鍋爐煙氣成分分析

1、在火力發(fā)電的過程中，對鍋爐煙氣含氧量、二氧化碳含量、一氧化碳含量的分析測量對于指導(dǎo)鍋爐燃燒控制有重要的意義。為保持鍋爐處于最佳燃燒狀態(tài)，應(yīng)使實際供給的空氣量大于理論空氣量，鍋爐機(jī)組熱損失最小的爐膛出口的最佳過?？諝庀禂?shù)應(yīng)保持在一定范圍內(nèi)。對鍋爐錮氣中的過?？諝庀禂?shù)的分析測量要考慮到煙氣取樣點的選擇或給予必要的修正。目前，一般把煙氣取樣點設(shè)計在過熱器出口或省煤器出口處。燃燒理論指出：在燃料一定情況下,當(dāng)完全燃燒時，過?？諝庀禂?shù)是煙氣中氧量或二氧化碳含量的函數(shù)，此時一氧化碳的含量為零。當(dāng)不完全燃燒時，因煙氣中含有一氧化碳，過剩空氣系數(shù)與氧量或二氧化碳含量的函數(shù)要受到一氧化碳含量的影響：因此對一氧化

2、碳含量和氧氣或二氧化碳含量的監(jiān)視，對于指導(dǎo)燃燒更為有利。實際燃燒時，很多情況是煙氣中一氧化碳含量比較少.因此，對于一氧化碳分析儀要求有較高的靈敏度和精確度。在不完全燃燒時，煙氣中還會有未燃盡的可燃物含量對煙氣中的一氧化碳的含量、二氧化碳含量和氧量都有影響。過?？諝庀禂?shù)a與一氧化碳含量二氧化碳含量和氧量的函數(shù)關(guān)系就更復(fù)雜，這種情況下.通過對一氧化碳含量和氧量的監(jiān)測來指導(dǎo)燃燒會更有實際意義。目前，對于高壓大型鍋爐，煙氣中未燃盡可燃物的含量很小.通常多是通過對煙氣中的含氧量的監(jiān)測來指導(dǎo)燃燒控制。氧化錯氧量計屬于電化學(xué)分析器中的一種。氧化錯（ZrO2）是一種氧離子導(dǎo)電的固體電解質(zhì)。氧化錯氧量計可以用來

3、連續(xù)地分析各種鍋爐煙氣中的氧含量，然后控制送風(fēng)量來調(diào)整過剩空氣系數(shù)a值，以保證最佳的空氣燃料比，達(dá)到節(jié)能效果。氧化錯傳感器探頭可以直接插人煙道中進(jìn)行測量，氧化錯測量探頭工作溫度必須在850c左右的高溫下運行，否則靈敏度將會下降。所以氧化錯氧量計在探頭上都裝有測溫傳感器和電加熱設(shè)備。1）氧化錯傳感器測量原理圖7.13氧濃差電池的原理氧化錯在常溫下為單斜晶體，當(dāng)溫度為1150c時，晶體排列由單斜晶體變?yōu)榱⒎骄w，同時有不到十分之一的體積收縮。如果在氧化錯中加人一定量的氧化鈣（CaO和氧化鉆（Y2O3）,則其晶型變?yōu)椴浑S溫度而變的穩(wěn)定的螢石型立方晶體，這時四價的錯被二價的鈣和三價的鉆置換，同時產(chǎn)生氧

4、離子空穴。當(dāng)溫度為800c以上時，空穴型的氧化鑄就變成了良好的氧離子導(dǎo)體，從而可以構(gòu)成氧濃差電池。氧濃差電池的原理如圖7.13所示。在氧化錯電解質(zhì)的兩側(cè)各燒結(jié)上一層多孔的鉗電極，便形成了氧濃差電池。電池左邊是被測的煙氣，它的氧含量一般為4%6%,設(shè)氧分壓為p1,氧濃度為叼。電池的右邊是參比氣體，如空氣，它的氧含量一般為20.8%,氧分壓為p2,濃度為中2。在溫度T=850C時，氧化錯氧濃差電池的工作原理可用下式表示：Pt,O2（分壓力p1）ZrO2,CaO。2（分壓力P2）,Pt負(fù)極電解質(zhì)正極在正極上氧分子得到電子成為氧離子，即2O2（分壓力p2）+4e2O在負(fù)極上氧離子失去電子成為氧分子，即

5、2-2O4e）O2（分壓力Pi）這個過程就好像O2從正極滲透到負(fù)極上去一樣。這也好像是一個電池，在負(fù)極上不斷有電子釋放出來，而正極上又不斷地吸收電子，這樣鉗電極兩側(cè)之間就存在電動勢。只要電極兩側(cè)存在氧氣濃度差，即氧分壓力不相等，也就是P1#P2,就會有電動勢存在。氧濃差電勢的大小可以用能斯特方程表示：式中E-RF-TnPlP2RTP2E.=lnnFPi氧濃差電勢；- 氣體常數(shù)8.314J/mol?K法拉第常數(shù)96485C/mol;被測介質(zhì)的絕對溫度；反應(yīng)時一個氧分子輸送的電子數(shù),- 被測氣體的氧分壓；- 參比氣體的氧分壓。n=4;P2PPlp如果被測氣體和參比氣體的壓力均為P,則有:RTE=I

6、nnF又因p1p=V1V=1p2-P=V2V=2式中KM分別是被測氣體和參比氣體中的氧氣分體積;1分別是被測氣體和參比氣體中的氧氣體積百分比含量。所以有:RT;：2E二一lnnF1從式中可以看出，E和叼為非線性關(guān)系。E的大小除受Q的影響外，還會受到被測氣體絕對溫度T的影響，所以氧化錯氧量計一般需要帶有溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)。根據(jù)測量原理的分析，可以歸納出保證儀器正常工作的三個條件：氧化錯傳感器探頭的溫度恒定一般保持在T=850C左右時儀器靈敏度最高。溫度T的變化直接影響氧濃差電勢E的大小，儀器應(yīng)加溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)。參比氣體的氧含量要穩(wěn)定不變參比氣體的氧含量與被測氣體的氧含量差別越大，儀器靈敏度越高。例如用氧

7、化錯氧量計分析煙氣的氧含量時，用空氣作為參比氣體，空氣中氧含量為20.8%,煙氣中氧含量一般為3%4%其差值較大，氧化錯傳感器的信號可達(dá)幾十毫伏。被測氣體和參比氣體具有相同的壓力這樣可以用氧氣的體積百分比濃度代替分壓力，儀器可以直接以氧濃度來刻度。從信號E求出叼時，要進(jìn)行反對數(shù)運算。2）氧化錯傳感器的結(jié)構(gòu)形式氣樣進(jìn)口贏碉SB高溫用探頭接合器高溫用檢j氧化鉆探頭旁路煙道顯示儀器圖7.15直插式氧化錯傳溫度控制器圖7.14抽吸式氧化錯傳抽吸式氧化錯傳感器有抽氣和凈化系統(tǒng)，能除去雜質(zhì)和二氧化硫等有害氣體，對保護(hù)氧化鑄管有利。氧化鉆管處于800c的定溫電爐中工作,準(zhǔn)確度較高，但系統(tǒng)復(fù)雜,弁失去了反應(yīng)快的特點。見圖7.14o直插式氧化錯傳感器是將氧化鉆管直接插入煙道高溫部分,在一端封閉的氧化錯管內(nèi)外，分別通過空氣和被測煙氣，