锅炉烟气：烟气分析设备技术推广和操作技能培训130424

便携式烟气分析仪在锅炉行业的应用和选型朱长虹

目录背景常识介绍：什么是燃烧3页工业锅炉的容量、参数和型号29页工业锅炉的能耗分析32页如何更好选用烟气分析仪42页烟气分析仪器的应用70页烟气的测量和研究目的77页选择便携式烟气分析仪注意事项84页如何正确使用便携式烟气分析仪85页未来的监测趋势－智能监测90页一、背景常识介绍：什么是燃烧

什么是燃烧？燃烧的定义物质剧烈氧化而出现的发光发热的现象。表现现象是火是人类最早发现和应用的现象之一：火使人类摆脱了茹毛饮血和黑暗寒冷；火使人类进入文明社会，促进人类进步；现代社会发展的支撑工业离不开火冶金，制造业能源动力行业：火力发电；汽车、轮船和航空航天发动机火火力发电厂汽车、航空和航天发动机涉及的学科伴随着流动过程——流体力学伴随着热量传输——传热学伴随着新物质的生成和扩散——传质学燃料和燃烧产物的热量转化及化学反应能够进行的程度——化学热力学燃烧反应的速度——化学动力学由此可见，燃烧过程是极其复杂的物理化学过程，是多门学科的综合和交叉A.燃烧与国民经济和能源的关系品种石油煤炭天然气核能水电新能源2002年数量/亿吨或亿立方米35.547.9252708.88.52002年数量/亿吨标准煤50.734.336.68.88.502002年比例/%36.524.626.46.46.102020年比例/%33.721.21913.67.65.4世界的能源结构（%）B、燃烧与国民经济和能源的关系我国的一次能源的消费结构（%）年份煤炭石油天然气化石燃料总量水电核能及新能源198072.2020.703.1096.004.000198575.8017.102.2095.104.900199076.2016.602.1094.905.100199574.6017.501.8093.606.100200070.0619.073.5392.666.800.067200266.1023.402.7068.347.800.70202067.7514.955.5488.248.753.050205060.003.195.1568.346.1525.510C、燃烧与国民经济和能源的关系燃烧过程融入生产生活的各个角落动力行业——电站锅炉、燃气轮机等运输行业——汽车、飞机、火箭和轮船的发动机冶金、陶瓷、玻璃、化工行业——各种工业炉民用采暖行业——采暖锅炉火灾的预防同样需要燃烧学知识我国建有火灾国家重点实验室——中科大目前清华热能系、浙大热能所、华中煤燃烧实验室等大学开设与燃烧有关学科火灾锅炉爆炸11988年9月夜，锦州发电厂配200MW发电机组的670t/h锅炉在灭火后投油，造成炉膛爆炸，炉膛由方变圆，裂开400mm，锅炉锅筒移位261mm，工字钢梁移位240mm，楼梯断裂，当场炸死一人。锅炉爆炸21993年，宁波北仑港电厂配600MW的2008t/h锅炉燃烧组织不当，炉膛严重结渣，大渣落下砸坏水冷壁，（18.2Mpa,360℃）高压水冲破炉墙，当场烧死，烫死，窒息死亡19人，造成严重损失。配600MW发电机组2008t/h锅炉使用烟气分析仪的目的利用锅炉燃烧过程为人类造福－优化燃烧，节约能源避免燃烧过程给人类带来危害－锅炉检查，消除隐患燃烧过程的可控制性，合理控制锅炉燃烧，减少污染气体和废渣排放使用烟气分析仪的双重目的依据国家监测规范，为业主单位提供科学建设性提供数据，改进工艺，优化燃烧，科学利用能源学会应用基本概念和原理分析判断燃烧过程逐步学会控制、利用燃烧过程工业锅炉分类锅炉的分类有多种方法:通常，我们把用于动力、发电方面的锅炉，叫做动力锅炉把用于工业及采暖方面的锅炉，称为供热锅炉，又称工业锅炉。2.按结构分类按结构可分为火管锅炉和水管锅炉。火管锅炉中，烟气在管内流过水管锅炉中，汽水在管内流过。3.按蒸发受热面内工质流动方式分类按蒸发受热面内工质的流动方式可分为自然循环锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉和复合循环锅炉。自然循环锅炉具有锅筒，利用下降管和上升管中工质密度差产生工质循环，只能在临界压力以下应用。直流锅炉无锅筒，给水靠水泵压头一次通过受热面，适用于各种压力。强制循环锅炉在循环回路的下降管与上升管之间设置循环泵用以辅助水循环并作强制流动，又称辅助循环锅炉或控制循环锅炉。复合循环锅炉是介于强制循环锅炉和直流锅炉之间的一种锅炉。它在高负荷时按直流锅炉模式运行，而在低负荷时按强制循环锅炉模式运行，循环泵只在低负荷下工作。4.按出口工质压力分类按出口工质压力可分为常压锅炉、微压锅炉、低压锅炉、中压锅炉、高压锅炉、超高压锅炉、亚临界压力锅炉、超临界压力锅炉和超超临界压力锅炉。常压锅炉的表压为零。微压锅炉的表压为几十个Pa。低压锅炉的压力一般小于1.275MPa。中压锅炉的压力一般为3.825MPa。高压锅炉的压力一般为9.8MPa。超高压锅炉的压力一般为13.73MPa。亚临界压力锅炉的压力一般为16.67MPa。超临界压力锅炉的压力23～25MPa。超超临界压力锅炉的压力一般大于27MPa。5.按燃烧方式分类按所用燃料或能源可分为:固体燃料锅炉液体燃料锅炉气体燃料锅炉余热锅炉原子能锅炉废料锅炉。6.按排渣方式分类按排渣方式可分为固态排渣锅炉和液态排渣锅炉。固态排渣锅炉中，燃料燃烧后生成的灰渣呈固态排出，是燃煤锅炉的主要排渣方式。液态排渣锅炉中，燃料燃烧后生成的灰渣呈液态从渣口流出，在裂化箱的冷却水中裂化成小颗粒后排入水沟中冲走。7.按炉膛烟气压力分类按炉膛烟气压力可分为负压锅炉、微正压锅炉和增压锅炉。负压锅炉中炉膛压力保持负压，有送、引风机，是燃煤锅炉主要型式。微正压锅炉中炉膛表压力为2～5kPa，不需引风机，宜于低氧燃烧。增压锅炉中炉膛表压力大于0.3MPa，用于配蒸汽-燃气联合循环8.按锅筒数目分类按锅筒数目可分为单锅筒和双锅筒锅炉，锅筒可纵置或横置布置。现代锅筒型电站锅炉都采用单锅筒型式。工业锅炉采用单锅筒或双锅筒型式。9.按整体外形分类可分为倒U型、塔型、箱型、T型、U型、N型、L型、D型、A型等。D型、A型用于工业锅炉其他炉型一般用于电站锅炉。10.按锅炉房型式分类可分为露天、半露天、室内、地下或洞内布置的锅炉。工业锅炉一般采用室内布置电站锅炉主要采用室内半露天或露天布置二、工业锅炉的容量、参数和型号日常生活中有大小锅炉之说。但科学意义上来讲，所谓锅炉的大小是和锅炉单位时间内所传递的热量的多少密切相关的。根据热力学的知识，蒸汽锅炉一般需要用如下四个参数才能将锅炉的大小描述清楚：（1）蒸发量，t/h（或kg/s）（2）出口蒸汽压力,MPa（3）出口蒸汽温度,℃（4）给水温度,℃。因此，所谓的锅炉参数一般就指蒸发量、蒸汽压力、蒸汽温度和给水温度。锅炉的蒸发量在确保安全的前提下，锅炉长期连续运行时单位时间所产生蒸汽的数量，称为这台锅炉的蒸发量。蒸发量又称为“出力”或“容量”。锅炉蒸汽压力和温度锅炉蒸汽压力和温度是指过热器主汽阀出口处的过热蒸汽压力和过热蒸汽温度。对于无过热器的锅炉，用主汽阀出口处的饱和蒸汽压力和温度表示。锅炉给水温度是指进省煤器的给水温度，对无省煤器的锅炉指进锅炉锅筒的水的温度。对产生饱和蒸汽的锅炉，蒸汽的温度和压力存在一一对应的关系。其它锅炉，温度和压力不存在这种对应关系。三、工业锅炉的能耗分析锅炉热平衡

燃料在锅炉中燃烧，由于种种原因不完全燃烧，而燃烧放出的热量也不会全部有效地用于生产蒸汽或热水。也就是说，燃料的总输入热量中只有一部分被工质（水或汽）吸收，叫做有效利用热；其余部分则损失掉了，叫做锅炉的热损失。为了确定锅炉的热效率，就需要使锅炉在正常运行工况下建立起锅炉的收、支平衡关系，通常称为锅炉热平衡。锅炉热平衡是研究燃料在锅炉中的总输入热量的利用及损失情况，研究的目的是为了有效地提高锅炉的热效率。锅炉热平衡的组成固体燃料的热平衡方程式可以写成

kJ/kg式中，Qr－1kg燃料带入锅炉的热量，kJ/kg；

Q1－锅炉有效利用热量，kJ/kg；

Q2－排出烟气所带走的热量，kJ/kg；

Q3－气体不完全燃烧热损失，kJ/kg；

Q4－固体不完全燃烧热损失，kJ/kg；

Q5－锅炉的散热损失，kJ/kg；

Q6－灰渣带走的物理热量，kJ/kg。化学不完全燃烧火用损一部分可燃气体在炉膛内没有燃烧放热，便随烟气排掉所损失的化学火用，根据烟气分析测得的可燃气体占干烟气的容积百分数计算，即

式中，－1m3的一氧化碳、氢、甲烷在标准状态下的化学火用，kJ/m3；

CO、H2、CH4－由烟气分析测得的可燃气体占干烟气容积百分率，%；

Vgy－干烟气容积，m3/kg或m3/m3。化学不完全燃烧热损失化学不完全燃烧热损失是由于烟气中有一部分可燃气体未燃烧放热就随烟气排出而损失掉。一般情况下气体不完全燃烧产物是CO，H2，CH4等可燃气体，则其热损失应为烟气中各可燃气体容积与它们的容积发热量乘积的总和。影响化学不完全燃烧热损失的因素:化学不完全燃烧热损失的大小，主要决定于炉子结构，燃料特性，燃烧过程的组织和运行操作水平，空气和燃料的混合程度等。排烟热损失

排烟热损失是由于烟气从锅炉排出时的温度比冷空气的温度高的多，此时排烟所带走的热量叫做排烟热损失，排烟热损失是锅炉热损失中最主要的一项。影响排烟热损失的因素:影响排烟热损失的因素有炉膛出口过剩空气系数，烟道各处的漏风量及燃料所含的水分，都影响排烟量的变化，排烟温度对排烟热损失影响更大。提高锅炉毛效率的途径

（1）提高锅炉的燃烧效率锅炉的燃烧效率是表征燃料完全燃烧的程度，要想提高锅炉的燃烧效率，必须设法调整和组织好炉内的燃烧工况，使燃料充分燃烧，降低q3和q4。燃料燃烧不好，会使化学不完全燃烧损失和固体不完全燃烧损失增大，使锅炉燃烧效率降低。而燃料充分燃烧有三个必须的条件，一是要有足够的空气量，燃料与空气要充分混合；二是要有燃料着火所必须的温度，这就要求有足够的炉膛温度；三是要有燃料与氧所必须的反应时间，这就要求燃料在炉内停留一定的时间。根据这三个条件，就必须采取如下措施以强化燃烧。强化燃烧措施1）合理送风和风量调节合理送风是强化燃烧的关键。在机械化燃烧的锅炉（如链条炉、振动炉和往复炉）中，根据燃烧过程的不同特点，合理送风，对于促进炉内燃烧是很重要的。2）控制炉膛过量空气系数控制炉膛过量空气系数是提高燃料完全燃烧程度，降低热损失的措施。因此，炉膛过量空气系数有一最经济的数值，这一数值使q2，q3，q4三者之和最小，即最佳过量空气系数，可以通过燃烧调整试验确定。3）维持炉膛高温维持炉膛高温是燃料迅速燃烧的条件。层燃炉、煤粉炉、燃油及燃气炉在正常燃烧工况下高达1300~1600ºC，炉膛出口烟温也高达900~1050ºC左右。炉膛内保持高温的目的：一是提高燃烧化学反应速度，降低q3，q4的损失；二是提高辐射换热强度。维持炉膛高温的措施，在燃用劣质煤时，炉内温度会有明显下降。在这种情况下，一是可以利用耐火砖或耐火混凝土遮挡住一部分辐射受热面，降低炉内水冷程度；二是可增设空气预热器，将冷风预热后送入炉膛，以提高入炉热量，既可提高炉内温度又能降低排烟温度。

（2）降低排烟温度目前我国工业锅炉排烟温度偏高，是锅炉热效率偏低的主要原因之一。小型锅炉排烟温度每降低15~20ºC，大型锅炉每降低15ºC，锅炉热效率增加1%。因此，要设法回收烟气余热降低排烟温度，减少排烟热损失q2，节约燃料。控制排烟处的过量空气系数炉膛出口过量空气系数的增大以及沿烟气行程各烟道的漏风，都会增大排烟处的过量空气系数αpy，即增大排烟量，因而也将增大排烟热损失。为了减少排烟热损失，一方面炉膛出口应保持最佳过量空气系数，另一方面应设法减少炉膛及各烟道的漏风量。漏风不仅增加了排烟容积，而且是炉膛的漏风还会使排烟温度提高。当冷空气漏进烟道时，使漏风处的烟气温度降低，从而漏风点以后所有的受热面吸热量都减少，故排烟温度提高。并且漏风点越靠近炉膛这个影响越大。现在中小型工业锅炉炉膛和各处烟道漏风现象很普遍，这不仅使排烟量增加，排烟热损失增大，又使引风机的负荷增加，电耗增加，同时炉膛的漏风还使炉膛温度降低，对燃烧不利。因此，一旦发现炉膛和烟道漏风，必须尽快堵漏，从而控制排烟处的过量空气系数，以降低排烟热损失。北京乐氏联创科技有限公司41

燃烧点选择下图1显示了热效率和各项热损失随着空燃比α的增减的变化规律。所谓提高燃烧效率，就是要适量的燃料与适量的空气组成最佳比例进行燃烧。

热效率热损失图1热效率与空燃比α的关系

四、如何更好选用烟气分析仪关于国家法规对烟气分析仪设备的各项规定产品必须严格遵循《中华人民共和国进口计量器具监督管理办法实施细则》各项规定执行，投标单位必须提供所投标产品的国家计量器具型式批准证书及合格的型式注册表，不能提供国家计量器具型式批准证书及型式注册表的不能使用！依据：按照《中华人民共和国进口计量器具监督管理办法实施细则》第六条规定凡进口或者在中国境内销售列入《中华人民共和国进口计量器具型式审查目录》内的计量器具的，应当向国务院计量行政部门申请办理型式批准。未经型式批准的，不得进口或者销售。而烟气分析仪应隶属《中华人民共和国进口计量器具型式审查目录》中67项，详见下列链接：/flfg/bmgz/200610/t20061022_1553.htm2.按照《进口无线电发射设备的管理规定》第四条规定凡向我国出口的无线电发射设备，外商须持有我国国家无线电管理委员会办公室核发的《无线电发射设备型号核准证》。国家计量器具型式批准证书及合格的型式注册表主机无线认证证书手操器控制单元无线认证燃煤工业锅炉节能监测一、工业锅炉节能监测检查项目1、是否列入国家淘汰目录的锅炉；锅炉如果属于增容范围，应有主管机构批准手续，其技术经济指标应符合GB/T17954一级炉要求。2、锅炉主要操作人员应持有培训合格证与上岗资格证明。3、锅炉的给水、锅炉的水质应有定期分析记录并符合GB/T1576的要求。4、应有3年内热效率测试报告，锅炉在新安装、大修、技术改造后应进行热效率测试，热效率测试应由专业单位按GB/T10180进行。5、锅炉运行负荷，除短时间的负荷外，一般不应低于额定蒸发量或额定供热量的70%。燃煤工业锅炉节能监测二、工业锅炉节能监测测试项目1、锅炉排烟温度。2、排烟处空气系数。3、炉渣含碳量。4、炉体表面温度。中华人民共和国国家标准GB/T15317-2009《燃煤工业锅炉节能监测》要点说明其中第4条工业锅炉节能监测方法：4.2测试时间监测测试时间：从热工况达到稳定状态开始，测试时间应不少于1h；除去需要化验分析的项目以外，

测试项目参数每隔15min一次，取算术平均值作为测试结果。国家标准GB/T15317-2009烟气选型要求包括:测量:O2,CO,RO2,H2,HC,T-Gas,T-Air,压力,烟黑,温差测量O2

:0-21.0%,分辨率0.01%;CO:,0-10000ppm分辨率1ppmH2:0-2000ppm,分辨率1ppmCO2:0-20.0%,30%,分辨率0.01%CxHy:0-2000ppm,分辨率1ppmT-gas:0-650/1200℃,分辨率0.1℃;T-room:0-99℃,分辨率0.1℃压力:+/-100hP,分辨率0.01hPa;-平均值计算帕尔帖气体冷却器和蠕动泵自动排放冷凝水参考型号：德国rbr益康EN2,EN2-F2013年4月2449中华人民共和国国家标准GB/T15317-2009《燃煤工业锅炉节能监测》要点说明

说明：实际锅炉测试运用，燃烧过程中会出现大量的水蒸气和腐蚀性气体，要求仪器设备必须带有帕尔帖制冷器或压缩机方式的制冷系统同时蠕动泵能够自动排水，电子检测冷凝水及蠕动泵，达到排水要求时自动排放冷凝水，适合于长期连续性工作且不低于8小时测试试验。受实际测量的需要及监测点高空作业等条件限制，分析设备最好带有人机分离操作，同时避免检测人员受到二次污染，现场测量设备和手操器需要取得国家认证资格。TESTO德图350烟气分析仪仪器2013年4月2451kane9106不带帕尔贴冷却器的仪器kane910652高温红外烟气仪器国家标准：GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》要点说明其中7.6正式试验测试时间应按下述规定：火床燃烧、火室燃烧、沸腾燃烧固体燃料锅炉应不少于4小时;火床燃烧甘蔗渣、木材、稻壳及其他固体燃料锅炉应不少于6小时；对于燃炉排、下饲炉排等锅炉应不少于5小时；对于手烧锅炉，试验时间内至少包含一个完整的出渣周期；液体燃料及气体燃料锅炉应不少于2小时。实际锅炉测试运用，燃烧过程中会出现大量的水蒸气和腐蚀性气体等，要求仪器设备必须带有帕尔贴制或压缩机方式的制冷系统同时蠕动泵能够自动排水，电子检测冷凝水及蠕动泵，达到排水要求时自动排放冷凝水，仪器适合于长期连续性工作且不低于24小时测试试验。现实实际测量的需要及监测点高空作业等条件限制，分析设备最好带有有人机分离操作，同时避免检测人员受到二次污染，现场测量设备和手操器且需要取得国家认证资格设备仪器。根据表2试验数据综合表规定表87RO2%，包括：NOx,SO2,CO2,主要是CO2,表88O2,89CO,90H2,91H2S,92CmHn;表96排烟处过量空气系数，ⅰ)对燃煤、燃油锅炉，直接测量参数为：O2,CO,CO2,H2,CmHn,因为牵涉到脱硫效率和脱氮效率的核算，建议添加测量NOx,SO2。ⅱ）对燃气锅炉，直接测量参数为：O2,CO,CO2,H2S,H2,CH4,因为牵涉到脱硫效率和脱氮效率的核算，建议添加测量NOx,SO2。GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》排烟处过量空气系数

选燃煤、燃油锅炉烟气选型包括:测量:O2,CO,RO2,H2,CmHn,T-Gas,T-Air,压力,烟黑,温差测量测量组分 量程范围精度或分辨率电化学O2 0-21%vol ±0.2%电化学CO0-20000ppm 测量值的±5%电化学SO20-5000ppm 测量值的±5%电化学NO20-1000ppm 测量值的±5%电化学H2 0-2000ppm 测量值的±5%IR红外CO20-20% 测量值的±3%IR红外CO10000-63000ppm测量值的±3%IR红外CmHn0-2000/0~30000ppm测量值的±3%T-gas烟气温度 0-650℃/1200℃ ±2℃或1%测量值T-Air环境温度 0-99℃ ±1℃压力 ±100hPa ±0.03hp或1%测量值差压 ±17hPa ±0.03hp或1%测量值烟黑* 0-9级 0.1帕尔帖气体冷却器和蠕动泵自动排放冷凝水参考型号：德国rbr益康J2KNPro+参数量程范围精度分辨率电化学O20-21%vol±0.2%0.01%电化学CO0-20000ppm测量值的±5%1ppm电化学SO20-5000ppm测量值的±5%1ppm电化学NO20-1000ppm测量值的±5%1ppm电化学H20-2000ppm测量值的±5%1ppmIR红外CO20-20%测量值的±3%0.1%IR红外CO10000-63000ppm测量值的±3%10ppmIR红外CmnH80-2000/0~30000ppm测量值的±3%1ppmIR红外CH40~30000ppm测量值的±3%0.001%催化传感器

CH40～4.00%vol测量值3％0.01%T-gas烟气温度0/±或1%测量值T-Air环境温度0±压力±100hPa±0.03hp或1%测量值0.01hPa差压±17hPa±0.03hp或1%测量值0.01hPa烟黑*0-9级——0.1流速范围（流速测量含流量计算）0/s±/s或测量值1％/s计算值CO2(若选择了传感器则为测量值)、NOX、燃烧效率、热损失，过量空气系数，烟气露点，mg/m3，参比氧换算，计算平均值，流速(选）等选燃燃气锅炉烟气选型包括:测量:O2,CO,RO2,H2,CmHn,T-Gas,T-Air,压力,烟黑,温差测量测量组分 量程范围精度或分辨率电化学O2 0-21%vol ±0.2%电化学CO0-20000ppm测量值的±5%电化学SO20-5000ppm 测量值的±5%电化学NO20-1000ppm 测量值的±5%电化学H2 0-2000ppm 测量值的±5%IR红外CO20-20% 测量值的±3%IR红外CO10000-63000ppm测量值的±5%IR红外CH40-2000/0~30000ppm

测量值的±3%催化CH40-4.00%vol测量值的±3％T-gas烟气温度0-650℃/1200℃测量值的±1%T-Air环境温度0-99℃ ±1℃压力 ±100hPa ±0.03hp或1%测量值差压 ±17hPa ±0.03hp或1%测量值烟黑* 0-9级 0.1帕尔帖气体冷却器和蠕动泵自动排放冷凝水备注：计算CO2可计算参考型号：德国益康J2KNPro+2013年4月2458TESTO350参数及精度四、如何更好选用烟气分析仪便携式烟气分析仪常用的测量方法电化学法(电位电解法）--－技术路线：抽取冷凝处理再测量非分散红外法（NDIR）–－技术路线：抽取冷凝处理再测量高温GFCNDIR/UV/HCLD-技术路线：抽取全程伴热测量（热湿式）三种方法比较原理气体扩散通过传感器渗透膜进入电解槽，在恒电位工作电极上发生化学反应。产生极限扩散电流，在一定范围内其电流大小与气体浓度成正比。原理多种气体对不同波长红外光的吸收存在差异。当不同波长的红外辐射依次照射到样品物质时，由于某些波长的辐射能被样品选择吸收而减弱于是形成了特征吸收峰。原理待测气体对红外或紫外的吸收光谱有快变化和慢变化两部分，利用快变化部分来反演气体的浓度。测量不受颗粒物和水份等因素的干扰，测量准确度高。非分散红外法GFC高温分析仪法电化学法成本低；更换简单；不能测CO2；精度低（±5%）测量组分较少；重；价格高；精度一般（±1-2%）；响应时间长科研单位使用成本昂贵化学法和红外法都需要冷凝除水，如SO2气体易溶于水，采样预处理过程中有水溶性损失，造成测量值不够准确，尤其对于SO2值本身比较低的工况（比如脱硫后，垃圾焚烧），测量误差更大三种方法优缺点电化学法非分散红外法紫外差分吸收光谱法优点测量组分和参数多；重量较轻、携带方便；使用广泛精度较高；寿命长（正常5-10年，没有消耗元件）无冷凝除水，无SO2损失，可检测低浓度气体组分；能完全消除粉尘、水分、背景气干扰；精确度更好，运行更稳定,使用寿命长缺点冷凝除水造成SO2损失，低浓度测不出；使用寿命短，探头易堵塞，1-2年就需更换；干扰性大，不能测CO2;精度低（±5%）冷凝除水造成SO2损失，低浓度测不出；精度一般（±1-2%）；响应时间长（5-10分钟）不能测CO、CO2等气体；2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司66

测量原理电化学传感器

电化学传感器测量原理是将待测气体经过除尘、去湿后进入传感器室，经由渗透膜进入电解槽，使在电解液中被扩散吸收的气体在规定的氧化电位下进行电位电解，根据耗用的电解电流求出其气体的浓度。2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司67

测量原理红外(NDIR)分析池红外分析池主要由红外光源、红外吸收池、红外接收器、气体管路、温度传感器等组成。它是利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，当被测气体进入红外吸收池后会对红外光有不同程度的吸收，从而计算出气体含量。红外传感器具有抗中毒性好、量程范围广、反应灵敏等特点。2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司68

测量原理红外(NDIR)分析池2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司69

测量原理氧化锆传感器氧化锆（ZrO2）是一种陶瓷，一种具有离子导电性质的固体。在氧化锆电解质的两面各烧结一个铂电极，当氧化锆两侧的氧分压不同时，氧分压高的一侧的氧以离子形式向氧分压低的一侧迁移，结果使氧分压高的一侧铂电极失去电子显正电，而氧分压低的一侧铂电极得到电子显负电，因而在两铂电极之间产生氧浓差电势。此电势在温度一定时只与两侧气体中氧气含量的差（氧浓差）有关。若一侧氧气含量已知（如空气中氧气含量为常数），则另一侧氧气含量（如烟气中氧气含量）就可用氧浓差电势表示，测出氧浓差电势，便可知道烟气中氧气含量。北京乐氏联创科技有限公司70

五、烟气分析仪器的应用用于热电厂循环流化床锅炉：测试烟道内O2、CO、CO2、SO2、NOX、CmHn等气体，可进行锅炉调控、提高燃烧效率、降低污染排放等河北省电力研究院保定发电厂：北京乐氏联创科技有限公司71

五、烟气分析仪器的应用用于钢铁厂轧钢加热炉：测试炉内或烟道内CO、O2气氛，可降低钢坯氧化烧损、控制脱碳层厚度、进行空燃比调试，利于提高燃烧效率、降低污染排放、提高加热质量北京乐氏联创科技有限公司72

五、烟气分析仪器的应用全氢热处理炉、辊底式炉：测试炉内或烟道内CO2、O2等气氛，用于检测辐射管是否烧穿漏气和进行空燃比调试，利于提高辐射管设备寿命、提高加热质量2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司73五、烟气分析仪器的应用研制新型燃烧器（蓄热式、低NOX式、辐射管式）时用于燃烧器结构尺寸的设计研究2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司74

五、烟气分析仪器的应用可用于与燃烧有关的科研，如：燃料燃烧理论研究各类新型燃烧器的开发研制和测试（蓄热式、低NOX型、平焰、长焰、可调焰型）置换天然气后燃具的改造（灶具、燃气热水器）大气污染物排放控制（SO2、烟气脱硫、酸雨控制）测试燃料添加剂的性能锅炉和加热炉控制理论、数模验证发动机测试……2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司75五、烟气分析仪器的应用其他环境保护监测项目北京乐氏联创科技有限公司76五、烟气分析仪器的应用德国rbr烟气分析仪和环保测量设备可应用于一切热工设备用于测试和控制各种工业燃烧装置和工业锅炉的燃烧状况用于烟气在线监测系统CEMS的测试用于监测火力发电厂、钢铁冶金厂、炼油厂、化工厂、大专院校、研究所的加热和烘干装置的烟气成份分析、排放监测及燃烧调试用于连续监测发动机、内燃机、汽车尾气和锅炉、加热炉、高炉、热风炉、焦炉等各种能耗设备的烟气分析和环保排放测试用于燃烧装置的开发研制2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司77六、测量和研究目的确定最佳燃烧效率点

供给加热炉、锅炉等加热设备的燃料燃烧热并不是全部被利用了。以轧钢加热炉或锅炉为例，有效热是为了使物料加热或熔化（以及工艺过程的进行）所必须传入的热量。根据炉子热平衡可知，Q——供给炉子的热量；Q1——炉子烟气（废气）中过剩空气带走的物理热；Q2——炉子烟气（废气）中燃料不完全燃烧而生成的或未燃烧的CO气带走的物理热；Q3——炉子设备热损失（包括炉体散热、逸气损失、冷却水带走、热辐射等）；Q4——其他热损失。由上式可以看出，炉子烟气带走的物理热是热损失中主要部分。

2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司78六、测量和研究目的下图1显示了热效率和各项热损失随着空燃比α的增减的变化规律。所谓提高燃烧效率，就是要适量的燃料与适量的空气组成最佳比例进行燃烧。

热效率热损失图1热效率与空燃比α的关系

2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司79六、测量和研究目的确定最佳燃烧效率点当鼓风量过大时（即空燃比α偏大），虽然能使燃料充分燃烧，但烟气中过剩空气量偏大，表现为烟气中O2含量高，过剩空气带走的热损失Q1值增大，导致热效率η偏低。与此同时，过量的氧气会与燃料中的S、烟气中的N2反应生成SO2、NOX等有害物质。而对于轧钢加热炉，烟气中氧含量过高还会导致钢坯氧化铁皮增厚，增加氧化烧损。当鼓风量偏低时（即空燃比α减小），表现为烟气中O2含量低，CO含量高，虽说排烟热损失小，但燃料没有完全燃烧，热损失Q2增大，热效率η也将降低。另外，烟囱也会冒黑烟而污染环境。2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司80六、测量和研究目的图2为烟气中O2含量和CO含量与炉子能耗的关系。烟气中CO含量O2热效率与烟气中的CO、O2含量以及排烟温度、供热负荷、雾化条件等因素有关。因此，可通过测量并控制烟道气体中CO、O2的含量来调节空气消耗系数λ，来达到最高燃烧效率。2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司81六、测量和研究目的提高燃烧效率最直接的方法就是使用烟气分析仪器（如烟气分析仪、燃烧效率测定仪、氧化锆氧含量检测仪）连续监测烟道气体成份，分析烟气中O2含量和CO含量，调节助燃空气和燃料的供给流量，确定最佳的空气消耗系数。从而可实现：

1.确定最佳燃烧效率点

2.节约燃料消耗

3.

控制燃烧温度2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司82六、测量和研究目的控制烟气气氛、提高产品质量燃烧产物主要是：CO2、N2、NOX和未燃尽的CO、过剩的O2，可能还有SO2等。通过烟气分析仪测试烟气成份，调节助燃空气和燃料的供给量，可直接调控燃烧产物中的CO和O2，从而自由控制烟气的还原性或是氧化性气氛。例如：在钢材加热时，氧化性气氛过浓将会增加氧化铁皮。还原性气氛过浓将会增加渗碳。烟气分析仪将是您进行热工研究和燃烧控制的得力助手。2023/1/31北京乐氏联创科技有限公司83六、测量和研究目的控制污染排放、进行环保监测

测试烟气中SO2成份，采取脱硫措施，降低SO2的大气排放。测试烟气中NOX成份，采用低氧燃烧、烟气回流等方法，降低NOX的大气排放。

……七、选择便携式烟气分析仪注意事项1.进口设备取得国家正式CPA证书及合格的型式注册表2.选用的烟气分析仪要符合国家标准A.中华人民共和国国家标准GB/T15317-2009《燃煤工业锅炉节能监测》B.中华人民共和国国家标准：GB/T10180-2003《工业锅炉热工性能试验规程》3.监测数据准确，品质可靠4.适应未来发展需要，如智能监测无线操作等八、如何正确使用便携式烟气分析仪器如果长时间不使用，必须保证一月冲放一次电。仪器禁止吸入大量水分。仪器在检测过程中，建议使用220V市电（延长电池使用寿命）。钢玉过滤器、手柄及进气管道保证每使用一次（或一天），用空气或氮气冲洗干净。（钢玉过滤器过脏，可先用水洗再用气体冲，晾干后方可使用）。钢玉过滤器易碎，小心操作使用。每使用一次（或一天），请擦拭干净仪器及仪器箱内的杂质和灰尘。NOx颗粒过滤器有三分之二（由红变成黑色）需更换。粗过滤器及精细过滤器上层表面变黑时需更换（粗过滤器比精细过滤器更容易变黑）。如果配备有预处理装置的：随时观察变色硅胶（有三分之二由蓝变白，需更换）。医用棉花（预处理烟尘用）安装不要太紧，每使用二三次或一天需更换（防止医用棉花水分及烟尘过多）。仪器当天用后当天把所有部件清洗干净，这样能延长设备的使用寿命。10.特检行业建议配备1米采样探管耐温1000度，最好带有过滤器11.检查过滤器(冷凝收集器/气体冷却器)旋开冷凝收集器/气体冷却器的盖子，检查精细过滤器的状态。当发现过滤器颜色发灰(=烟黑比色卡2-3级程度)，应该进行更换。

12.检查采样探管和采样软管检查采样探管和采样软管根据使用频率，应该对探管和管线进行有规律的清洁保养，以便预防颗粒物的沉积以及腐蚀造成的磨损，从而延长仪器的使用寿命。旋开仪器和探管的螺旋接头，取下手柄连接管线。清理管线(使用温水冲洗，分别将水气吹干)更换打印卷纸取下打印机外盖如有必要，将卷纸剩余部分从打印机中取出(“调整”/“送纸”/<OK>)旋下打印机卷纸固定轴，放入新卷纸。将卷纸末端插入打印机内槽中(出纸的那侧朝外)按(“调整”/“送纸”/<OK>)传送大约10公分纸露出打印机。将打印机轴放回原处，固定好。将纸插出打印机隔室的盖子。关闭打印机隔室同时固定好盖子。

13.部分部件使用说明部分部件使用说明九、未来的监测趋势－智能监测

简单介绍RBR厂家及其产品在中国使用的情况：

德国rbr测量技术公司成立于1985年，至今已有近二十八年的历史。rbr公司从事便携式烟气分析仪的研发生产近三十年来。rbr公司以“智能分析”为目标，以“性能优越，长寿命操作及一流品质”为基准，产品技术不断创新，在业内保持领先位置。ecom以一流品质著称，符合中国和欧美烟气法规的要求。每台仪器出厂前均要经过两天的终检程序，包括测试、调校及检查。目前rbr厂家正在研制推出J2KN和EN2烟气分析仪与我们使用的智能手机(I-PhonesandAndroidphones)通过“WIFI”实现远程显示，只要这款手机装了thenewDASsoftware数据采集软件和仪器型号和4位系列号，就可远程显示现场测量的数据，使我们的监测分析更为方便。

rbr厂家从2008年进入中国，首先高校科研单位使用，在全国热能工程普遍得到认可，如东南大学能动学院就有十几台J2KN，清华热能系，浙大热能所、华中能动学院等，2010年起在省级监测站基本上都配备智能化烟气分析仪J2KN，如甘肃全省系统、黑龙江全省系统、辽宁等都配备十几台到几十台设备，在全国锅炉特检行业50%以上用户目前使用是益康烟气分析仪.近期国家节能监察集中采购的中标项目及仪器型号

(2012年11月08日开标)内蒙古节能监察能力建设设备项目招标中标71台J2KN(2012年12月06日开标)山东省节能监察机构能力建设设备项目中标61台EN2(2012年12月18日开标)山西省节能监察机构能力建设仪器设备中标50台EN2(2012年12月18日开标)山西省节能监察机构能力建设仪器设备中标10台J2KN(2013年01月16日开标)湖南省2012年节能监察能力建设仪器中标60台EN2(2013年01月31日开标)甘肃省节能监察机构能力建设设备采购中标71台EN2(2013年02月05日开标)江西省节能监察能力建设烟气分析仪中标20台J2KN(2013年02月05日开标)江西省节能监察能力建设烟气分析仪中标48台EN2………特检及节能中心行业部分用户山东省计量科学研究院能源计量中心

仪器型号J2KN1台

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