《炉烟分析》PPT课件

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1、第11章炉烟分析1炉烟分析的重要性通过分析炉烟中氧含量，测量过量空气系数，维持煤在锅炉中的经济燃烧。α＝21/（21－O2)随着环保要求的提高，需要对烟气进行全成分分析。2测量系统的组成取样系统一般由过滤器、分离净化设备、冷却器和抽吸设备等组成。发送器被分析样品通过发送器将被测组分的含量转换为电量输出信号。信号放大系统将发送器输出的信号进行放大。显示部分一般显示部分和发送器是分开的。显示部分可利用通用的显示仪表，如电位计、电桥等。§11.1氧量计1氧化锆氧量计1）测量原理基本原理是，以氧化锆作固体电解质，高温下的电解质两侧氧浓度不同时形成浓差电池，浓差电势与两侧氧

2、浓度有关。当一侧氧浓度固定时，则可通过测量电势来测量另一侧氧浓度。氧化锆氧量计的发送器是一根氧化锆管。氧化锆管是由氧化锆（ZrO2)中渗入一定数量的氧化钙（CaO)或氧化钇(Y2O3)并经高温焙烧后制成。在氧化锆两侧附上多孔性电极（铂）和引线。氧化锆示意图在氧化锆两侧氧浓度不等的情况下：浓度高的一侧（p2）氧在表面电极上产生还原反应，结合两个电子形成氧离子O2(p2)+4e→2O-2浓度低的一侧（p1）氧离子在表面电极上产生氧化反应，释放两个电子2O-2→O2(p1)+4e在电池两端的电势E由Nernst公式计算：式中R－气体常数，R=8.314J/(mol·K)

3、；F－法拉第常数，F=96500C/mol；T－热力学温度（K）；n－反应时所输送的电子数，对氧n=4；p1、p2－两侧氧分压。当两侧气体的总压相等时，上式可写为：φi=pi/p由于炉烟中含氧量比较低，因此，分析炉烟含烟量时常用空气作参比气体，φ2=20.8%。2使用氧化锆氧量计应注意：E与T成正比，因此氧化锆管应处于恒定温度下工作或采用温度补偿装置。当工作温度过低时，氧化锆内阻很高，正确测量其电势比较困难，故要求工作温度在600℃以上。当温度过高时，烟气中可燃物质会与氧化合而形成燃料电池，使输出增大，产生误差。故，目前常用的工作温度为800℃。应保持被测气体总压

4、和参比气体总压相等，使氧分压能代表容积浓度。须保证被测气体和参比气体都有一定的流速。由于浓差电池两侧氧浓度有趋向一致的倾向。3测量系统测量系统大致可分为抽出式与直插式。抽出式带有抽气和净化系统，可以除去杂质和SO2等有害气体，对保护氧化锆管有利。氧化锆管处于800℃的定温炉中工作，准确度较高。系统复杂，失去反应快的特点。直插式将氧化锆管直接插入烟道高温部分。特点是反应快，响应时间约为1秒左右。氧化锆分析系统4氧化锆传感器的误差氧化锆是由氧离子导电，若考虑在高温条件下自由电子导电，则使浓差电池内部有短路电流，氧离子从一个电极到另一个电极的迁移比理论上要小，使浓差电势

5、降低。由于被测气体和参比气体的流量、温度不同（恒温炉与内、外电极距离不同，散热条件的差异等原因），内、外电极之间可能有温差，使电极及引线会有温差电势等，使输出出现误差。两侧氧浓度相等时有电势输出－本底电势。因此，应对上式进行修正。生产厂家一般给出修正后的实际分度方程或表格§11.2热导式分析仪根据混合气体的导热系数随气体各组分含量变化的原理制成。1测量原理对于多组分的混合气体，导热系数可近似认为是各组分的导热系数的算术平均值，即λ=∑λiφi以待测组分i=1为例，假设：λ2≈λ3≈┅≈λn(1)∵φ1+φ2+…+φn=1,∴λ≈λ1φ1+λ2(φ2+…+φn)=λ

6、1φ1+λ2(1-φ1)=λ2+(λ1-λ2)φ1若想φ1变化会导致λ变化，必须满足dλ/dφ1≠0，即dλ/dφ1=λ1-λ2≠0(2)通过测量λ变化求出φ1变化的必要条件是（1）、（2）。该两式的含义是：除待测组分外，其余各组分的导热系数必须相同或接近。待测组分的导热系数，对比其余的λ，要有显著差别。差别越大，测量越灵敏。对于烟气（0℃下的相对导热系数）：N2O2CO2SO2H2COCH4H2O0.9981.0150.6150.3447.0050.9641.3180.973在炉烟中H2、CH4含量极少。为保护仪表不受腐蚀，在取样系统中已将SO2除去。除CO2外

7、，其余成分的导热系数相近；CO2与其余成分的导热系数有差别。满足式（1）、（2），故可以通过测量混合气体的导热系数变化来测量CO2的含量。2仪表结构由于直接测量导热系数很困难，所以利用桥臂室转化为电阻的测量。桥臂室内安装一根铂丝，用电加热。注意：烟气通过扩散方式进入桥臂室，烟气流速很小，可以认为不存在对流换热；铂丝温度与桥臂室壁的温差小于200℃，铂丝与室壁之间辐射散热占总散热量的比例不大，可认为不存在辐射散热。铂丝长度与直径之比很大（2000～3000），可认为除接近管口处外，其余不存在轴向散热，只是在径向有散热。在满足上述三个条件时，可认为铂丝是通过气体层以导

8、热方式散热