几种CO量的测量方法及比较及CO在线监测系统

1红外法

由于各种物质的分子本身都固有一个特定的振动和转动频率,只有在红外光谱的频率与分子本身的特定频率相一致时,这种分子才能吸收红外光谱辐射能。

所以各种气体并不是对红外光谱范围内所有波长的辐射能都具有吸收能力,而是有选择性的,即不同的分子混合物只能吸收某一波长范围或某几个波长范围的红外辐射能,这是利用红外线进行成分分析的基础之一。当红外辐射通过被测气体时,其分子吸收光能量,吸收关系遵循朗伯-贝尔(Lamber-Beer)定律,当气体浓度很低或吸收层很薄时,被测气体所吸收的光能量近似与气体含量呈线性关系。CO气体能吸收的红外线波长为2.37μm和4.65μm,而且对4.65μm的红外线吸收能力zui强。红外式仪器利用CO分子固有的吸收特性来确定其含量。在特定光谱波长下由yan气吸收的红外辐射量可以连续测量。这样就能确定CO量。在红外线分析器中要设法克服其他气体对CO气体的干扰,例如yan气中含有CO2,而CO2与CO的特征吸收波长范围有重叠的部分,这就引起CO2对CO的测量有明显的干扰,所以红外波长要认真选择,仪器中通常设置滤波气室,以确保yan气中的其他成分对测量值没有明显的影响。

2电化学式

电化学技术利用CO和平衡化学电池反应,产生的电压来指示CO量。其中主要的检测原理是定电位电解法,其关键部件大多采用成熟技术———三端电化学式传感器,结构示意如图1所示。即在酸性电解液中设置3个电极:测量电极、参考电极和对应电极。在反应电极(测量电极和对应电极)之间图1 三端电化学式传感器结构示意加上足够的电压,当CO气体通过半可透气薄膜进入传感器后,则发生氧化还原反应:阳极:CO+H2O→CO2+2H++2e-阴极:2O2+8H++8e-→4H2O式中的自由电子数量与CO量成正比。通过仪器中的电路系统测量气体电解时产生的电流,然后由微处理器计算,即可测出CO气体的浓度。可以通过定期地将化学电池暴露于空气中而反方向进行氧化还反应,从而能连续、长期地使用。

3 化学法

燃烧式CO分析器采用化学分析法进行测量。被分析的CO是可燃气体,在燃烧反应中会放热,反应热量与其含量相对应,反应式如下:CO+12O2=CO2+283×103J若能测量出反应过程中产生的热量,就可以确定被分析气体的含量。要准确地直接测量热量很困难,所以热化学式分析器中多用热电阻来感受此热量造成的温度变化。

煤粉仓CO一氧化碳在线监测系统主要针对磨煤机及储煤仓内部的火警做出早期报警。西安博纯科技有限公司对其设计思路是监测煤料焖烧产生的CO浓度值。

系统通过进口采样泵将磨煤机或煤粉仓内的CO气体经取样探头抽入，样气再经过预处理，pue-501型红外线CO分析仪，从而完成对CO气体浓度的检测。任何CO浓度的增加，都是早期火警的迹象，系统可以做出相应报警。

PUE-3000型成套装置由取样、反吹扫、气样预处理、气样分析、仪表校准、程序控制及讯号输出七个部分组成。成套装置由PLC控制。成套性服务包括针对用户的工况和要求进行设计、供货、技术培训直至现场投运，是工业生产过程工艺监控、安全生产和环境保护的有效手段。

这个系统由如下几个部分组成：
1、仪表部分：采用西安博纯仪器有限公司自主知识产权的PUE501 系列五组分红外煤气分析仪，用于在线分析电石炉煤气中CO、H2、CO2、O2、CH4等气体的浓度和热值；
2、预处理及采样装置：针对密闭电石炉的炉气进行净化处理，保证系统长期稳定、可靠、准确、连续正常的工作，功能完善。
3、控制系统：采用西门子高度自动化的控制系统，能够完成系统自动完成采样、反吹、气路切换等功能，实现24小时无人值守，大大减少了人工负荷；
4、数据传输接口：测试数据通过RS-232或RS-485、4-20mA输出接口传输到上级集中控制系统。为实现远程的监测、工艺调整提供实时依据。
系统主要特点如下：
1.  自主知识产权的红外气体分析核心技术，保证测量精度，指导工艺控制；
2.  单台仪器集成红外、热导、电化学三种测量原理；
3.  干扰气体对H2浓度的补偿，以及热导检测池技术，保证H2浓度准确，提高密闭电石炉运行安全性；
4.炉气成分和热值直接输出，为炉气尾气回收提供依据；
5.系统模块化、可视化设计，安装简易，维护量低；
典型应用:          
测量组分 CO CO2 CH4 CnHm H2 O2  
测量量程 0~100% 0~30% 0~5% 0-10% 0~15% 0-5%  
组分和量程可根据用户要求定制