3.4 Измерение состава отходящих газов
Определение состава газов без предварительной подготовки осуществляется приборами – газоанализаторами. Основные принципы действия газоанализаторов: термокондуктометрический, магнитный, инфракрасный, электрохимический, термокаталитический, люминесцентный.
Электрохимический принцип. Действие основано на зависимости между параметром электрохимической системы и составом анализируемой смеси, поступающей в эту систему. При взаимодействии кислорода с электродом протекает химическая реакция, вызывающая протекания электрического тока Ток, протекающий по внешней цепи электролита, пропорционален содержанию кислорода в газовой смеси. В составе газовой смеси не должно быть электрохимически активных газов (хлора, окислов азота, сероводорода и др.).
Термокаталитическийпринципособенно эффективен при обнаружении горючих газов и паров. Термокаталитический сенсор имеет металлический или пластмассовый корпус. Через газопроницаемую мембрану горючий газ поступает на два миниатюрных керамических шарика. Внутри шариков (пеллисторов) находится платиновая спираль, нагреваемая протекающим током примерно до 450 °C. Один из шариков (активный пеллистор) имеет каталитическое покрытие, которое окисляет омывающий его газ, что приводит к повышению его (пеллистора) температуры. Это повышение можно измерить благодаря изменению сопротивления платиновой спирали внутри активного пеллистора. Это сопротивление сравнивается с сопротивлением пассивного пеллистора. В определенном диапазоне соотношение этих сопротивлений будет пропорционально концентрации газа [8].
Постановка задачи.Отходящие газы отражательной печи в основном состоят из СО2, Н2О,SO2,N2, а также содержат небольшие количестваNOx ,О2и СО (последние два нас и интересуют с точки зрения управления процессом). Имеют температуру 600-800ОС и запыленность около 1,1 г/м3 . Как упоминалось в разделе «Обоснование контроля технологических параметров», мы измеряем концентрацию О2и СО с целью контроля полноты сгорания топлива. Особые условия приводят к необходимости использования специализированного газоанализатора для дымовых газов промышленных печей.
Таковым является АКВТ-03-ИБЯЛ.413415.003-08, Стационарный газоанализатор объемной доли кислорода и СО в уходящих газах(ЗАО ПРОМПРИБОР) [9].
Газоанализатор предназначен для поддержания оптимального соотношения топливо-воздух за счет непрерывного контроля содержания кислорода и оксида углерода с целью оптимизации процессов горения и предотвращения химического недожога.
Область применения: на предприятиях теплоэнергетики, в котлоагрегатах ТЭЦ, ГРЭС и различных котельных, а также в промышленных печах, металлургии, нефтепереработки, машиностроении и других отраслях промышленности.
Тип газоанализатора - стационарный.
Принцип работы - электрохимический (на основе ZrO2) и термокаталитический на СО. Газоанализатор работает без сравнительного газа.
Способ забора пробы – принудительный.
Общий вид газоанализатора показан на рисунке 3.8.
Рисунок 3.8 – Газоанализатор АКВТ-03
Датчик измеряет концентрацию в диапазонах: 0 – 21 % O2 , 0 – 1000ppmCO. Температура анализируемой среды должна быть в пределах 100 – 1050 градусов Цельсия.
Питание кислородомера осуществляется от сети переменного напряжения 220 В, 50 Гц, номинальная мощность составляет 400 ВА.
Время прогрева газоанализаторов не превышает 4ч. Время установки показаний составляет: 10 с (для О2 ), 40 с (для СО).
Датчик может генерировать выходной сигнал следующих типов: аналоговый токовый в диапазонах (0 - 5) , (4 - 20) мА, цифровой RS 485 MODBUS.RTU. Датчик имеет цифровую индикацию показаний.
Макс. длина соединительного кабеля между блоком датчиков и блоком обработки равна 50 м.