氣體分析儀

　　原理

　　主要利用氣體傳感器來檢測環(huán)境中存在的氣體種類，氣體傳感器是用來檢測氣體的成份和含量的傳感器。一般認為，氣體傳感器的定義是以檢測目標為分類基礎(chǔ)的，也就是說，凡是用于檢測氣體成份和濃度的傳感器都稱作氣體傳感器，不管它是用物理方法，還是用化學(xué)方法。比如，檢測氣體流量的傳感器不被看作氣體傳感器，但是熱導(dǎo)式氣體分析儀卻屬于重要的氣體傳感器，盡管它們有時使用大體一致的檢測原理。

　　種類

　　熱導(dǎo)式

　　一種物理類的氣體分析儀表。它根據(jù)不同氣體具有不同熱傳導(dǎo)能力的原理，通過測定混合氣體導(dǎo)熱系數(shù)來推算其中某些組分的含量。這種分析儀表簡單可靠,適用的氣體種類較多,是一種基本的分析儀表。但直接測量氣體的導(dǎo)熱系數(shù)比較困難，所以實際上常把氣體導(dǎo)熱系數(shù)的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，再用電橋來測定。熱導(dǎo)式氣體分析儀的熱敏元件主要有半導(dǎo)體敏感元件和金屬電阻絲兩類。半導(dǎo)體敏感元件體積小、熱慣性小，電阻溫度系數(shù)大,所以靈敏度高,時間滯后小。在鉑線圈上燒結(jié)珠形金屬氧化物作為敏感元件，再在內(nèi)電阻、發(fā)熱量均相等的同樣鉑線圈上繞結(jié)對氣體無反應(yīng)的材料作為補償用元件。這兩種元件作為兩臂構(gòu)成電橋電路，即是測量回路。半導(dǎo)體金屬氧化物敏感元件吸附被測氣體時，電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率即發(fā)生變化，元件的散熱狀態(tài)也隨之變化。元件溫度變化使鉑線圈的電阻變化，電橋遂有一不平衡電壓輸出，據(jù)此可檢測氣體的濃度。熱導(dǎo)式氣體分析儀的應(yīng)用范圍很廣，除通常用來分析氫氣、氨氣、二氧化碳、二氧化硫和低濃度可燃性氣體含量外，還可作為色譜分析儀中的檢測器用以分析其他成分。

　　熱磁式

　　熱磁式氧分析儀

　　其原理是利用煙氣組分中氧氣的磁化率特別高這一物理特性來測定煙氣中含氧量。氧氣為順磁性氣體（氣體能被磁場所吸引的稱為順磁性氣體），在不均勻磁場中受到吸引而流向磁場較強處。在該處設(shè)有加熱絲，使此處氧的溫度升高而磁化率下降，因而磁場吸引力減小，受后面磁化率較高的未被加熱的氧氣分子推擠而排出磁場，由此造成“熱磁對流”或“磁風(fēng)”現(xiàn)象。在一定的氣樣壓力、溫度和流量下，通過測量磁風(fēng)大小就可測得氣樣中氧氣含量。由于熱敏元件（鉑絲）既作為不平衡電橋的兩個橋臂電阻，又作為加熱電阻絲，在磁風(fēng)的作用下出現(xiàn)溫度梯度，即進氣側(cè)橋臂的溫度低于出氣側(cè)橋臂的溫度。不平衡電橋?qū)㈦S著氣樣中氧氣含量的不同，輸出相應(yīng)的電壓值。

　　熱磁式氧分析儀具有結(jié)構(gòu)簡單、便于制造和調(diào)整等優(yōu)點。

　　電化學(xué)式

　　一種化學(xué)類的氣體分析儀表。它根據(jù)化學(xué)反應(yīng)所引起的離子量的變化或電流變化來測量氣體成分。為了提高選擇性，防止測量電極表面沾污和保持電解液性能，一般采用隔膜結(jié)構(gòu)。常用的電化學(xué)式分析儀有定電位電解式和伽伐尼電池式兩種。定電位電解式分析儀的工作原理是在電極上施加特定電位，被測氣體在電極表面就產(chǎn)生電解作用，只要測量加在電極上的電位，即可確定被測氣體特有的電解電位，從而使儀表具有選擇識別被測氣體的能力。伽伐尼電池式分析儀是將透過隔膜而擴散到電解液中的被測氣體電解，測量所形成的電解電流，就能確定被測氣體的濃度。通過選擇不同的電極材料和電解液來改變電極表面的內(nèi)部電壓從而實現(xiàn)對具有不同電解電位的氣體的選擇性。

　　紅外線吸收式

　　根據(jù)不同組分氣體對不同波長的紅外線具有選擇性吸收的特性而工作的分析儀表。測量這種吸收光譜可判別出氣體的種類；測量吸收強度可確定被測氣體的濃度。紅外線分析儀的使用范圍寬，不僅可分析氣體成分，也可分析溶液成分，且靈敏度較高，反應(yīng)迅速,能在線連續(xù)指示,也可組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)。工業(yè)上常用的紅外線氣體分析儀的檢測部分由兩個并列的結(jié)構(gòu)相同的光學(xué)系統(tǒng)組成。

　　一個是測量室，一個是參比室。兩室通過切光板以一定周期同時或交替開閉光路。在測量室中導(dǎo)入被測氣體后，具有被測氣體特有波長的光被吸收，從而使透過測量室這一光路而進入紅外線接收氣室的光通量減少。氣體濃度越高，進入到紅外線接收氣室的光通量就越少；而透過參比室的光通量是一定的，進入到紅外線接收氣室的光通量也一定。因此，被測氣體濃度越高，透過測量室和參比室的光通量差值就越大。這個光通量差值是以一定周期振動的振幅投射到紅外線接收氣室的。接收氣室用幾微米厚的金屬薄膜分隔為兩半部，室內(nèi)封有濃度較大的被測組分氣體，在吸收波長范圍內(nèi)能將射入的紅外線全部吸收，從而使脈動的光通量變?yōu)闇囟鹊闹芷谧兓?，再可根?jù)氣態(tài)方程使溫度的變化轉(zhuǎn)換為壓力的變化，然后用電容式傳感器來檢測，經(jīng)過放大處理后指示出被測氣體濃度。除用電容式傳感器外，也可用直接檢測紅外線的量子式紅外線傳感器，并采用紅外干涉濾光片進行波長選擇和配以可調(diào)激光器作光源，形成一種嶄新的全固體式紅外氣體分析儀。這種分析儀只用一個光源、一個測量室、一個紅外線傳感器就能完成氣體濃度的測量。此外，若采用裝有多個不同波長的濾光盤，則能同時分別測定多組分氣體中的各種氣體的濃度。

　　與紅外線分析儀原理相似的還有紫外線分析儀、光電比色分析儀等，在工業(yè)上也用得較多。

　　非分散紅外分析

　　非分散紅外分析同時采用窄帶濾光片和氣體過濾相關(guān)法兩種非色散光譜分析技術(shù)結(jié)合，適合于氣體不同的測量范圍要求。

　　過濾相關(guān)法能夠測量低量程氣體并有效避免交叉干擾，這種獨特技術(shù)能消除弱吸收氣體如CO和高吸收氣體CO2交叉干擾。

　　熱源發(fā)出的紅外光被旋轉(zhuǎn)過濾器過濾，導(dǎo)致系列脈沖信號直接通過包含樣本氣體的單元，當(dāng)過濾器輪旋轉(zhuǎn)時固態(tài)檢測器反映出信號變化并將信號放大輸出以及顯示。

　　包裝設(shè)備

　　需要提供純凈氮氣清洗儀器的氣室和減小噪音，確保儀器的最大穩(wěn)定性。

　　頂空氣體分析儀器用于密封包裝袋、瓶、罐等包裝件內(nèi)氧氣、二氧化碳氣體含量、混合比例的測定；適合在生產(chǎn)線、倉庫、實驗室內(nèi)等場合快速準確地對包裝件內(nèi)的氣體組分含量與比例做出評價，從而指導(dǎo)生產(chǎn)，保證產(chǎn)品貨架期得以實現(xiàn)。

　　應(yīng)用

　　方案一

　　行業(yè)工藝過程應(yīng)用領(lǐng)域測量氣體適用產(chǎn)品

　　冶金高爐煉鐵高爐爐氣分析：CO、CO2、O2、CH4

　　高爐噴煤安全控制：CO、O2、H2

　　熱風(fēng)爐煙氣分析：CO、O2

　　轉(zhuǎn)爐煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣回收;CO、O2

　　轉(zhuǎn)爐煤氣安全控制:O2

　　轉(zhuǎn)爐煙氣定碳：CO、CO2、O2、

　　焦化生產(chǎn)電捕焦安全控制：O2

　　干熄焦循環(huán)氣分析：CO、O2、H2、CO2

　　焦?fàn)t煤氣分析：H2S、NH3

　　冶金環(huán)保煉焦?fàn)t尾氣排放監(jiān)測：SO2、顆粒物、流量

　　燒結(jié)廠尾氣排放監(jiān)測：SO2、顆粒物、流量、NO

　　其它煤氣熱值分析：CO、CH4

　　鍋爐煙道分析：CO、O2

　　煉油催化裂化煙氣分析：CO、CO2、O2、

　　催化重整進料石腦油、中間液體產(chǎn)物和重整生成油的成分分析辛烷值(RON、MON)、PLONA(直鏈烷烴、異構(gòu)烷烴、芳烴、環(huán)烷烴和稀烴），餾程

　　MTBE進料的原料、產(chǎn)物甲醇、乙丁烯、MTBE

　　裂解汽油管道油品成分分析辛烷值(RON、MON)、二烯、二甲苯異構(gòu)體含量

　　油品調(diào)和汽油、柴油管道的油品成分分析辛烷值(RON、MON)、十六烷值、密度、芳烴、烯烴、苯含量、MTBE、乙醇含量

　　烷烴制氫過程氣體分析：CO、CO2、CH4

　　硫磺回收酸性原料氣：H2S

　　Claus尾氣：H2S/SO2

　　急冷塔頂氣中氫氣：H2

　　硫磺回收裝置焚燒尾氣中：SO2SO2

　　尾氣排放監(jiān)測：SO2、顆粒物、流量、O2、H2S

　　石化PX/芳烴聯(lián)合裝置過程氣體：H2、微量水

　　苯、乙苯、二乙苯、對二甲苯、鄰二甲苯、間二甲苯、芳烴、非芳烴、C5C10+等

　　PTA過程氣體：CO、CO2、O2、CH4、CH3COOH

　　EO/EG過程氣體：CO2、O2、CH4、C2H6、C2H4、EO、Ar、N2等

　　乙二醇中H2O中的含量

　　PE過程氣體CO、CO2、C2H4、C2H6

　　O2、微量氧、微量水

　　PP過程氣體：CO、CO2、C3H6、C3H8、H2、C4H8、C4H9CL微量水、微量氧

　　乙苯/苯乙烯/PS過程組分：O2、CO、CO2、苯中微量水

　　方案二

　　電力火力發(fā)電燃燒控制O2、CO

　　噴煤（磨機、煤粉倉）安全控制O2、CO

　　脫硫前后效率監(jiān)測脫硫前SO2、脫硫后SO2、NO、流量、顆粒物

　　脫硝前后效率監(jiān)測脫硝前NH3、NO、脫硝后NH3、SO2、NO、流量、顆粒物

　　電力環(huán)保燃煤鍋爐后煙氣尾氣排放監(jiān)測SO2、NO、流量、顆粒物

　　建材礦山開采開采破碎顆粒物

　　制造工藝過程烘干機顆粒物

　　化工煤造氣過程氣體O2

　　甲醇合成氨尿素過程氣體O2、CO、CO2、NH3等

　　尿素合成氨碳比NH3、CO2

　　氯堿PVCCL2、HCI等腐蝕性氣體中微量水H2O

　　EDC中微量水H2O

　　合成循環(huán)氣O2、CO2、C2H4等

　　氧氯化過程O2、CO2、C2H4等

　　VCM回收尾氣O2

　　干氯氣中NCL3CL2、NCL3

　　HCL合成氣中HCL純度及游離CL2HCL、CL2

　　氯氣中氫氣含量H2

　　雙氧水氧化過程O2

　　高分子原料、加工過程純度、水分、羚基含量、聚合度、動力學(xué)、熱力學(xué)性質(zhì)測定、添加劑含量等

　　硫酸轉(zhuǎn)化爐前原料氣SO2

　　TDL水煤氣O2

　　光氣中CL2CL2

　　干燥裝置入口氫氣分析器H2

　　干燥裝置入口氧含量分析O2

　　干燥裝置出口露點分析H2O

　　脫硫塔出塔H2S含量分析H2S

　　測氫氣中的微量氧O2

　　測氫氣純度H2

　　測HCL中的光氣COCL2

　　光氣室內(nèi)光氣濃度COCL2

　　化工環(huán)保硫酸廠制造工藝過程裝置SO2監(jiān)測SO2

　　硝酸廠制造工藝過程裝置Nox監(jiān)測NO