第九章 成分分析(新)

1、 炉烟成分正确分析的首要条件是分析的气样要有代表性，因此取样点应设置在燃烧过程已结束，烟气不存在分层、停滞，以及烟气温度为取样装置所能耐受的地方。由于烟道处于负压下，特别要防止空气漏入而影响测量正确性。取样装置一般放在高温省煤器出口烟气侧，也可放在过热器出口烟气侧。实验证明，对于大截面烟道，截面上各处烟气成分是不相同的，有明显分层倾向，而且在各排不同喷燃器投入运行的情况下，分层情况也不同。因此最好设置多个取样点，然后取其平均值，但这样做会增加测量滞后，有时就用试验方法求取一个较好的取样点位置作为经常测量的取样点。 快速响应是对成分分析仪的一个突出的要求。应尽可能缩短取样管路，以减少纯滞后，因此

2、最好装设大口径旁路烟道，分析仪的取样装置则可安装在旁路烟道内。第二节第二节 氧化锆氧量计氧化锆氧量计 一、概述一、概述 氧化锆氧量计是最近二十年发展起来的一种新型烟气氧含量分析测量仪表。 组成组成：它由传感器（锆头）和变送显示器组成。 特点特点：这种氧量计的传感器精确度高，可达到+0.2。它不需要复杂的预处理，响应快（10s达到被测氧量90），适用的烟气温度可高达1000，其变送显示器的精确度优于1.0级。复现性和稳定性高，输出信号为 010mA和 420mA，DC。显示可为模拟显示，亦可以为数字显示，且显示的功能多，能显示氧含量（）、氧量信号（mA）、本底电势（mV）、锆头温度（oC）。锆头

3、寿命为12年。 应用应用：氧化锆氧量计广泛地应用在火力发电、采暖、炼油、化工、轻纺、水泥等工业领域内。 分类：氧化锆氧量计按其安装方式分为抽出式和直插式两类。 抽出式抽出式是通过取样预处理系统把烟气从烟道中抽出来，经过滤、净化后送到氧化锆传感器。这种类型的氧量计由于有取样预处理系统而失去了氧化锆氧量计自身响应快的优点。这种类型的氧化锆氧量计一般不用于指导锅炉燃烧的分析测量，而多用于环境保护方面的烟气分析。 直插式直插式是将氧化锆传感器直接插入高温烟道或旁路烟道，不需要烟气预处理装置。直插式氧化锆氧量计又有两种类型，即恒温式氧化锆氧量计和补偿式氧化锆氧量计。在两极板上表现出的电极反应为参比气样侧

4、极板： O24e 2O2 待测气样侧极板： 2O2 O24e 其浓差电势由能斯特公式确定：式中 R气体常数，8.314J（Kmol）； T浓差电池温度（池温），K； F法拉第常数，96.487Cmol； n电极反应时一个氧分子输送的自由电子数 （n = 4）； p2参比气样的氧分压力； p1待测气样的氧分压力。 12lnppnFRTE 由于在混合气体中，某气体组分的压力与总压力之比与其容积浓度成正比，因此当参比气样的总压与待测气样的总压相等时，上式可化成如下形式：式中 p 参比气样总压力； 参比气样氧容积浓度； 待测气样氧容积浓度。 1212lnlnnFRTppppnFRTE12l 热导式气体

5、分析仪是使用最早的一种物理式气体分析仪，它是利用不同气体导热特性不同的原理进行分析的。常用于分析混合气体中的 、 等组分的百分含量。 2H2CO一、工作原理一、工作原理l各种气体都具有一定的导热能力，但是导热程度有所不同，即各有不同的导热系数。经实验测定，气体中氢和氦的导热能力最强，而二氧化碳和二氧化硫的导热能力最弱。气体的导热率还与气体的温度有关。表9-1列出了0时以空气热导率为基准的几种气体的相对热导率。 气体在气体在00下的相对热导率下的相对热导率气体名称N2O2CO2SO2H2COCH4相对热导率0.9981.0150.6150.3447.130.9641.318l对于彼此之间无化学反

6、应的多组分的混合气体，它的热导率与各组分的热导率及各组分的体积百分含量有关，即 l式中， 为混合气体的总热导率，i为混合气体中第i组分的热导率；Ci为混合气体中第i组分的体积百分含量。 niiinnCCCC12211l如果被测组分的热导率为 ,其余组分为背景组分，并假定它们的热导率近似等于 。将它们带入上式后可得 l在 、 已知的情况下，测定混合气体的总热导率，就可以测定被测组分的体积百分含量。 1212121132211)()1 ()(CCCCCCCn2121C21121、检测器l由于气体的热导率很小，直接测量比较困难，所以热导式气体分析仪大多是把气体热导率的变化转换成金属材料电阻值的变化。

7、通过对金属材料电阻值进行测量，来反映出被测组分的体积百分含量。通常把热导率转换成电阻值的部件称为热导式气体分析仪的检测器，又称热导池。 热导池的结构如图9-14所示。用导热良好的金属制成的长圆柱形小室内，装有一根细的铂或钨电阻丝，电阻丝与腔体有良好的绝缘。电阻丝通过两端引线通以一定强度的电流I，使其维持一定的温度tn，tn高于室壁温度tc。热导池一般放在恒温装置中，故室壁的温度恒定。被测气体由小室下部引入，从小室上部排出，电阻丝的热量通过混合气体向室壁传递，其热平衡温度将随被测气体的热导率变化而变化。电阻丝温度的变化使其电阻值亦发生变化。在一定条件下，电阻丝在热平衡状态下的电阻值与混合气体的热导率之间存在单值函数关系。通过测量电阻的变化就可得知气体组分的变化。 通过检测器的转换作用，把被测组分含量的变化转换成了电阻值的变化。对电阻的测量常采用电桥。热导式气体分析仪的测量电路有单电桥测量电路和双电桥测量电路。双电桥测量电路如图9-16所示。为测量电桥，为参比电桥。测量电桥中R1、R3气室中通入被测气体，R2、R4气室中充以测量下限气体；参比电桥中R5、R7气室充以测量上限气体，R6、R8气室中充以测量下限气体。参比电桥输出一固定的不平衡电压UAB加在滑线电阻RP的两端，测量电桥输出电压UCD的变化随着被测组分含量的