基于红外吸收原理的一氧化碳浓度检测装置的研究.pdf

维普资讯 2006年第10期 东北电力技术 7 研 究 基于红外吸收原理的一氧化碳 与 浓度检测装置的研究 应 用 A StudyonCarbonMonoxideConcentrationDetectingApparatus BasedonInfraredAbsorptionPrinciple 常太华 ，田学航 ，田 亮 (1．华北电力大学，北京 1022o6；2．华北电力大学，河北 保定 o710o3) 摘要：一氧化碳 (CO)是火力发电厂锅炉烟气的重要成分，现场实时检测一氧化碳气体浓度对于锅炉安全运行、煤粉优化 燃烧以及环境保护都有重要作用。根据红外理论，许多化合物分子在红外波段都具有一定的吸收带。对以c0为典型的双 原子气体分子模型进行研究可以知道，分子运动功能包括分子的振动动能和转动动能，两者分别对应于分子的振动频率和 转动频率，当分子本身固有的振动频率和转动频率同红外辐射中某一波段的频率相同时，分子便吸收这一波段的红外辐射 能量，使红外辐射能量转化为分子振动和转动动能。CO分子在红外某一波段有吸收，含有不同浓度c0气体的昆合气体在 该波段的吸收各不相同，根据这一原理制成的一氧化碳浓度检测装置可以较为方便地实现对 CO浓度的实时在线检测。 关键词：CO浓度；锅炉烟气；双原子气体分子；红外吸收；在线检测 [中图分类号]TK224．11[文献标识码]B [文章编号]1004—7913(2006)10—0007—03 在火力发电厂排放的锅炉烟气中，CO是重要 其间的化学键看成是无质量的连接两个小球的弹 组成部分。现场实时检}贝0CO气体浓度对于锅炉安 簧。当分子吸收红外光时，两个原子将在连接的轴 全运行、煤粉优化燃烧以及环境保护都有重要作 线上做振动。可以借助于胡克定律来表示振动频 用。但CO在锅炉烟气中的含量比较低，对其浓度 率、原子质量和键力常数之间的关系： 的检测较为困难 。 ： (1) 在对化合物浓度的检测中，红外吸收法得到了越 来越广泛的关注。许多化合物分子在红外波段都有 若用波数表示则有关系式： 吸收带，而且因物质的分子不同，吸收带所在的波长 谚谚： (2z) 和吸收的强弱也不相同。根据吸收带分布的情况与 式中： 为键力常数，其含义是两个原子由平衡位 吸收的强弱可以识别物质分子的类型，从而得出物质 置伸长0．1nIn后的回复力 [10 N／cm (dyn／cm)]； 的组成及各组成成分的百分比。根据不同的目的与 ／1为折合原子质量，／1=m1m2／(m1+m2)。 要求，红外分析仪可设计成多种不同的形式，如红外 为了计算方便，将式 (2)化简，原子质量用 气体分析仪、红外分光光度计、红外光谱仪等_1J。 相对原子质量代替，m1=Mr1／NA，m2=Mr2／NA。 本文应用红外吸收法，根据一氧化碳在红外波 其中 rl、 2为相对原子质量；NA为阿伏加德罗 段的光谱吸收原理，利用描述红外辐射吸收强度与 常数。将丌、C和 的数值代入式 (2)，并指定将 待测组分浓度间关系的