Твердоэлектролитный газоанализатор кислорода в отходящих дымовых газах

• Автор: Липнин, Юрий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ангарск
• Количество страниц: 133 с. : ил

Введение
Содержание
Глава 1. Обзор основных методов измерения содержания
кислорода в дымовых газах
!. I. Химический метод
1.2. Э]Iек!рохимический метод с использованием жидких электролитов
1.3. Магнитный метод
1.4. Методы измерения концентрации кислорода с использованием высокотемпературных твёрдоэлектролитных ячеек
Постановка задачи исследований
Глава 2. Исследование возможности применения твёрдоэлектролитных ячеек с различными сравнительными средами для определения содержания кислорода в дымовых газах
2.1. Твёрдоэлектролитная ячейка со сравнительной средой металл-оксид металла
2.2. Твёрдоэлектролитная ячейка с герметизированной газовой сравнительной средой
2.3. Исследование метода, основанного на применении ячейки с внутренним генератором кислорода
2.4 Выводы
Глава 3. Анализ погрешностей газоанализатора
3.1 Погрешности из-за несоответствия измеренной
ЭДС ее действительному значению
3.2 Погрешности из-за отличия температуры от принятой в градуировочной характерист ике

3.3 Погрешность из-за неравенства значения концентрации кислорода в сравнительной среде её номи-нальному значению
3.4. Погрешность из-за неравенства давлений анализируемой и сравнительной сред
3.5. Погрешность, вызванная влиянием примесей на содержание кислорода в анализируемой среде
3.6. Суммарная погрешность
3.7. Выводы 106 Глава 4. Описание газоанализатора кислорода в дымовых
газах и результаты внедрения
4.1. Конструкция и технические характеристики газоанализатора
4.2. Функциональная электрическая схема газоанализатора
4.3. Промышленные испытания и освоение производства газоанализаторов
Заключение
Литература
Приложения
Введение
Экономическая эффективность и экологическая безопасность при сжигании топлива на тепловых электрических станциях и других котельных установках определяются соотношением топливо-воздух (топливо-кислород). Первостепенными показателями эффективности сгорания являются температура дымовых газов и концентрация кислорода (или двуокиси углерода) в топочных газах. Работа котлоагрегатов при оптимальной величине избытка воздуха сокращает до минимума потери тепла, уходящего в дымовую трубу, и повышает эффективность сгорания.
Учитывая, что режим сжигания топлива существенно влияет на экологическую обстановку района, где расположена электростанция, при выборе оптимального соотношения топливо-кислород необходимо рассматривать как экономические, так и экологические вопросы.
Недостаточное количество подаваемого воздуха обуславливает неполное сгорание с характерным для него выбросом топлива, продуктов неполного сгорания и пиролиза. При избыточном количестве подаваемого воздуха основная его масса, состоящего приблизительно на 80% из инертного азота, нагревается до температуры горения и выбрасывается в атмосферу, что ведет к неэффективному расходу топлива. Кроме того, избыточное количество подаваемого воздуха ведет к повышенному образованию токсичных веществ - оксидов азота (N0*) и оксидов серы (802, Б03) [1-4].
Выбор соотношения “топливо-воздух” осуществляется на основе компромисса между минимизацией выбросов вредных веществ и экономически выгодным сжиганием топлива. Для каждого вида топлива и способа его сжигания имеется оптимальное соотношение "топливо-воздух ".
Содержание кислорода в отходящих дымовых газах связано с соотношением “топливо-воздух’' и может быть использовано для
Применение твёрдоэлектролитных ячеек с проточной сравнительной газовой средой усложняет конструкцию датчика газоанализатора. Дело в том, что в зарубежных и некоторых отечественных газоанализаторах [95] датчик выполнен в виде металлической трубы, к торцу которой герметично приклеена твёрдоэлектролитная таблетка. На рис.5 схематично изображена ячейка, с твёрдоэлектролитной мембраной в виде таблетки 7, герметично приклеенной к металлической трубе 4.

Лнн.ш яфусмыГ»
| ■ -,г-.та-.г.‘ .. “иипгтлг-" ('шС|

Рис. 5. Ячейка с твёрдоэлектролитной мембраной в виде таблетки
На таблетку нанесены наружный электрод I и внутренний электрод 2. Наружный электрод омывается анализируемым газом, а внутренний электрод омывается воздухом, подаваемым по трубке 3. К электродам подключено измерительное устройство 5. Ячейка помещена в нагреватель 6, где она разогревается до необходимой температуры. Наружный электрод таблетки является измерительным элекфодом, а внутренний электрод -сравнительным. Поэтому необходимо организовать подачу воздуха с определённым расходом к внутреннему электроду, а также отвод воздуха в анализируемую среду. Всё это, естественно, усложняет конструкцию датчика. В ряде отечественных газоанализаторах датчик содержит твёрдоэлектролитную пробирку [92,94], внутри которой находи гея атмосферный воздух. Схематично конструкция такой ячейки представлена на рис.6. На пробирку 4 нанесены наружный электрод 1 и внутренний