CN106198886B - 用于煤炭地下气化工艺的气体在线分析系统与操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种用于煤炭地下气化工艺（ISC）的气体在线采样分析系统,其中包括：通过法兰连接在合成气主管道上的取样管线、控制阀、止回阀、流量计或流量控制阀、热交换装置、温度、压力传感器、压力安全阀、过滤器、合成气在线分析仪或便携式分析仪或探头设备与高频高精度氧含量检测仪、活性炭容器和排气口。本发明的在线采样分析系统还可用于地面下游设备入口和出口取样点位置（如水洗分离塔，合成气净化除杂设备，下游甲烷化设备，下游甲醇化设备等），对进入下游工艺的干净合成气及产品质量进行分析和监控，保障下游工艺的安全性和稳定性。

Description

用于煤炭地下气化工艺的气体在线分析系统与操作方法

技术领域

本发明涉及到一种用于煤炭地下气化工艺（ISC）的系统和操作方法。具体来说，本发明公开了一种用于煤炭地下气化工艺（ISC）的气体在线采样分析系统与操作方法。

背景技术

煤炭地下气化（ISC）是一种通过对地下煤层的可控燃烧（不完全燃烧）和气化反应，把煤直接转化为气体产品的工艺过程。产品气通常被称为合成气，可以作为燃料生产、化工生产、发电等下游工艺的原料。该工艺过程集合了建井完井、地下采煤和煤气化工艺技术，具有安全性好、投资小、效益高、污染少等优点。

通过地面钻井直通煤层，给氧化剂注入和产品气输出提供了有效通道。一个用于氧化剂注入的钻井称为“注入井”，另外一个用于生产产品气的钻井称为“产品井”。定向水平钻井和垂直钻井都可作为注入井或产品井。

当煤层中有注入井、产品井和水平通道将二者连接起来时，此构造被称为一个煤炭地下气化（ISC）单元或井对。ISC单元包括燃烧区，气化区和热解区。通过煤炭地下气化生成的产品气（粗合成气）通常含有合成气（CO, CO₂, H₂, CH₄等）以及其他杂质成分（固体颗粒，水，煤焦油，H₂S, NH₄, COS等）。粗合成气由经产品井输送至地面，再通过地面管线输送到下游装置进行处理和应用。

煤炭地下气化工艺需要对影响合成气组分的工艺参数进行优化以达到生产最佳合成气质量的目的，常规方法一般是在气化过程中按一定频率对合成气产品进行定期间歇式取样和检测。然而常规方法只能得到某个时间点的分析结果，无法获得连续数据。时间点之间存在较大的空白时间段，造成无法检测出煤炭地下气化过程中的各种不良操作参数，最终影响合成气组分和稳定性。因此，常规取样和分析方法成为了制约煤炭地下气化效率和稳定性的瓶颈之一。根据已有专利文献，目前面临的主要问题包括：

（a）当以合成气组分作为煤炭地下气化工艺控制参数时，由于取样时间间隔或取样点位置造成该参数输入的严重滞后以及最终合成气产品质量的波动。

（b）由于取样时间间隔或取样点位置造成未能及时发现合成气中氧含量超过最低爆炸极限（氧气泄露），导致在产品井和地面产品气输送管道中存在极其危险的爆炸性混合物（合成气和氧气）。一旦产生任何点火源，容易造成极其严重的安全事故。

（c）由于取样时间间隔或取样点位置造成在工艺切换过程中（ISC点火、空气气化、提升运行负荷、氧气气化、降负荷运行、怠速运行等）滞后的运行控制反馈，引起短期超量排放（排风口或火炬）、损坏下游工艺和设备、以及可能的长期环境污染问题。

（d）常规方法直接在管道上取样，如果对粗合成气样品的预处理方法不正确，合成气产品中的杂质（如固体颗粒，水，煤焦油等）易造成对气体分析结果的误差以及气体分析仪器的损坏。

（e）人工取样过程的高频率、取样点位置和杂质严重增加了实验室人员取样时暴露于合成气及其副产品的风险、劳动强度以及人力成本。

发明内容

本发明的目的之一在于解决现有技术的不足，提供一种用于煤炭地下气化工艺（ISC）的气体在线采样分析系统。

本发明的目的之二在于提供一种用于煤炭地下气化工艺（ISC）的气体在线采样分析系统的操作方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种气体在线采样分析系统，其中包括：

通过法兰连接在合成气主管道上的取样管线，

控制阀，如球型阀，根据在线采样分析系统所需的不同功能，用于隔离和/或选择流动路径（如，连续在线分析及氧含量监控，设备维护，管线清理，杂质排放，系统泄压，在线采样等）；可用电磁阀替换球型阀，实现对整个系统的全自动化切换或控制；

止回阀，用于防止在线采样分析系统内逆向气流造成样品污染或设备损坏；

流量计或流量控制阀，用于控制和测量在线采样分析系统内合成气流量；

热交换装置，可选用管壳式循环水冷冷却装置或扇式风冷冷却装置，在合成气抵达采样及分析设备之前，冷却合成气温度，冷凝烃类蒸气、水蒸气及其他液体杂质，防止污染分析设备，减小设备维护频率，冷凝后的液体通过杂质排放口/泄压口定期收集和处理；

温度、压力传感器，用于监控在线采样分析系统内冷却合成气的温度和压力；

压力安全阀，用于保护在线采样分析系统，避免在线采样分析系统出现由于堵塞等情况造成压力过高的问题；

过滤器，优选可更换滤芯的过滤器（如石英，油脂，聚酯纤维，玻璃纤维，薄膜等），用于去除冷却气体样品中的灰分、残留水蒸气及杂质等，防止污染分析设备，减小设备维护频率；

合成气在线分析仪或便携式分析仪或探头设备（如气相色谱，质谱，红外光谱，紫外光谱，拉曼光谱，激光等）与高频高精度氧含量检测仪，用于合成气质量及氧含量高频检测的在线分析；

活性炭容器，用于吸附分析仪尾气中的杂质及污染物；

排气口，用于排放经过吸附除杂后的分析仪尾气。

另一个实施方案中， 所述系统还包括气体采样装置，设于过滤器和合成气在线分析仪及氧含量分析仪之间的取样管线支路上，用于合成气实验室分析人工采样，气体采样装置包括冷凝气液分离管、气体采样端口和采样尾气端口，采样尾气端口通过带止回阀和控制阀的管线与合成气主管道可拆卸连接，如法兰连接。通过控制阀（如球型阀）选择气体样品采集路径，利用高压气体采样钢瓶在气体采样装置定期采集合成气样品。该合成气样品可直接用于实验室主要组分及微量组分的分析。当合成气在线分析系统需要进行清理维护时，可增加该采样装置的采样频率，分析结果可作为整个煤炭地下气化工艺（ISC）的临时监控和人工控制。

另一个实施方案中，所述系统还包括带控制阀的气体吹扫端口，设于过滤器和合成气在线分析仪及氧含量分析仪之间的取样管线支路上。通过气体吹扫端口，可每天定期自动通入标准气体样品对在线分析仪或便携式分析仪或探头设备性能进行验证和校正，确保合成气分析结果的重复性和准确性。

在上述实施方案中，当系统压力出现由于堵塞造成的高压异常时，或当合成气分析结果不在范围内或出现较大偏差时，可通过气体吹扫端口往系统内注入高压氮气进行吹扫，管线系统内的杂质残渣可通过杂质排放口/泄压口收集和处理。同时，对合成气在线分析仪或便携式分析仪或探头设备进行人工清理维护。

本发明的在线采样分析系统还可用于地面下游设备入口和出口取样点位置（如水洗分离塔，合成气净化除杂设备，下游甲烷化设备，下游甲醇化设备等），对进入下游工艺的干净合成气及产品质量进行分析和监控，保障下游工艺的安全性和稳定性。

附图说明

图1是煤炭地下气化（ISC）气体在线采样和分析系统示意图。

图2是煤炭地下气化（ISC）气体采样装置局部示意图。

图3是气体采样装置中多级冷凝气液分离管串联布局图。

图中：1、球型阀，2、止回阀，3、流量计，4、压力温度传感器，5、热交换装置，6、安全阀，7、过滤器，8、合成气在线分析仪与氧含量分析仪，9、活性炭容器，10、排气口，11、法兰，12、合成气主管道，13、合成气支路管道，14、产品井井口设备，15、固液气三相分离器，16、杂质排放口或系统泄压口，17、气体吹扫端口，18、气体采样装置，19、气体采样端口，20、采样尾气端口，21、冷凝气液分离管，22、液体冷凝物排放口，23、高压采样钢瓶。

具体实施方式

为了使本发明更简单易懂，便于实际操作，一个或多个首选的具体实施方式将参照附图，仅以举例的形式进行描述。

本发明涉及一种用于煤炭地下气化工艺（ISC）的系统和操作方法，具体来说，本发明公开了一种用于煤炭地下气化工艺（ISC）气体在线采样分析系统与操作方法。

该系统具体描述包括可在不同供应商处购买的标准部件，以及特定设计和制造的部件。本发明的创新之处，根据单个部件和特制部件的不同特性和功能，筛选出最合适的部件整合出一套独有的设备系统。

为了实现上述目的，本发明提供了一种气体在线采样分析系统，其中包括：

通过法兰连接在合成气主管道上的取样管线；

球型阀1，根据在线采样分析系统所需的不同功能，用于隔离和/或选择流动路径（如，连续在线分析及氧含量监控，设备维护，管线清理，杂质排放，系统泄压，在线采样等），可用电磁阀替换球型阀1，实现对整个系统的全自动化切换或控制；

止回阀2，用于防止在线采样分析系统内逆向气流造成样品污染或设备损坏；

流量计或流量控制阀3，用于控制和测量在线采样分析系统内合成气流量；

热交换装置5，可选用管壳式循环水冷冷却装置或扇式风冷冷却装置。在合成气抵达采样及分析设备之前，冷却合成气温度，冷凝烃类蒸气、水蒸气及其他液体杂质，防止污染分析设备，减小设备维护频率。冷凝后的液体通过杂质排放口/系统泄压口16定期收集和处理。

温度、压力传感器4用于监控在线采样分析系统内冷却合成气的温度和压力。

压力安全阀6，用于保护在线采样分析系统，避免在线采样分析系统出现由于堵塞等情况造成压力过高的问题。

可更换滤芯的过滤器7（如石英，油脂，聚酯纤维，玻璃纤维，薄膜等）。用于去除冷却气体样品中的灰分、残留水蒸气及杂质等，防止污染分析设备，减小设备维护频率。

气体采样装置18主要用于合成气实验室分析的人工采样。其中包括冷凝气液分离管21，气体采样端口19和采样尾气端口20。采样尾气端口20管线通过止回阀、球型阀和法兰连接到合成气主管道12。

合成气在线分析仪/便携式分析仪/探头设备（如气相色谱，质谱，红外光谱，紫外光谱，拉曼光谱，激光等）及高频高精度氧含量检测仪8。用于合成气质量及氧含量高频检测的在线分析。

活性炭容器9，用于吸附分析仪尾气中的杂质及污染物。

排气口10，用于排放经过吸附除杂后的分析仪尾气。

取样管线是合成气在线采样分析系统的主要流通通道，该管线通过法兰11连接到与产品井井口设备14连通的固液气三相分离器15出口的合成气主管道12上。取样管线的管径可根据该系统的功能进行选型（即分析仪设备与高压采样钢瓶所需的样品量），直径为0.125-2.0英寸。选材需要考虑湿腐蚀性工作环境，一般选用不锈钢或更高级别的材料。该管线气化过程结束后可回收并重复使用；

控制阀，如球型阀1的主要功能是通过控制和选择在线采样分析系统的流动路径实现该系统不同的功能，包括连续在线分析及氧含量监控，设备维护，管线清理，杂质排放，系统泄压，在线采样等功能。选材需要选用不锈钢或更高级别的材料，气化过程结束后可回收并重复使用；球型阀1可根据工艺需要替换为电磁阀等自动控制阀门以实现对整个在线采样分析系统的全自动化控制；

止回阀2主要用于防止在线采样分析系统内逆向气流造成样品污染或设备损坏。同时可以保持整个分析系统关键部件的清洁，在系统中可同时使用多个止回阀2作为备用阀。止回阀2采用设有特定开启压力的设计来确保其有效的密闭性；

流量计或流量控制阀3用于控制和测量在线采样分析系统内合成气流量，根据选择的路径和系统功能要求调节在线采样分析系统管线流量。例如，合成气在线分析仪/便携式分析仪/探头设备线路选用0-50 ml/min；在线采样线路选用0-2 l/min。

热交换装置5可在合成气抵达采样及分析设备之前，冷却合成气温度，冷凝烃类蒸气、水蒸汽及其他液体杂质，防止污染分析设备，减小设备维护频率。热交换装置5可选用管壳式循环水冷装置或扇式风冷冷却装置。热交换装置5的冷却剂流量由其下游的合成气温度控制，确保热交换装置5能有效冷却合成气。冷凝后的液体通过杂质排放口/系统泄压口16定期收集和处理。

温度和压力表/传感器4安装在热交换装置5的下游，用于监控在线采样分析系统内冷却合成气的温度和压力以及是否有正在形成的堵塞情况。以便及时通过高压吹扫等维护方法来消除和避免彻底堵塞。

压力安全阀6用于保护在线采样分析系统，避免该系统出现由于彻底堵塞等情况造成压力过高的问题。压力安全阀6的泄压通道连接到活性炭容器9，通过控制排放，防止其造成环境污染问题。

一个或多个可更换滤芯的过滤器7安装在取样点上游，用于去除冷却气体样品中的灰分及其他固体杂质等，防止污染分析设备，减小设备维护频率。滤芯可选用石英，油脂，聚酯纤维，玻璃纤维，薄膜等材料，这些过滤器7需定期及时更换，防止污染物泄露。

气体采样装置18主要用于合成气实验室分析的人工采样或当在线分析系统进行清理维护时对工艺的临时监控和人工控制。其中包括冷凝气液分离管21、气体采样端口19、采样尾气端口20和液体冷凝物排放口22。其中冷凝气液分离管用于深度冷凝高流速合成气样品中的残余液体蒸汽杂质。如果该采样装置安装在湿度较大的采样点（如水洗塔出口），可采用多个冷凝气液分离管21串联布局确保最大程度去除合成气样品内液体杂质，避免污染或损坏实验室分析仪器。气体采样端口19和采样尾气端口20采用快速连接接头方便高压采样钢瓶23的连接。采样尾气端口20管线通过止回阀、球型阀和法兰连接到合成气主管道12。

合成气在线分析仪/便携式分析仪/探头设备（如气相色谱，质谱，红外光谱，紫外光谱，拉曼光谱，激光等）及高频高精度氧含量检测仪8安装在过滤器下游，用于合成气质量及氧含量的连续在线分析。需要根据工艺控制和仪器分析响应时间（0-5分钟取样频率）的重复性、精准度以及可靠性要求，来选择合适的在线分析仪或探头设备。合成气组分分析结果通过分析仪数据记录装置向工艺控制系统和安全系统PLC（可编程控制器）提供实时数据，用于调节及控制工艺参数。这样可以及时发现和应对地下工艺出现的各种异常运行和突发情况。当合成气质量偏离下游要求时，该信号数据可及时关闭合成气主管道控制阀并同时打开合成气支路管道控制阀，将不合格气体产品输送至火炬排放，防止其影响下游工艺及其相应设备（如催化剂失活、催化剂中毒，低负荷运行，氧气泄露等）。

根据安全系统（警报和切断条件）的要求，氧含量需要单独连续监测，确保其低于最低爆炸极限，保证整个工艺流程的安全性和可靠性。为了确保氧含量检测仪的准确度，在该检测仪前段可加装二级净化过滤装置（如硫化物，氮化物等）。当合成气中氧含量接近于设定值（低于易燃易爆混合物爆炸下限（LEL））时，提供警报。当合成气中氧含量达到设定值时由安全监控系统自动切断氧化剂注入系统，并同时关闭主合成气控制阀和打开支路管道控制阀，将危险气体输送至火炬或排气口排放。

位于在线分析系统下游的是活性炭容器，用于吸附分析仪尾气中的杂质和污染物。可采用活性炭或多孔煤焦等吸附材料，并定期更换。

在线分析系统末端为高度大于3米的排气口（远离现有工作区），用于排放经过吸附除杂后的分析仪尾气。

在附图，数字编号相同的部件为同一部件。

本发明中一个实施方案，气体在线采样分析系统如图1所示：粗合成气从产品井井口设备14输出，进入到地面合成气主管道12。经过固液气三相分离器15处理后，进入到与合成气主管道12通过法兰11连接的在线采样分析系统，合成气首先经过热交换装置5冷却，去除合成气内水蒸气、烃类蒸气及其他液体杂质，防止污染分析设备，再经过过滤器7，去除冷却气体样品中的灰分、残留杂质等，之后合成气进入在线分析仪及氧含量分析仪8，分析仪尾气通过活性炭容器9后进入到排气口10，整个在线采样分析系统内部的路径和功能由相应的球型阀1控制；

根据所选路径和功能，通过流量计3来调系统管线内合成气流量，通过分别安装在热交换装置5下游的温度传感器4来调节冷却剂的流量，确保能有效地去除合成气内的液体杂质。冷凝下的杂质通过杂质排放口16定期排放，防止系统堵塞；

本发明中另一个实施方案（如图1所示）。为了确保合成气在线分析仪及氧含量分析仪8的重复性、可靠性和准确性，可定期采用标准气体验证分析仪的工作情况。首先通过球型阀1隔离在线采样分析系统。通过气体吹扫端口17注入标准气体并吹扫合成气在线分析仪及氧含量分析仪8，并对标准气体进行分析比对。与此同时，当压力传感器4出现高压异常情况时（堵塞情况）或当验证分析结果出现偏差时，可通过气体吹扫端口18注入高压氮气对整个系统进行吹扫清洁，移除污染物。管线内的杂质残渣可通过杂质排放口/系统泄压口16排放。根据标准气分析结果可有效地验证分析仪的工作情况，同时可判断是否需要对仪器进行重新校正和清理维护工作；

本发明中另一个实施方案如图2所示。当需要对合成气进行实验室详细分析（主要组分和微量组分）时，通过球型阀1隔离合成气在线分析仪及氧含量分析仪8。利用气体采样装置18进行定期在线采样。冷却合成气首先进入冷凝气液分离管21，在底部进一步分离液体冷凝物杂质后通过气体采样端口19进入到高压采样钢瓶23。采样过程中需要对高压采样钢瓶23进行多次升压吹扫后再采样。当采样装置安装在湿度较大的采样点（如水洗塔出口），可采用多级冷凝气液分离管21串联布局（图3）以最大程度去除合成气样品内液体杂质，避免污染或损坏实验室分析仪器。当需要对合成气在线分析仪及氧含量分析仪8进行重新校正和清理维护工作时，可增加该气体采样端口19的合成气的采样频率，分析结果可作为整个煤炭地下气化工艺（ISC）的临时控制直到合成气在线分析仪及氧含量分析仪8恢复正常工作状态。

以上所述提及的“一个实施方案”包括在实施方案中描述的相关特性、结构、特征都与本发明的其中至少一个实施方案相关。因此，以上所述多次提及“一个实施方案中”的地方并非都特指同一个实施方案。此外，在实施方案中描述的相关特性、结构、特征可以以任何合适的方式一个或多个组合。

以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不用于限制本发明。对于本领域的技术人员，本发明可以有各种变化和更改。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.用于煤炭地下气化工艺的气体在线分析系统，其特征在于：所述在线分析系统的组成如下：

取样管线，与合成气主管道可拆卸连接，取样管线自进样端，依次设有如下组件：

控制阀，用于隔离和/或选择流动路径，

流量计或流量控制阀，用于测量或控制在线采样分析系统内合成气流量，

止回阀，用于防止在线采样分析系统内逆向气流造成样品污染或损坏其它组件，

热交换装置，在合成气抵达采样分析设备前冷却合成气温度，以及冷凝烃类蒸气、水蒸气及其他液体杂质，

温度和压力传感器，用于监控在线采样分析系统内冷却合成气的温度和压力，

压力安全阀，用于保护在线采样分析系统，

过滤器，用于去除冷却气体样品中的灰分、残留水蒸气及杂质，

合成气在线分析仪或便携式分析仪或探头设备与氧含量分析仪，用于合成气质量及氧含量在线分析，

活性炭容器，用于吸附合成气在线分析仪及氧含量分析仪尾气中的杂质及污染物，

排气口，用于排放经过吸附除杂后的分析仪尾气；

所述系统还包括气体采样装置，设于过滤器和合成气在线分析仪及氧含量分析仪之间的取样管线支路上，用于合成气实验室分析人工采样，气体采样装置包括冷凝气液分离管、气体采样端口和采样尾气端口，采样尾气端口通过带止回阀和控制阀的管线与合成气主管道可拆卸连接;

所述分析系统的分析方法如下：粗合成气从产品井井口设备输出，进入到地面合成气主管道，经过固液气三相分离器处理后，进入到与合成气主管道通过法兰连接的在线采样分析系统，合成气首先经过热交换装置冷却，去除合成气内水蒸气、烃类蒸气及其他液体杂质，防止污染分析设备，再经过过滤器，去除冷却气体样品中的灰分、残留杂质，之后合成气进入合成气在线分析仪及氧含量分析仪，分析仪尾气通过活性炭容器后进入到排气口，整个在线采样分析系统内部的路径和功能由相应的球型阀控制；

根据所选路径和功能，通过流量计来调系统管线内合成气流量，通过分别安装在热交换装置下游的温度传感器来调节冷却剂的流量，确保能有效地去除合成气内的液体杂质，冷凝下的杂质通过杂质排放口定期排放，防止系统堵塞；

通过球型阀隔离在线采样分析系统，通过气体吹扫端口注入标准气体并吹扫合成气在线分析仪及氧含量分析仪，并对标准气体进行分析比对，与此同时，当压力传感器出现高压异常情况时或当验证分析结果出现偏差时，通过气体吹扫端口注入高压氮气对整个系统进行吹扫清洁，移除污染物，管线内的杂质残渣通过杂质排放口/系统泄压口排放，根据标准气分析结果有效地验证分析仪的工作情况，同时判断是否需要对仪器进行重新校正和清理维护工作；

当需要对合成气进行实验室详细分析时，通过球型阀隔离合成气在线分析仪及氧含量分析仪，利用气体采样装置进行定期在线采样，冷却合成气首先进入冷凝气液分离管，在底部进一步分离液体冷凝物杂质后通过气体采样端口进入到高压采样钢瓶，采样过程中对高压采样钢瓶进行多次升压吹扫后再采样，当采样装置安装在湿度较大的采样点，采用多级冷凝气液分离管串联布局以最大程度去除合成气样品内液体杂质，避免污染或损坏实验室分析仪器，当需要对合成气在线分析仪及氧含量分析仪进行重新校正和清理维护工作时，增加该采样端口的合成气的采样频率，分析结果作为整个煤炭地下气化工艺的临时控制直到合成气在线分析仪及氧含量分析仪恢复正常工作状态。

2.根据权利要求1所述的用于煤炭地下气化工艺的气体在线分析系统，其特征在于：所述系统还包括带控制阀的气体吹扫端口，设于过滤器和合成气在线分析仪及氧含量分析仪之间的取样管线支路上。

3.根据权利要求1所述的用于煤炭地下气化工艺的气体在线分析系统，其特征在于：所述取样管线与合成气主管道法兰连接，所述控制阀为球型阀或电磁阀。

4.根据权利要求1所述的用于煤炭地下气化工艺的气体在线分析系统，其特征在于：所述过滤器为可更换滤芯的过滤器。

5.根据权利要求1所述的用于煤炭地下气化工艺的气体在线分析系统，其特征在于：所述热交换装置为管壳式循环水冷冷却装置或扇式风冷冷却装置。

6.根据权利要求1所述的用于煤炭地下气化工艺的气体在线分析系统，其特征在于：止回阀至少串联设有两只，止回阀设有开启压力以确保其有效的密闭性。

7.根据权利要求1所述的用于煤炭地下气化工艺的气体在线分析系统，其特征在于：所述系统还包括用于工艺控制系统和安全监控系统控制的PLC控制器，合成气组分分析结果通过分析仪数据记录装置向PLC控制器提供实时数据，用于调节及控制工艺参数，所述控制阀均为电磁阀。

8.根据权利要求7所述的用于煤炭地下气化工艺的气体在线分析系统，其特征在于：根据安全系统的要求，氧含量单独连续监测，确保其低于最低爆炸极限，保证整个工艺流程的安全性和可靠性，为确保氧含量检测仪的准确度，在分析仪前段加装二级净化过滤装置，当合成气中氧含量接近于设定值时，PLC控制器提供警报；当合成气中氧含量达到设定值时由PLC控制器控制安全监控系统自动切断氧化剂注入系统，并同时关闭主合成气控制阀和打开支路管道控制阀，将危险气体输送至火炬或排气口排放。

9.一种用于煤炭地下气化工艺的气体在线分析系统的分析方法，其特征在于，所述分析方法如下：粗合成气从产品井井口设备输出，进入到地面合成气主管道，经过固液气三相分离器处理后，进入到与合成气主管道通过法兰连接的在线采样分析系统，合成气首先经过热交换装置冷却，去除合成气内水蒸气、烃类蒸气及其他液体杂质，防止污染分析设备，再经过过滤器，去除冷却气体样品中的灰分、残留杂质，之后合成气进入合成气在线分析仪及氧含量分析仪，分析仪尾气通过活性炭容器后进入到排气口，整个在线采样分析系统内部的路径和功能由相应的球型阀控制；

根据所选路径和功能，通过流量计来调系统管线内合成气流量，通过分别安装在热交换装置下游的温度传感器来调节冷却剂的流量，确保能有效地去除合成气内的液体杂质，冷凝下的杂质通过杂质排放口定期排放，防止系统堵塞；

通过球型阀隔离在线采样分析系统，通过气体吹扫端口注入标准气体并吹扫合成气在线分析仪及氧含量分析仪，并对标准气体进行分析比对，与此同时，当压力传感器出现高压异常情况时或当验证分析结果出现偏差时，通过气体吹扫端口注入高压氮气对整个系统进行吹扫清洁，移除污染物，管线内的杂质残渣通过杂质排放口/系统泄压口排放，根据标准气分析结果有效地验证分析仪的工作情况，同时判断是否需要对仪器进行重新校正和清理维护工作；

当需要对合成气进行实验室详细分析时，通过球型阀隔离合成气在线分析仪及氧含量分析仪，利用气体采样装置进行定期在线采样，冷却合成气首先进入冷凝气液分离管，在底部进一步分离液体冷凝物杂质后通过气体采样端口进入到高压采样钢瓶，采样过程中对高压采样钢瓶进行多次升压吹扫后再采样，当采样装置安装在湿度较大的采样点，采用多级冷凝气液分离管串联布局以最大程度去除合成气样品内液体杂质，避免污染或损坏实验室分析仪器，当需要对合成气在线分析仪及氧含量分析仪进行重新校正和清理维护工作时，增加该采样端口的合成气的采样频率，分析结果作为整个煤炭地下气化工艺的临时控制直到合成气在线分析仪及氧含量分析仪恢复正常工作状态。