氣體分析儀

　　原理

　　主要利用氣體傳感器來檢測(cè)環(huán)境中存在的氣體種類，氣體傳感器是用來檢測(cè)氣體的成份和含量的傳感器。一般認(rèn)為，氣體傳感器的定義是以檢測(cè)目標(biāo)為分類基礎(chǔ)的，也就是說，凡是用于檢測(cè)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(cè)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(shí)使用大體一致的檢測(cè)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(cè)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(jiǎn)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(cè)量氣體的導(dǎo)熱系數(shù)比較困難，所以實(shí)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(cè)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(shí)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(duì)氣體無反應(yīng)的材料作為補(bǔ)償用元件。這兩種元件作為兩臂構(gòu)成電橋電路，即是測(cè)量回路。半導(dǎo)體金屬氧化物敏感元件吸附被測(cè)氣體時(shí)，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(cè)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(cè)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(cè)定煙氣中含氧量。氧氣為順磁性氣體（氣體能被磁場(chǎng)所吸引的稱為順磁性氣體），在不均勻磁場(chǎng)中受到吸引而流向磁場(chǎng)較強(qiáng)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(chǎng)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(chǎng)，由此造成“熱磁對(duì)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(cè)量磁風(fēng)大小就可測(cè)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(gè)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(jìn)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(jiǎn)單、便于制造和調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)。

　　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(cè)量氣體成分。為了提高選擇性，防止測(cè)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(cè)氣體在電極表面就產(chǎn)生電解作用，只要測(cè)量加在電極上的電位，即可確定被測(cè)氣體特有的電解電位，從而使儀表具有選擇識(shí)別被測(cè)氣體的能力。伽伐尼電池式分析儀是將透過隔膜而擴(kuò)散到電解液中的被測(cè)氣體電解，測(cè)量所形成的電解電流，就能確定被測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(duì)不同波長(zhǎng)的紅外線具有選擇性吸收的特性而工作的分析儀表。測(cè)量這種吸收光譜可判別出氣體的種類；測(cè)量吸收強(qiáng)度可確定被測(cè)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(cè)部分由兩個(gè)并列的結(jié)構(gòu)相同的光學(xué)系統(tǒng)組成。

　　一個(gè)是測(cè)量室，一個(gè)是參比室。兩室通過切光板以一定周期同時(shí)或交替開閉光路。在測(cè)量室中導(dǎo)入被測(cè)氣體后，具有被測(cè)氣體特有波長(zhǎng)的光被吸收，從而使透過測(cè)量室這一光路而進(jìn)入紅外線接收氣室的光通量減少。氣體濃度越高，進(jìn)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(jìn)入到紅外線接收氣室的光通量也一定。因此，被測(cè)氣體濃度越高，透過測(cè)量室和參比室的光通量差值就越大。這個(gè)光通量差值是以一定周期振動(dòng)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(cè)組分氣體，在吸收波長(zhǎng)范圍內(nèi)能將射入的紅外線全部吸收，從而使脈動(dòng)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(cè)，經(jīng)過放大處理后指示出被測(cè)氣體濃度。除用電容式傳感器外，也可用直接檢測(cè)紅外線的量子式紅外線傳感器，并采用紅外干涉濾光片進(jìn)行波長(zhǎng)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(gè)光源、一個(gè)測(cè)量室、一個(gè)紅外線傳感器就能完成氣體濃度的測(cè)量。此外，若采用裝有多個(gè)不同波長(zhǎng)的濾光盤，則能同時(shí)分別測(cè)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(shí)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(cè)量范圍要求。

　　過濾相關(guān)法能夠測(cè)量低量程氣體并有效避免交叉干擾，這種獨(dú)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(hào)直接通過包含樣本氣體的單元，當(dāng)過濾器輪旋轉(zhuǎn)時(shí)固態(tài)檢測(cè)器反映出信號(hào)變化并將信號(hào)放大輸出以及顯示。

　　包裝設(shè)備

　　需要提供純凈氮?dú)馇逑?span id="hxtnthz" class='hrefStyle'>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?xì)怏w含量、混合比例的測(cè)定；適合在生產(chǎn)線、倉庫、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)等場(chǎng)合快速準(zhǔn)確地對(duì)包裝件內(nèi)的氣體組分含量與比例做出評(píng)價(jià)，從而指導(dǎo)生產(chǎn)，保證產(chǎn)品貨架期得以實(shí)現(xiàn)。

　　應(yīng)用

　　方案一

　　行業(yè)工藝過程應(yīng)用領(lǐng)域測(cè)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(cè)：SO2、顆粒物、流量

　　燒結(jié)廠尾氣排放監(jiān)測(cè)：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(jìn)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(jìn)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(cè)：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(duì)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(jī)、煤粉倉）安全控制O2、CO

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

　　脫硝前后效率監(jiān)測(cè)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(cè)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(jī)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(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)性質(zhì)測(cè)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(diǎn)分析H2O

　　脫硫塔出塔H2S含量分析H2S

　　測(cè)氫氣中的微量氧O2

　　測(cè)氫氣純度H2

　　測(cè)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(cè)SO2

　　硝酸廠制造工藝過程裝置Nox監(jiān)測(cè)NO