華北電力大學(xué)測量儀表-第八章成分分析儀表(已修改)
2025-01-09 16:33 本頁面
【正文】 第八章 成分分析儀表 生產(chǎn)過程中，除了監(jiān)控溫度、壓力、流量等參數(shù)外，還要分析和控制燃料、工質(zhì)和排放物等的成分，這對保證運(yùn)行安全、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性也是非常重要的。例如： （ 1）鍋爐排放物有煙氣、排污水和排灰渣等，如果處理不好，對大氣和水源、農(nóng)田等都會(huì)造成污染，因此應(yīng)監(jiān)督排放物中的有害成分，不得超過環(huán)保規(guī)定的值。一般規(guī)定火電廠中煙囪高度為 150m時(shí)， 的排放量為2400 以下；煙囪高 l00m時(shí)， 的排放量不得超過 1200 。氮氧化物（折算為 ,）不得超過230 （煙囪高度為 100m時(shí) )。 2SO2SO2NOkg/hkg/h（ 2） 鍋爐的給水和蒸汽中含有鹽分 、 溶氧及二氧化硅等 ，會(huì)形成水垢和腐蝕設(shè)備 。 輕則降低機(jī)組效率 ， 影響經(jīng)濟(jì)性 ， 增加維修工作 ， 重則可能造成受熱面過熱 、 降低強(qiáng)度而引起不安全問題 （ 如爆管等 ） 。 氫冷發(fā)電機(jī)的氫氣純度不足 ， 可能有爆炸的危險(xiǎn) 。 這些都應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控 。 （ 3） 熱效率是鍋爐運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo) ， 因此在線測定熱效率是指導(dǎo)鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最好依據(jù) 。 在反平衡計(jì)算法中與過程成分分析有關(guān)的項(xiàng)目是化學(xué)未完全燃燒熱損失 、 機(jī)械未完全燃燒熱損失 。 為此 ， 對燃煤鍋爐要求在線測量灰渣中的可燃物含量 ， 以及排煙中的殘余可燃?xì)怏w （ 、 、 等 ） 的含量 。 由于技術(shù)原因 ，鍋爐效率儀尚待研究和定型 。 因此 ， 實(shí)時(shí)分析煙氣成分目前仍然是判斷燃燒狀況 、 監(jiān)視鍋爐經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要手段 。 CO2H 4CH 第一節(jié) 成分分析儀表概述 用于檢測物質(zhì)的組成和含量以及物質(zhì)的各種物理特性的裝置稱為成分分析儀表。 一、成分分析方法 有兩種類型 ◆ 定期取樣，在實(shí)驗(yàn)室中對樣品進(jìn)行化學(xué)分析測定的實(shí)驗(yàn)室分析方法； ◆ 利用可以連續(xù)測定被測物質(zhì)含量或性質(zhì)的分析儀表進(jìn)行在線連續(xù)分析方法。 相應(yīng)的分析儀表有實(shí)驗(yàn)室用分析儀表和工業(yè)用自動(dòng)分析儀表兩種。 二、自動(dòng)分析儀表的組成 自動(dòng)分析儀表一般由自動(dòng)取樣裝置、預(yù)處理系統(tǒng)、傳感器、信息處理系統(tǒng)、顯示儀表、整機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)六部分組成。 自動(dòng)取樣裝置預(yù)處理系統(tǒng)傳感器 （ 檢測器 ）信息處理系統(tǒng)顯示儀表整機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)各部分的作用 三、常用成分分析儀表的分類 1．按被測成分分類 （ 1）氧量表。 用來監(jiān)測混合氣體（如燃燒產(chǎn)物）中氧的含量，如氧化鋯氧量計(jì)；用來測量汽、水中溶解氧的水中溶氧表。 （ 2）氫表。監(jiān)測氫冷發(fā)電機(jī)中氫氣的純度。 （ 3）二氧化碳分析儀。對混合氣體（如煙氣）中含量二氧化碳進(jìn)行監(jiān)測。如熱導(dǎo)式二氧化碳分析儀、紅外線二氧化碳分析儀等。 （ 4）鹽量表。用來監(jiān)測汽、水中的含鹽量，如納表、電導(dǎo)儀等。 （ 5）二氧化硅分析儀。監(jiān)測水和蒸汽中二氧化硅含量。 此外還有磷酸根、溶解鐵、余氯、 PH值等分析儀表。 2．按儀器的工作原理分類 （ 1）電化學(xué)式分析儀表，如電導(dǎo)儀、酸度計(jì)、氧化鋯氧分析儀。 （ 2）熱學(xué)式分析儀表，如熱導(dǎo)式氫分析儀。 （ 3）磁學(xué)式分析儀表，如熱磁式氧量計(jì)。 （ 4）光學(xué)式分析儀表，如紅外線氣體分析儀。 （ 5）色譜式分析儀表，如氣相色譜儀、液相色譜儀。 此外還有射線式分析儀表、電子光學(xué)式和離子光學(xué)式分析儀表等。 第二節(jié) 氧化鋯氧分析儀 氧含量分析儀是目前工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多的在線分析儀表，廣泛地應(yīng)用在火力發(fā)電、采暖、煉油、化工、輕紡、環(huán)保等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)。 例如： 在火力發(fā)電廠中，動(dòng)力鍋爐燃燒質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電廠燃料消耗率的高低。為了使燃料達(dá)到完全燃燒，同時(shí)又不過多地增加排煙量和降低燃燒溫度，要控制燃料與空氣的比例，使過?？諝庀禂?shù)保持在一定范圍內(nèi)。一般對燃煤爐約在 ～ ，對燃油爐約在～ 。而過?？諝庀禂?shù)的大小可通過分析爐煙中O2的含量來判斷。使用氧化鋯氧分析儀可以測量煙氣中的含氧量，及時(shí)控制燃料和空氣的比例，使燃燒維持在良好的狀態(tài)下。 特點(diǎn)： 氧化鋯氧分析儀又稱氧化鋯氧量計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)速度快（測高、中氧含量時(shí)，時(shí)間常數(shù) T＜3s）、靈敏度高、適于分析高溫氣體等特點(diǎn)。 分類： 根據(jù)安裝方式的不同，分為抽出式和直插式兩類。 一、工作原理 在 ZrO2材料中加入一定量的氧化鈣（ CaO）或氧化釔（ Y2O3），經(jīng)高溫?zé)Y(jié)， +2價(jià)的鈣離子 Ca2+會(huì)進(jìn)入ZrO2晶體而置換出 +4價(jià)的鋯離子 Zr4+。置換出的鋯離子Zr4+與數(shù)量不足的氧離子結(jié)合而形成帶有氧離子空穴的氧化鋯材料，成為一種不再隨溫度變化的螢石性立方晶體。這種材料被稱為 空穴型氧化鋯晶體 ，它一種高致密的工業(yè)陶瓷材料。 空穴型氧化鋯晶體中有氧離子空穴，其數(shù)量與混合的 CaO數(shù)量有關(guān)。當(dāng)有外界氧離子存在時(shí)，氧離子會(huì)自動(dòng)地填入晶體中的空穴，亦可以自由地移動(dòng)。由于空穴型氧化鋯材料在 650℃ 以上的高溫下是一種氧離子的良導(dǎo)體，故它是一種 固體電解質(zhì) 。 工作原理 氧化鋯氧分析儀是基于電化學(xué)中 濃差電池的原理 工作的。 高濃度側(cè)的氧分子滲入多孔鉑電極后，在鉑電極上發(fā)生還原反應(yīng) O2＋ 4e →2O 2 — 氧離子通過氧化鋯材料到達(dá)低濃度側(cè)的鉑電極，釋放出電子，形成氧分子，在鉑電極上發(fā)生氧化反應(yīng) 2O2 — → O 2＋ 4e 濃差電勢由能斯特公式確定 當(dāng)參比氣體的總壓力與待測氣體的總壓力相等均為 P時(shí)，上式可化成如下形式： 空氣中氧量一般為 ％ ,在總壓力為一個(gè)大氣壓下，可以得出 E與 的關(guān)
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