9气体成分分析汇总课件.ppt

1、一氧化碳和二氧化碳的测量一氧化碳和二氧化碳的测量二氧化硫的测量二氧化硫的测量氧量测量氧量测量以不分光吸收式红外线气体分析器以不分光吸收式红外线气体分析器l1比尔定律比尔定律klceII0I透射的特征波长红外光强度；透射的特征波长红外光强度；I0入射的特征波长红外光强度；入射的特征波长红外光强度；k被测组分对特征波长的吸收系数；被测组分对特征波长的吸收系数；l入射光透过被测样品的光程；入射光透过被测样品的光程；c样品中被测组分的浓度。样品中被测组分的浓度。（3）气室：参比气室，测量气室。光路有两路，）气室：参比气室，测量气室。光路有两路，参比气室内充氮气，不吸收红外线。测量气室内参比气室内充氮气

2、，不吸收红外线。测量气室内充测量气体，因此射入接收室的光的强度减弱，充测量气体，因此射入接收室的光的强度减弱，减弱的大小与被测组分的浓度有关，待测组分含减弱的大小与被测组分的浓度有关，待测组分含量越高，光强减弱越多。量越高，光强减弱越多。（1）红外光源：为直径）红外光源：为直径0.5mm的镍铬丝，的镍铬丝，被加热到被加热到600-1000，可得到波长，可得到波长2-10um2-10um的的红外线。红外线。l2组成组成（2）切光器：形成交变光，获得交变信号，减少）切光器：形成交变光，获得交变信号，减少信号漂移。信号漂移。（4）光检测器：为薄膜电容微音器，接收室充满）光检测器：为薄膜电容微音器，接

3、收室充满等浓度的等浓度的CO气体，被电容的金属薄膜将接收室分气体，被电容的金属薄膜将接收室分成等容积的两个接收室，距离薄膜成等容积的两个接收室，距离薄膜0.05-0.08mm有有一定片，这样组成一电容器。电容量的大小与被一定片，这样组成一电容器。电容量的大小与被测组分的浓度有关。测组分的浓度有关。以紫外荧光法为例以紫外荧光法为例1原理原理klceII0I透射的特征波紫外线光强度；透射的特征波紫外线光强度；I0入射的特征波紫外线光强度；入射的特征波紫外线光强度；k被测组分对特征波长的吸收系数；被测组分对特征波长的吸收系数；l入射光透过被测样品的光程；入射光透过被测样品的光程；c样品中被测组分的浓

4、度。样品中被测组分的浓度。透射光强度的公式透射光强度的公式： 被吸收的光量：被吸收的光量：)1 (00klceIII当荧光物质的浓度很稀，被吸收的光不当荧光物质的浓度很稀，被吸收的光不超过总量的超过总量的2%，且，且klc不大于不大于0.05，上式，上式可简化为：可简化为： )(0klcKIF从上式可看出，荧光的强度与从上式可看出，荧光的强度与SO2浓度成浓度成正比，只要得到荧光的强度，即可得到正比，只要得到荧光的强度，即可得到SO2浓度。浓度。)1 (00klceIIIF荧光强度荧光强度F：荧光效率荧光效率l2测量精度的影响因素测量精度的影响因素l（1）水分水分：一方面：一方面SO2可溶于水

5、，另一可溶于水，另一方面方面SO2遇水产生荧光猝灭，导致负误差。遇水产生荧光猝灭，导致负误差。l方法：方法：半透膜渗透法或反应室加热法半透膜渗透法或反应室加热法。l（2）芳香烃化合物芳香烃化合物：芳香烃化合物在：芳香烃化合物在190-230nm紫外光激发下也能发射荧光造紫外光激发下也能发射荧光造成正误差。成正误差。l方法：方法：特殊吸附剂的过滤器特殊吸附剂的过滤器3荧光式分析仪荧光式分析仪气路、荧光计气路、荧光计l特点特点: l荧光测量法荧光测量法,消除了水气干扰消除了水气干扰. l碳氢隔膜碳氢隔膜,消除了消除了HC干扰干扰. l无可移动部件无可移动部件,增加高可靠性增加高可靠性. l有压力温

6、度补偿有压力温度补偿 l荧光探测量荧光探测量,使测量灵敏度高使测量灵敏度高 l结构设计坚固耐用可以安装使用于汽车结构设计坚固耐用可以安装使用于汽车,货车上货车上 l易于安装和维修易于安装和维修一热磁法一热磁法l1原理原理l氧气为顺磁性气体，热磁式氧量计是利用氧气为顺磁性气体，热磁式氧量计是利用氧的磁导率特别高这一物理特性制成的。氧的磁导率特别高这一物理特性制成的。因此在磁场强度为因此在磁场强度为 的外磁场的作用下，介质的外磁场的作用下，介质中的磁感应强度为，中的磁感应强度为，HHHkMHB)1 ()(00HkM外磁场的强度外磁场的强度介质的体积磁化率介质的体积磁化率磁化强度矢量真空中磁导率介质

7、磁导率l炉烟中各成分的相对磁化率（炉烟中各成分的相对磁化率（20）成 分 名成 分 名称称N2CO2COH2H2OCH4O2相 对 磁相 对 磁化率化率-0.4-0.57-0.31-0.11-0.4+0.68+100)1 (kkkkiic 相对磁化率是指相对磁化率是指20下，与氧气的体积磁化率的比值。下，与氧气的体积磁化率的比值。实验证明，混合气体的体积磁化率实验证明，混合气体的体积磁化率kc与各成分与各成分体积磁化率之间关系为：体积磁化率之间关系为：ki各成分的体积磁化率各成分的体积磁化率k氧的体积磁化率氧的体积磁化率 氧的体积百分含量氧的体积百分含量 i 各成分的体积各成分的体积百分含量百

8、分含量k非氧成分的体非氧成分的体积磁化率积磁化率 由于非氧成分的体积磁化率都很小，并由于非氧成分的体积磁化率都很小，并有正负，可相互抵消，因此上式中的后有正负，可相互抵消，因此上式中的后边一项可忽略。所以混合气体的体积磁边一项可忽略。所以混合气体的体积磁化率的大小主要取决于氧成分的含量。化率的大小主要取决于氧成分的含量。即根据混合气体磁化率的大小来间接确即根据混合气体磁化率的大小来间接确定气体中的含氧量。定气体中的含氧量。l顺磁性气体的体积磁化率随着温度的升顺磁性气体的体积磁化率随着温度的升高迅速降低。高迅速降低。2RTCMPk k体积磁化率体积磁化率C居里常数居里常数M气体分子量气体分子量R

9、气体常数气体常数T气体的热力学温度气体的热力学温度结论：当压力一定时，温度低的顺磁性气体受到不结论：当压力一定时，温度低的顺磁性气体受到不均匀磁场的吸引力要远远大于温度高的顺磁性气体均匀磁场的吸引力要远远大于温度高的顺磁性气体受到不均匀磁场的吸引力。受到不均匀磁场的吸引力。l2.磁风磁风在顺磁性气流附近设置一不均匀磁场，顺在顺磁性气流附近设置一不均匀磁场，顺磁性气体受到磁场吸引进入水平通道，同时磁性气体受到磁场吸引进入水平通道，同时对进入的气体进行加热，气体温度升高，受对进入的气体进行加热，气体温度升高，受磁场的吸引力减小，受后边磁化率高的冷气磁场的吸引力减小，受后边磁化率高的冷气体的推挤，排

10、出磁场，因此在水平通道中不体的推挤，排出磁场，因此在水平通道中不断有顺磁性气体流过，这种现象称为磁风。断有顺磁性气体流过，这种现象称为磁风。3组成组成： 取样装置、传感器、显示仪取样装置、传感器、显示仪表。表。氧分析器的原理：氧分析器的原理：过程过程：被分析：被分析气体含氧量变气体含氧量变化化混合气体混合气体导磁率变化导磁率变化热磁对流作用热磁对流作用力变化力变化热磁热磁对流强度变化对流强度变化敏感元件对敏感元件对流损失的热量流损失的热量变化变化敏感元敏感元件温度变化件温度变化敏感元件阻值敏感元件阻值变化。变化。l注意注意：（1）环境温度变化会影响发送器的换热条件，）环境温度变化会影响发送器的

11、换热条件，因此仪表有较大的温度附加误差。一般条件下，因此仪表有较大的温度附加误差。一般条件下，温度升高温度升高1度，指示值要降低度，指示值要降低1.5%左右。采取左右。采取措施加恒温装置或温度补偿装置。措施加恒温装置或温度补偿装置。（2）磁风大小还与气样压力有关，仪表分度是）磁风大小还与气样压力有关，仪表分度是按照标准大气压力分度，工作时当气样压力偏按照标准大气压力分度，工作时当气样压力偏离标准大气压，就会造成指示误差，指示值将离标准大气压，就会造成指示误差，指示值将随气样压力的增大而增大。因此要采取压力补随气样压力的增大而增大。因此要采取压力补偿措施。偿措施。（3）发送器的水平通道一定要水平

12、。）发送器的水平通道一定要水平。传感器分类传感器分类：外对流、内对流：外对流、内对流1氧化镐氧化镐l氧化镐在常温下具有单斜晶体结构。当温度升高氧化镐在常温下具有单斜晶体结构。当温度升高到到1500变为立方晶体，同时有变为立方晶体，同时有7%的体积收缩。的体积收缩。因此氧化镐晶体随着温度变化是不稳定的。在氧因此氧化镐晶体随着温度变化是不稳定的。在氧化镐晶体加入少量的氧化钙或氧化钇。在经过高化镐晶体加入少量的氧化钙或氧化钇。在经过高温处理，则其晶体变为不随温度变化的萤石型立温处理，则其晶体变为不随温度变化的萤石型立方晶体。方晶体。固体电解质固体电解质l2 2氧浓差电势氧浓差电势 R理想气体常数，理

13、想气体常数，R=8.314J/（molK）；）； T气体的热力学温度，气体的热力学温度，K； n一个氧分子所得的电子数。一个氧分子所得的电子数。n=4； F法拉第常数，法拉第常数，F=96487C/mol PA参比气体（氧气）的氧分压；参比气体（氧气）的氧分压； PB烟气的氧分压。烟气的氧分压。CAPPnFRTElnmVCACAnFRTPPPPnFRTEln/ln若两侧气体的压力相同，则上式可写成若两侧气体的压力相同，则上式可写成3注意事项注意事项（1）采取温度补偿或恒温装置；）采取温度补偿或恒温装置；（2）使用中保持被测气体与参比气体压力相）使用中保持被测气体与参比气体压力相等；等；（3）保

14、证被测气体与参比气体都有一定的流）保证被测气体与参比气体都有一定的流速。速。（4）氧化镐材料致密性要好；）氧化镐材料致密性要好；（5）显示仪表必须具有很高的输入阻抗（因）显示仪表必须具有很高的输入阻抗（因为氧化镐材料的阻抗很高）。为氧化镐材料的阻抗很高）。4测量系统测量系统 恒温法恒温法温度补偿法温度补偿法工作温度上工作温度上抽出式带有抽气和净化系统，对保护氧化抽出式带有抽气和净化系统，对保护氧化镐管有利。直插式是将氧化镐管直接插入镐管有利。直插式是将氧化镐管直接插入烟道高温部分。响应时间较快。烟道高温部分。响应时间较快。从安装方式从安装方式直插式直插式抽出式抽出式1230系列氧化锆测氧探头系

15、列氧化锆测氧探头型号型号123112311232123212331233应用于应用于烟道气体温度烟道气体温度低于低于900900烟道气体温度烟道气体温度高于高于700700烟道气体温度高于烟道气体温度高于700700有大量锌或有大量锌或硫含量硫含量温度范围温度范围0-9000-900700-1400700-1400700-1200700-1200长度长度250-2000250-2000mmmm250-1000250-1000mmmm457-1219457-1219mmmm安装连接安装连接1 1/21 1/2BSPBSP或或NPTNPT3/43/4BSPBSP或或NPT 1NPT 1BSPBSP或或NPTNPT电器连接电器连接全天侯插头座型或旋转型，电缆带插头，全天侯插头座型或旋转型，电缆带插头，加热器加热器有有无无无无烟道温度计烟道温度计各种类型各种类型R R型型R R型型响应时间响应时间4 4秒秒1 1秒秒1 1秒秒探头温度探头温度1301301301301301301000型氧分析仪（变送器）