5成分分析仪课案.ppt

过程控制与自动化仪表 * 过程控制及仪表 —— 流量、物位的检测与变送 吉林大学通信工程学院 * 纯氧顶吹炼钢-----在线定碳分析 锅炉燃烧-----分析烟道气体控制空气供给 精馏塔-----塔顶、塔底溜出物组成浓度分析 成分的检测与变送 分析仪表 ---用来测量化学性质、化学成分、粘度、浓度、密度、重度、比重等这些参数的仪表。 意义： 了解生产过程中原料、中间产品及最后产品的成分与性质，从而判断工艺过程是否合理 作为产品质量控制指标，要比对其他参数的控制更加直接有效 降低能耗、防止污染 易燃、易爆、有毒、腐蚀性气体的检测确保安全 * 检测方法 仪表名称 热学方法 热导式分析仪，热化学式分析仪，差热式分析仪等 磁力方法 热磁式分析仪，热力机械式分析仪等 光学方法 光电比色分析仪，红外吸收分析仪，紫外吸收分析仪，光干涉分析仪，光散射式分析仪，分光光度分析仪，激光分析仪等 射线方法 X射线分析仪，电子光学式分析仪，核辐射式分析仪，微波式分析仪等 电化学方法 电导式分析仪，电量式分析仪，电位式分析仪，电解式分析仪，氧化锆氧量分析仪，溶解氧检测仪等 色谱分离方法 气相色谱仪，液相色谱仪等 质谱分析方法 静态质谱仪，动态质谱仪等 波谱分析方法 核子共振波谱仪、电子顺磁波谱仪 、λ共振波谱仪等 其它方法 晶体振荡分析仪，气敏式分析仪，化学变色分析仪等 成分参数监测方法及仪表 * 红外式气体成分检测 检测原理： 除了具有对称结构、无极性双原子分子（O2、Cl2、H2、N2）气体和单原子分子（如He、Ar）气体外，都有特殊的单个或多个红外波段吸收峰。根据气体对红外线的强吸收特性，利用传感元件测量红外辐射能以测量气体成分。 气体名称 分子式 强吸收波长 (λ/μm) 气体名称 分子式 强吸收波长 (λ/μm) 二氧化碳 CO2 2.78,4.26,14.5 甲烷 CH4 3.3, 7.7 一氧化碳 CO 4.56 乙炔 C2H2 13.7 二氧化硫 SO2 7.35 乙烯 C2H4 10.5 二氧化氮 NO2 6.2 硫化氢 H2S 7.6 氨气 NH2 10.4 水汽 H2O 2.6~10 一氧化氮 NO 5.2 * 红外式气体检测仪构成原理图 Bell定律： 红外式检测满足的条件： 1）存在吸收峰 2）与其他气体无化学反应 3）若混合气体与待测气体吸收特性重合应去除干扰气体 [幂阶数展开] ：透射后光强度 ：入射光强度 ：待测组分的吸收系数 ：待测组分浓度 ：路径长度 * 1）热磁式氧气分析仪 不同气体其体积磁化率可不同，氧气的磁化率不仅远高于其他气体还与温度有关-----热磁式氧气分析仪 氧气成分检测及仪表 原理：任何物质处于外磁场中均可被磁化，不同物质其磁化率不同。 锅炉燃烧系统烟道气含氧量即决定燃烧效率又关系到环境保护 红外线气体分析仪不能对氧气成分进行检测 * 检测原理： 理论与实验研究表明，置于磁场强度为H的物质，其磁感应强度B取决于该物质的磁化率k，即有 式中μ0为真空中介质的磁导率，μ为介质的绝对磁导率，氧气的顺磁导率最强，设有m种气体混合，总体积为单位1，磁化率为km 式中kO2为氧气的磁化率， qO2为氧气占总体积比例(成分)， ks其他气体的总磁导率。氧气磁化率远远高于其他气体磁化率代数和，有 此外，顺磁性物质的磁化率还与温度有关 * 浓差电池生成原理图 2）氧化锆氧气分析仪 可直接插入烟道内检测烟道气中含氧量，节约能源与保护环境 结构简单、精度高、含氧量变化反应快 广泛应用于锅炉、加热炉、窑炉等烟道气氧含量检测 能斯特(Nerst)方程: * 1.工作温度恒定（850℃） ，浓差电势与氧含量呈单值关系。 (系统含有恒温或温补装置) 3. 使用时应保持被测气体与参比气体压力相等。 (此时两种气体的氧含量可代表氧分压，理想参比气体应是纯氧) 4. 被测气体和参比气体应具有一定的流速。 (保证测量有一定代表性，但流量不可过大，造成局部温度不均) 使用氧化锆电池的条件： 氧化锆氧量分析仪在使用中存在一定的局限性 * 气相色谱分析仪的构成及工作流程 ——气相色谱分析仪表 气相色谱分析法：基于各种组分吸附和脱离某种介质的差异得到一系列色谱峰，以反映混合物中各组分的含量。 多种组分的检测及仪表 分析过程： 1）被分析样品→ 色谱柱→逐一分离； 2）记录色谱峰谱图； 3）处理成标准信号。 * 工业气相色谱仪的工作原理 * * 过程控制与自动化仪表 *