9.1. Газоанализаторы химические

Газоанализаторы химические, относящиеся к группе механи­ческих приборов, основаны на измерении сокращения объема за­бранной пробы газа после удаления анализируемого компонента. Удаление компонента осуществляется методами избирательного поглощения или раздельного дожигания [2].

Этот метод применяется как в газоанализаторах переносных ручного действия типа ГХП2 и ГХП3 (ГОСТ 6329-52), называемых часто приборами Орса, так и в автоматических газоанализаторах.

Метод избирательного поглощения в сочетании с методом раз­дельного дожигания горючих составляющих анализируемой пробы газа дает возможность определить процентное содержание следую­щих компонентов газовой смеси СО₂ (или R0₂), O₂, СО, Н₂, С_nН_m (суммы непредельных углеводородов), суммы метана СН₄ и других предельных углеводородов. Данный метод применяется в переносном газоанализаторе типа ВТИ-2 (ГОСТ 7018-54).

Автоматические химические газоанализаторы в настоящее время на ТЭС не применяются. Основным недостатком этих газоанализа­торов является то, что они относятся к приборам периодического действия, дающим 20—30 анализов в час.

9.2. Тепловые газоанализаторы

К тепловым газоанализаторам относятся приборы, основанные на измерении тепловых свойств определяемого компонента газо­вой смеси, могущих быть мерой его концентрации. В качестве из­меряемых величин в газоанализаторах этого типа используются теплопроводность газовой смеси и полезный тепловой эффект реак­ции каталитического окисления, которые зависят от концентрации определяемого компонента. Тепловые газоанализаторы подраз­деляются на газоанализаторы термокондуктометрические (по теп­лопроводности газовой смеси) и термохимические (по полезному тепловому эффекту реакции каталитического окисления) [2].

9.2.1. Термокондуктометрические газоанализаторы

Газоанализаторы термокондуктометрические. Газоанализаторы, основанные на измерении теплопроводности анализируемой газовой смеси, применяются для определения процентного содержания какого-либо одного компонента: двуокиси углерода (СО₂), водо­рода (Н₂), аммиака (NН₃), гелия (Не), хлора (С1₂) и других газов, имеющих резко отличные коэффициенты теплопроводности по срав­нению с другими компонентами смеси. Анализ многокомпонентной газовой смеси по ее теплопроводности можно производить при усло­вии, что все компоненты газовой смеси, кроме определяемого, имеют одинаковую теплопроводность. Если в газовой смеси имеются ком­поненты, которые могут исказить результаты анализа, то, как будет показано ниже, тем или иным способом устраняют их влияние.

Значение теплопроводности зависит от температуры, и, так как температурные коэффициенты теплопроводности газов неодина­ковы, при повышенных температурах теплопроводности некоторых газов оказываются равными теплопроводности воздуха. Например, для СО₂ такое равенство наступает при 600° С. При этой темпера­туре анализ газов с целью определения СО₂ по суммарной теплопро­водности газовой смеси невозможен. Для анализа по теплопроводности газовой смеси наиболее благоприятный температурный режим обеспечивается при 80—100° С.

Продукты горения обычно содержат N₂, О₂, СО, СО₂ и СН₄, а также Н₂, 8О₂ и водяные пары. Теплопроводности N₂, СО, О₂ почти одинаковы, поэтому при выборе соответствующей темпера­туры (например, близкой к 100° С) определение СО₂ может про­изводиться с достаточной точностью. Метан обычно присутствует в продуктах горения в незначительном количестве и существенного влияния на теплопроводность газовой смеси не оказывает. Наличие водорода в продуктах горения приводит к значительному искаже­нию (приуменьшению) результата измерения содержания СО₂, так как теплопроводность Н₂ велика. По­этому при определении СО₂ в продуктах горения, содержащих водород, необходимо перед впус­ком газа в приемный преобразо­ватель газоанализатора дожи­гать Н_а в специальной печи. При этом содержание СО₂ может быть несколько преувеличено за счет одновременного сжигания также и СО. Это можно учесть и внести поправку, если имеется прибор для определения СО. Сернистый газ необходимо удалить с по­мощью фильтра, заполненного обезжиренной стальной (желез­ной) стружкой и некоторым объемом воды. Следует отметить, что 1 % SО₂ преувеличивает показания газоанализатора примерно на 1,7% СО₂. Кроме того, SО₂ является агрессивным газом, вызы­вающим коррозию металлических частей прибора.

Температура и влажность отбираемой пробы газовой смеси могут колебаться в достаточно широких пределах. Поэтому для уменьше­ния влияния переменного состава водяных паров на результаты анализа, а также для снижения температуры и влажности пробу газовой смеси охлаждают до определенной температуры с помощью водяного холодильника. Это позволяет стабилизировать температуру и влажность газовой смеси, поступающей в приемный преобразова­тель газоанализатора. В некоторых случаях, например в газоанали­заторах, предназначенных для определения СО₂ в бинарных сме­сях с повышенной или переменной влажностью, для стабилизации ее перед приемным преобразователем газоанализатора устанавли­вают барботеры, в которых сравнительный и анализируемый газы увлажняются до насыщения.