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烟气的成分分析

发布时间：2009/10/24 阅读次数：2565 字体大小: 【小】【中】【大】

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烟气的成分分析

　　　　　　　一、实验目的

　　1 、掌握奥氏气体分析器的操作，能独立进行烟气成分分析的测定。

　　2 、根据烟气成分进行空气过剩系数 a 的计算，分析燃烧情况。

　　3 、了解烟气成分分析在指导燃料燃烧中的作用。

　　　　　　二、实验原理　

　　一般说来，不论是固体燃料、液体燃料还是气体燃料，其燃烧产物——烟气的主要成分都是 H 2 O 、 CO 2 、 O 2 、 CO 及 N 2 。在硅酸盐工业生产中，通过对窑炉的不同部位的烟气成分进行分析，不仅可以判断窑炉内的供风及燃料燃烧情况，而且可以发现系统的漏风量的情况，对指导生产有着十分重要的意义。

　　工业上，用于烟气成分分析的仪器种类有很多，本实验介绍一种比较简单的仪器——奥氏气体分析器。它是一种有利用不同的化学试剂对混合气体的选择性吸收来达到对烟气成分进行分析的方法。主要是对燃烧产物中的 CO 2 、 O 2 和 CO 的体积百分比进行测定。其原理为：

　　用苛性钾（ KOH ）溶液或苛性纳（ NaOH ）溶液吸收 CO 2 ，吸收过程如下：

2KOH+CO 2 → K 2 CO 3 +H 2 O

　　同时，此溶液亦吸收烟气中含量很少的 SO 2 ，吸收过程如下：

　　　　　　　2KOH+SO 2 → K 2 SO 3 +H 2 O

　　用焦性没食子酸（ C 6 H 3 （ OH ） 3 ）溶液吸收 O 2 ，吸收过程如下：

　　　　　　　　　C 6 H 3 （ OH ） 3 +3KOH → C 6 H 3 （ OK ） 3 +3H 2 O

（三羟基苯钾）

　　　　　　2C 6 H 3 （ OK ） 3 +1/2O 2 → (KO) 3 C 6 H 3 (OK) 3 +H 2 O

（六羟基联苯钾）

　　用氯化亚铜（ Cu 2 Cl 2 ）的氨溶液吸收 CO ，吸收反应如下；

　　　　　　　CuCl 2 +2CO → CuCl 2 · 2CO

　　　　　　　CuCl 2 · 2CO+4NH 3 +2H 2 O → 2Cu+

　　　　　　　（ NH 4 ） 2C 2 O 4 +2NH 4 Cl

（二酸铵）

　　　　　　三、仪器设备　

　　实验采用奥氏气体分析仪，如图所示。仪器的主要部分是三个吸收瓶，每个吸收瓶是由底部连通的装有吸收液的前后两个瓶所组成。前瓶通过旋塞 K 可吸入气样。为了增快吸收速度，在前瓶中装有许多组玻璃管，增大了气样与吸收剂的接触面积。后瓶则是在分析过程中贮存吸收液，避免溢出。为防止吸收液在空气中吸收 O 2 ，在贮液瓶液面加少许石蜡封液，吸收瓶分别通过旋塞 K 1 、 K 2 和 K 3 与梳形管相通，梳形管一端经三通阀和气样或大气相通，另一端与量气管相通。量气管下端通过胶管与水准瓶联接，在水准瓶中用饱和食盐水做封闭液。为防止 CO 2 溶于封闭液，可在封闭液中加少量 NaCO 3 ，以甲基红着色。通过水准瓶的抬高或下降，可以把气体吸入或排出。干燥器中装有干燥剂，可滤掉烟气中的灰尘和水气。仪器所有联结处都用胶管对封严，旋塞及三通阀均涂凡士林密封。

　　　　　　四、实验步骤

　　• 取气样

　（ 1 ）装接取气系统：将球胆、吸气球、取样管用胶管联接，并在球胆口夹上弹簧夹。

　（ 2 ）洗气：将取气管插入测点，打开弹簧夹，用手压放吸气球，将烟气吸入至半满。去下球胆，卷叠球胆将球胆中的气体赶到大气中。然后将球胆再接到取气系统上，重复取、放气三次。

　（ 3 ）用以上洗好的取气系统将烟气吸入球胆至完全充满，夹紧球胆口，取下供分析用。

　　2 、检查奥氏气体分析器的严密性

　（ 1 ）检查吸收瓶及三通阀、旋塞的严密性

　　关闭旋塞 K 1 、 K 2 、 K 3 ，将三通阀 7 和大气相通，提高水准瓶，使量气筒内水位升到标线处，关闭三通阀。依次分别打开旋塞 K 1 、 K 2 、 K 3 ，放低水准瓶，使吸收液缓慢上升到瓶颈标线位置，关闭旋塞。将水准瓶放在台面上，如果吸收瓶和量气管中液面能保持不变，表明三通阀、旋塞是严密不透气。

　（ 2 ）检查干燥器的严密性

　　夹紧干燥器的入口，将三通阀 7 与干燥器 9 相通，观察量气管内液面，若无变化，表示干燥器不漏气。

　　3 、烟气成分分析

　（ 1 ）洗气：

　　将盛有烟气的球胆接到干燥器的进口玻璃管上，打开三通阀使大气与量气管相通，举高水准瓶，将气体从仪器中排出。然后将三通阀旋到气样与量气管相通的位置，打开球胆夹，降低水准瓶，将烟气吸入量气管；再举高水准瓶，使三通阀使大气与量气管相通，将气体从仪器中排出，洗三次。

　（ 2 ）取气样：

　　将三通阀旋到气样与量气管相通的位置，举高水准瓶使其液面与量气管刻度上标线相平齐，降低水准瓶，烟气被吸入。当量气管中封闭液降到刻度 100 且水准瓶液面与量气管液面相平齐时，关闭三通。

　（ 3 ）分析：

　　分析的程序是先测定 CO 2 ，其次是 O 2 ，最后是 CO 。举高水准瓶，打开旋塞 K 1 ，将烟气吸入第一个吸收瓶，吸收 CO 2 ，上下举水准瓶 4~5 次，最后使吸收瓶液面回到原标线的位置，关闭 K 1 ，举水准瓶使其液面与量气管液面在同一水平面上，此时气样体积的减少即为 CO 2 的体积。依次将余气压入第二、第三个吸收瓶，重复上述过程，得到 O 2 和 CO 的体积。

　　　　　　五、实验结果处理　

　　1 、实验数据记录

项目测点	1	2
烟气样体积 V （ ml ）
吸收 CO 2 后读数 V 1 （ ml ）
吸收 O 2 后读数 V 2 （ ml ）
吸收ＣＯ后读数Ｖ３（ ml ）

　　2 、计算各成分的体积百分含量

　　　　　　　　　　　　　ＣＯ 2 ＝Ｖ—Ｖ 1

　　　　　　　　　　　　　Ｏ 2 ＝Ｖ 2 —Ｖ 1

　　　　　　　　　　　　　ＣＯ＝Ｖ 3 —Ｖ 2

　　　　　　　　　　　　　Ｎ 2 ＝ 100 —（ＣＯ 2 ＋Ｏ 2 ＋ＣＯ）

　　3 、计算空气过剩系数 α

　　　　　　六、思考题　

　　１　试说明水准瓶在实验中的作用？原理是什么？

　　２　实验前为什么要检查仪器的严密性？如有漏气，如何处理？

　　３　为什么在取气样和分析气样时都要洗气？如何洗气？

　　４　此仪器能否直接用空气为气样？为什么？

　　５　怎样判断吸收剂已被气体饱和？

　　６　影响奥氏气体分析器测量准确性的因素有那些？

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