，既保证了高温，也极大地提高了系统的集成度，用户无须再增加额外专门的FID设备。其外形结构和安装位置如图6.25所示。(www.xing528.com)

图6.25　MCS100FT中的FID分析仪

在MCS100FT中使用了名为SCU的工业PC机作为系统的核心控制部件。SCU安装了Linux操作系统，提高了系统工作的稳定性。SCU具有丰富的接口，它通过CAN总线可以和MCS100FT分析仪进行通信，可以通过以太网进行远程的诊断、调试和操作，可以通过485总线按照MODBUS协议和用户的DCS系统进行数据交换，还可以提供OPC功能。它包含一个触摸屏，用户可以很方便地在机柜前对系统进行操作。

（2）射流泵技术

MCS100FT分析系统的取样设计不同于一般高温取样系统的独特之处，在于采用了射流泵技术。首先，射流泵被安装在气室后，以仪表空气作为工作流体，与气室一起被加热到185℃，保证了不会产生冷凝和腐蚀。其次，在气室出口增加了压力测量装置，系统通过控制载气（射流泵工作流体）的流量，保证气室的绝对压力稳定在750 hPa，极大地提高了测量精度。当压力误差超过一定范围时，系统将给出报警信号并停止取样。同时，该射流泵依然保持了较大的取样流量。正常工作时，取样流量一般保持了0.3 m3/h，保证了系统的响应时间。

采用射流泵的优点在于避免了隔膜泵的凝液腐蚀和由此造成的频繁更换膜片。同时，高精度的气室压力控制也保证了分析的精度。

（3）系统保护设计

高温取样分析系统的保护设计，对于保障系统的可靠运行是非常重要的。当系统出现诸如下面例举的一些主要故障时，系统必须能自动启动保护程序。

当系统出现加热故障而不能保证样气温度高于酸露点时，酸性液体将在故障点析出，从而产生腐蚀，影响系统的正常运行。

当系统取样流量降低时，极有可能是在样气传输环节出现了堵塞，这样会加重取样泵的工作负荷，并影响气室压力的稳定，造成测量数据偏差。

特别需要注意的是，如果系统在正常分析过程中现场突然停电，所有设备将停止加热，样气冷凝后可能造成大面积的腐蚀，导致系统瘫痪。

MCS100FT分析系统在设计时采用了独特的自我保护功能。系统在利用仪表空气作为零点气的同时，也将其作为系统的保护气使用。同时，系统中的零点电磁阀（Y1）和控制气电磁阀（Y2）均选用常开电磁阀，即电磁阀在不上电时，保持通路状态。系统只要不在取样状态下，如故障、待机甚至包括停电状态，零点气电磁阀（Y1）和控制器电磁阀（Y2）都会导通。从图6.23中可以看到，此时，控制气会被自动引入探头，控制波纹管阀阻断样气进入后续环节。同时，零点气自动沿取样管路，对探头、管线以及加热泵和气室等取样环节中的所有部件进行吹扫，保证在非取样状态下，不会有任何样气滞留在系统中，从而减少可能的腐蚀，并对各部件进行吹扫，提高了各部件的使用寿命，减少了维护工作。