第9章成分解析仪表.ppt

优点： 灵敏度高，测量范围宽，精度高，通用性好 可用于多种气体的成分分析 缺点： 1）由于其结构特点，一台仪表通常只能测量一中组分的一定浓度范围。 2）安装条件严格：位置稳定、尘埃小。 3）对气体要先进行预处理（除水、干燥）。 3、氧化锆氧量计 氧化锆氧量计是最近二十年发展起来的一种新型烟气氧含量分析测量仪表，根据电化学的原理制造的。 组成：它由传感器（锆头）和变送显示器组成。 应用：氧化锆氧量计广泛地应用在火力发电、采暖、炼油、化工、轻纺、水泥等工业领域内。 分类：氧化锆氧量计按其安装方式分为抽出式和直插式两类。 抽出式是通过取样预处理系统把烟气从烟道中抽出来，经过滤、净化后送到氧化锆传感器。这种类型的氧量计由于有取样预处理系统而失去了氧化锆氧量计自身响应快的优点。这种类型的氧化锆氧量计一般不用于指导锅炉燃烧的分析测量，而多用于环境保护方面的烟气分析。 直插式是将氧化锆传感器直接插入高温烟道或旁路烟道，不需要烟气预处理装置。直插式氧化锆氧量计又有两种类型，即恒温式氧化锆氧量计和补偿式氧化锆氧量计。 氧化锆氧量计的工作原理--基于电化学中浓差电池原理工作的 氧化锆（ZrO2）材料的化学性质 在ZrO2材料中加人一定量的氧化钙（CaO）或氧化钇(Y2O3)，经高温烧结，＋2价的钙离子Ca2+会进入ZrO2晶体而置换出十4价的锆离子Zr4+。置换出的锆离子Zr4+与数量不足的氧离子结合而形成带有氧离子空穴的氧化锆材料，成为一种不再随温度变化的正立方晶型的材料。这种材料被称为空穴型氧化锆晶体，为固体电解质。 在两极板上表现出的电极反应为 参比气样侧极板： O2＋4e →2O2- 待测气样侧极板： 2O2-→O2＋4e 其浓差电势由能斯特公式确定： 式中 R——气体常数，8.314J／（K·mol）； T——浓差电池温度（池温），K； F——法拉第常数，96.487C／mol； n——电极反应时一个氧分子输送的自由电子数 （n = 4）； p2——参比气样的氧分压力； p1——待测气体的氧分压力。 （还原反应） （氧化反应） 由于在混合气体中，某气体组分的压力与总压力之比与其容积浓度成正比，因此当参比气样的总压与待测气样的总压相等时，上式可化成如下形式： 式中 p ——参比气样总压力； ——参比气样氧容积浓度； ——待测气样氧容积浓度。 氧化锆氧量计的传感器对待测气样中氧量的测量就是利用了氧浓差电池的工作原理。由以上分析可知，要正确测量出待测气样中的含氧量（浓度），必须保证以下的条件： 1、氧化锆传感器需要恒温或在计算电路中采取补偿措施，以消除传感器温度（池温）对测量的影响。氧化锆氧量计又分为恒温式和补偿式两种 。2、氧化锆传感器要在一定高温（850℃）下工作，以保证有足够高的灵敏度。3、保持参比气样的压力与待测气样的压力相等。 4、保持参比气样和待测气样一定的流速，以保证测量的准确性。 注意： 1—氧化锆管；2—内外铂电极；3—电极引出线；4—热电偶；5—氧化铝管；6—加热炉丝；7—陶瓷过滤器 这种氧量计的传感器精确度高，可达到士0.2％。它不需要复杂的预处理，响应快（＜10s达到被测氧量90％），适用的烟气温度可高达1000℃，其变送显示器的精确度优于 1.0级。复现性和稳定性高，输出信号为 0～10mA和 4～20mA，DC。显示可为模拟显示，亦可以为数字显示，且显示的功能多，能显示氧含量（％）、氧量信号（mA）、浓差电势（mV）、锆头温度（oC）。锆头寿命为1～2年。 氧化锆氧量计特点： 4、色谱分析法 色谱法由俄国植物学家茨维特（Tswett）在20世纪初首先提出：充填有含色素碳酸钙的玻璃管用石油醚淋洗，依靠碳酸钙对叶绿素中不同色素吸附能力的差别，在石油醚的流动方向把有关色素分离成一个个带有颜色的谱带，色谱一词也由此得名。 基于色谱法原理构成的分析仪器称为色谱仪,可以对被测样品进行全面的分析,即能鉴定混合物的组成成分和各成分的含量,因此在科学实验和工业中得到广泛的使用. 检测原理: 分离和分析 色谱是一个建立在分配基础上的分离过程；它利用不同组分在两相中（静止的一相称固定相，运动的相称流动相）分配系数等性质的微小差别，连续多次在两相间进行质量交换，使不同组分得到分离。 注意:固定相只是对被测样品中的各个组分具有不同的吸收或溶解能力,绝对不能有任何化学反应. 各组分通过色谱分离，再送入检测器，经检测器检测以达到分析目的。最终得到由记录器记录下来的色谱图。 ——分离　能把复