热工检测技术-第6章-成分分析

第6章成分分析6.1氧化锆氧量计控制燃料与空气的比例最佳过剩空气系数α6.1.1氧化锆氧量计的工作原理浓差电池原理掺杂有氧化钙的氧化锆产生氧离子空穴示意图2224OeO2242OeO6.1.2氧化锆管的结构电极引线应用纯铂丝6.1.3氧化锆管的使用注意事项(1)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补偿措施。(2)温度低，输出灵敏度下降(3)参比气体和被测气体压力应保持相等。(4)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得多(5)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氧浓度趋于一致的倾向(6)氧化锆管材质应均匀致密，纯度要高。例如，当氧化锆中含5%的Fe203时，输出电势仅为计算值的50%，所以电极材料中的铁元素应控制在千分之几的数量级。(7)与氧化锆管配接的二次仪表应有很高的输入阻抗。(8)如果氧化锆管的输出作为自动调节信号，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统定温式及温度补偿式直插式与抽出式抽出式系统是将气样抽出后再送入氧化锆管测量，带有抽气和净化系统，能除去杂质和SO2等有害气体，并且氧化锆管处于800℃恒温下工作，准确度较高，但系统复杂，迟延较大。(一)直插补偿式测量系统根据温度在700～800℃之间时，K型热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等，二者之差基本与温度无关的原理来实现补偿的表6－1氧浓差电势及镍铬－镍硅热电偶热电势t（℃）E0（mV）EK（mV）E0-EK（mV）显示仪表读数70048.9629.1319.832%72049.8629.9719.921.994%74050.8930.8120.081.983%76051.9031.6420.261.971%78052.9032.4620.441.958%80054.0033.2920.711.940%(3)智能氧量测量系统6.1.5单片机氧量测量系统6.1.6氧化锆氧量计的检修与调试氧量测量的误差分析1）本底电势的影响（1）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6-12所示。（2）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，形成本底电势。氧化锆输出电势为bEEE02）温度补偿误差3）空气与烟气的总压力不等所带来的影响4）线性化处理带来的误差1）测点的选择2）安装前的检验3）氧量变送器的调校4）氧化锆探头安装旁路烟道安装示意图[例6-1]已知氧化锆测得烟温为800℃时的氧电动势为16.04mV，试求：该时的烟气含氧量为多少？[例6-2]不计空白电动势下，氧化锆设计烟温为800℃，其显示仪指示氧量为时发现：①实际烟温是650℃；②氧化锆存在空白电动势0.4mV。试求：该时烟气实际含氧量是多少？仪表指示相对误差多少？6.2烟气中飞灰含碳量的测量意义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，提高燃烧效率，降低发电成本，扩大粉煤灰的综合利用途径。传统的测定飞灰含碳量的方法灼烧称重法静态、离线的实验室分析方法准确度较高，但劳动强度大，分析滞后时间长，近年来飞灰测碳测量技术介绍（1）ASTM模拟法（2）CO2排气测量法（3）微波吸收法（4）微波谐振法6.2.1基本原理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理，就可维持电磁震荡。谐振强的型式很多，有同轴线形、矩形、圆柱形和环形等。假定在扰动前的谐振腔中的电场和磁场的关系为（6-9）（6-10）tjeEE0tjeHH0当扰动引入后电磁场变为（6-11）（6-12）tjeEEE)(10//)(tjeHHH)(10//)(),(%PfFC6.2.2测量电路6.2.3锅炉飞灰含碳量监测WCT－2型微波测碳系统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6.3.1气相色谱分析仪的工作原理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种仪器来分析烟气成分。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，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。气相色谱法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，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相中停滞的时间较短。气相色谱分析仪是由载气源、流量控制器、进样装置、色谱柱、检测器、流量计、恒温箱、信号衰减器及记录仪等部件组成。当定量管中的一定容积的烟气气样进入色谱柱后，其中CO2被色谱柱l所阻滞，其它成分一起流出色谱柱1，到达桥臂室T3，这时电桥失去平衡，在记录仪上出现一合成峰，这合成峰过后不久，CO2从色谱柱1中流出，通过桥臂室T3，这时，在记录仪上画出CO2峰，同时H2、O2、N2、CH4和CO都在色谱柱2中被分离，并以一定的时间间隔，顺序通过桥臂室T4，这时在记录仪上按相应顺序画出各成分的峰。6.4大气污染监测系统大气污染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染。6.4.1二氧化硫的测定紫外荧光法（1）原理荧光强度与荧光物质浓度呈线性关系。kcF（2）荧光计及荧光分光光度计（3）大气中SO2的测定图6－24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库仑滴定法法拉第电解定律是理论依据：式中：m－电解析出物的质量(g)；M－电解物的摩尔质量（g/mol）；n－电极反应中电子转移数；F－法拉第常数（96487C/mol）；i－电流强度（A）；t－电解时间（s）。nMFitm成功的先决条件是：电解时的电流效率为100%。