热工检测技术-第6章-成分分析ppt课件

第第6章章 成分分析成分分析 6.1 氧化锆氧量计氧化锆氧量计控制燃料与空气的比例控制燃料与空气的比例最佳过剩空气系数最佳过剩空气系数 6.1.1 氧化锆氧量计的工作原氧化锆氧量计的工作原理理 n浓差电池原理浓差电池原理 掺杂有氧化钙的氧化锆产生氧掺杂有氧化钙的氧化锆产生氧离子空穴示意图离子空穴示意图 2224OeO2242OeO6.1.2 氧化锆管的结构氧化锆管的结构n电极引线应用纯铂丝电极引线应用纯铂丝6.1.3 氧化锆管的使用注意事氧化锆管的使用注意事项项 n(1)氧化锆管的工作温度应保持氧化锆管的工作温度应保持恒定，或在仪表线路中采取温度恒定，或在仪表线路中采取温度补偿措施。补偿措施。n(2)温度低，输出灵敏度下降温度低，输出灵敏度下降 n(3)参比气体和被测气体压力应保持参比气体和被测气体压力应保持相等。相等。n(4)参比气体中的氧分压要恒定，同参比气体中的氧分压要恒定，同时要求它比被测气体中氧的分压大时要求它比被测气体中氧的分压大得多得多n(5)氧化锆管内外两侧气体要不断流氧化锆管内外两侧气体要不断流动更新，由于氧浓差电池有使两侧动更新，由于氧浓差电池有使两侧氧浓度趋于一致的倾向氧浓度趋于一致的倾向 n(6)氧化锆管材质应均匀致密，氧化锆管材质应均匀致密，纯度要高。纯度要高。n例如，当氧化锆中含例如，当氧化锆中含5%的的Fe203时，输出电势仅为计算值时，输出电势仅为计算值的的50%，所以电极材料中的铁，所以电极材料中的铁元素应控制在千分之几的数量级。元素应控制在千分之几的数量级。n(7)与氧化锆管配接的二次仪表与氧化锆管配接的二次仪表应有很高的输入阻抗。应有很高的输入阻抗。n (8)如果氧化锆管的输出作为如果氧化锆管的输出作为自动调节信号，则应采用线性化自动调节信号，则应采用线性化电路将氧浓差电势与含氧浓度之电路将氧浓差电势与含氧浓度之间的对数关系转换为线性关系。间的对数关系转换为线性关系。6.1.4 氧化锆管氧量计测量系氧化锆管氧量计测量系统统 n定温式及温度补偿式定温式及温度补偿式 n直插式与抽出式与抽出式 n抽出式系统是将气样抽出后再送入抽出式系统是将气样抽出后再送入氧化锆管测量，带有抽气和净化系氧化锆管测量，带有抽气和净化系统，能除去杂质和统，能除去杂质和SO2等有害气体，等有害气体，并且氧化锆管处于并且氧化锆管处于800恒温下工恒温下工作，准确度较高，但系统复杂，迟作，准确度较高，但系统复杂，迟延较大。延较大。(一一)直插补偿式测量系统直插补偿式测量系统n根据温度在根据温度在700800之间时，之间时，K型热型热电偶的热电势随热端温度的变化与氧化电偶的热电势随热端温度的变化与氧化锆氧浓差电势随烟气温度的变化基本相锆氧浓差电势随烟气温度的变化基本相等，二者之差基本与温度无关的原理来等，二者之差基本与温度无关的原理来实现补偿的实现补偿的 表表61 氧浓差电势及镍铬氧浓差电势及镍铬镍硅热电偶热电势镍硅热电偶热电势(3)智能氧量测量系统智能氧量测量系统6.1.5 单片机氧量测量系统单片机氧量测量系统 6.1.6 氧化锆氧量计的检修与氧化锆氧量计的检修与调试调试 n氧量测量的误差分析氧量测量的误差分析 n1）本底电势的影响）本底电势的影响n（1）由于制造工艺的原因，在用氧化锆管的）由于制造工艺的原因，在用氧化锆管的内外壁上附着一些碳粒和金属杂物，在高温下内外壁上附着一些碳粒和金属杂物，在高温下形成本底电势（金属杂物与铂电极形成化学电形成本底电势（金属杂物与铂电极形成化学电池），本底电势的形成如图池），本底电势的形成如图6-12所示。所示。n（2）工作中由于外电极温度比内电极温度高，）工作中由于外电极温度比内电极温度高，相同浓度时，氧离子由高温侧向低温侧扩散，相同浓度时，氧离子由高温侧向低温侧扩散，形成本底电势。形成本底电势。n氧化锆输出电势为氧化锆输出电势为bEEE0n2）温度补偿误差）温度补偿误差 n3）空气与烟气的总压力不等所）空气与烟气的总压力不等所带来的影响带来的影响 n4）线性化处理带来的误差）线性化处理带来的误差 n1）测点的选择）测点的选择 n2）安装前的检验）安装前的检验 n3）氧量变送器的调校）氧量变送器的调校 n4）氧化锆探头安装）氧化锆探头安装 旁路烟道安装示意图旁路烟道安装示意图 n例例6-1已知氧化锆测得烟温为已知氧化锆测得烟温为800时的氧电动势为时的氧电动势为16.04mV，试求：该时的烟气，试求：该时的烟气含氧量为多少？含氧量为多少？n例例6-2不计空白电动势下，氧不计空白电动势下，氧化锆设计烟温为化锆设计烟温为800，其显示，其显示仪指示氧量为时发现：仪指示氧量为时发现：实际烟实际烟温是温是650；氧化锆存在空白氧化锆存在空白电动势电动势0.4 mV。试求：该时烟。试求：该时烟气实际含氧量是多少？仪表指示气实际含氧量是多少？仪表指示相对误差多少？相对误差多少？6.2 烟气中飞灰含碳量的测量烟气中飞灰含碳量的测量 n意义意义 n飞灰含碳量是反映煤粉炉燃烧的飞灰含碳量是反映煤粉炉燃烧的重要指标。把飞灰含碳量指标合重要指标。把飞灰含碳量指标合理地控制在一定范围内，有利于理地控制在一定范围内，有利于锅炉和发电机组经济地运行，提锅炉和发电机组经济地运行，提高燃烧效率，降低发电成本，扩高燃烧效率，降低发电成本，扩大粉煤灰的综合利用途径。大粉煤灰的综合利用途径。传统的测定飞灰含碳量的方法传统的测定飞灰含碳量的方法n灼烧称重法灼烧称重法n静态、离线的实验室分析方法静态、离线的实验室分析方法 n准确度较高，但劳动强度大，分准确度较高，但劳动强度大，分析滞后时间长，析滞后时间长，近年来飞灰测碳测量技术介绍近年来飞灰测碳测量技术介绍n（1）ASTM模拟法模拟法n（2）CO2排气测量法排气测量法n（3）微波吸收法微波吸收法n（4）微波谐振法）微波谐振法6.2.1 基本原理基本原理 n谐振腔是一个完全用金属面封闭谐振腔是一个完全用金属面封闭的空腔，只要空腔的尺寸设计合的空腔，只要空腔的尺寸设计合理，就可维持电磁震荡。谐振强理，就可维持电磁震荡。谐振强的型式很多，有同轴线形、矩形、的型式很多，有同轴线形、矩形、圆柱形和环形等。圆柱形和环形等。n假定在扰动前的谐振腔中的电场假定在扰动前的谐振腔中的电场和磁场的关系为和磁场的关系为n （6-9）n （6-10）tjeEE0tjeHH0n当扰动引入后电磁场变为当扰动引入后电磁场变为n （6-11）n （6-12）tjeEEE)(10/)(tjeHHH)(10/)(),(%PfFC6.2.2 测量电路测量电路6.2.3 锅炉飞灰含碳量监测锅炉飞灰含碳量监测 nWCT2型微波测碳系统型微波测碳系统 n石墨粉是吸收微波的良好材料石墨粉是吸收微波的良好材料 6.3 烟气中一氧化碳的测定烟气中一氧化碳的测定 n6.3.1 气相色谱分析仪的工作原气相色谱分析仪的工作原理理 n色谱仪能对混合物进行全分析色谱仪能对混合物进行全分析，它能鉴定混合物是由哪些组分组它能鉴定混合物是由哪些组分组成，并能测出各组分在混合物中成，并能测出各组分在混合物中的含量。在电厂锅炉实验中用这的含量。在电厂锅炉实验中用这种仪器来分析烟气成分。种仪器来分析烟气成分。n所谓色谱法就是利用固定相对各所谓色谱法就是利用固定相对各组分具有不同的吸附或溶解能力，组分具有不同的吸附或溶解能力，使各组分在两相中反复进行分配，使各组分在两相中反复进行分配，分配的结果使各组分得以分离。分配的结果使各组分得以分离。气相色谱法n当一定量的气样在纯净的载气（称为流当一定量的气样在纯净的载气（称为流动相）的携带下通过具有吸附性能的固动相）的携带下通过具有吸附性能的固体表面，或通过具有溶解性能的液体表体表面，或通过具有溶解性能的液体表面（这些固体和液体称为固定相）时，面（这些固体和液体称为固定相）时，由于固定相对流动相所携带气样的各成由于固定相对流动相所携带气样的各成分的吸附能力或溶解度不同，气样中各分的吸附能力或溶解度不同，气样中各成分在流动相和固定相中的分配情况是成分在流动相和固定相中的分配情况是不同的，分配系数大的成分不易被流动不同的，分配系数大的成分不易被流动相所带走，因而在固定相中停滞的时间相所带走，因而在固定相中停滞的时间较长；相反，分配系数小的成分在固定较长；相反，分配系数小的成分在固定相中停滞的时间较短。相中停滞的时间较短。n气相色谱分析仪是由载气源、流气相色谱分析仪是由载气源、流量控制器、进样装置、色谱柱、量控制器、进样装置、色谱柱、检测器、流量计、恒温箱、信号检测器、流量计、恒温箱、信号衰减器及记录仪等部件组成。衰减器及记录仪等部件组成。n当定量管中的一定容积的烟气气当定量管中的一定容积的烟气气样进入色谱柱后，其中样进入色谱柱后，其中CO2被色被色谱柱谱柱l所阻滞，其它成分一起流出所阻滞，其它成分一起流出色谱柱色谱柱1，到达桥臂室，到达桥臂室T3，这时，这时电桥失去平衡，在记录仪上出现电桥失去平衡，在记录仪上出现一合成峰，这合成峰过后不久，一合成峰，这合成峰过后不久，CO2从色谱柱从色谱柱1中流出，通过桥臂中流出，通过桥臂室室T3，这时，在记录仪上画出，这时，在记录仪上画出CO2峰，同时峰，同时H2、O2、N2、CH4和和CO都在色谱柱都在色谱柱2中被分离，中被分离，并以一定的时间间隔，顺序通过并以一定的时间间隔，顺序通过桥臂室桥臂室T4，这时在记录仪上按相，这时在记录仪上按相应顺序画出各成分的峰。应顺序画出各成分的峰。6.4大气污染监测系统大气污染监测系统 n大气污染大气污染 n当大气中污染物质的浓度达到有当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污或物造成危害的现象叫做大气污染。染。6.4.1 二氧化硫的测定二氧化硫的测定 n紫外荧光法紫外荧光法 n（1）原理）原理n荧光强度与荧光物质浓度呈线性荧光强度与荧光物质浓度呈线性关系。关系。kcF（2）荧光计及荧光分光光度）荧光计及荧光分光光度计计（3）大气中）大气中SO2的测定的测定 图图624 监测仪荧光计工作原理监测仪荧光计工作原理1紫外光源；2、4透镜；3反应室；5激发光滤光片；6发射光滤光片；7光电倍增管；8反应室；9放大器6.4.2 氮氧化物的测定氮氧化物的测定 n库仑滴定法库仑滴定法 n法拉第电解定律是法拉第电解定律是理论依据理论依据：n式中：式中：m电解析出物的质量电解析出物的质量(g)；M电解物的摩尔质量（电解物的摩尔质量（g/mol）；）；n电极反应中电子转移数；电极反应中电子转移数；F法拉第常数（法拉第常数（96487C/mol）；）；i电流强度（电流强度（A）；）；t电解时间（电解时间（s）。）。nMFitmn成功的先决条件是：电解时的电是：电解时的电流效率为流效率为100%。