烟道气体成分分析方案
烟气成分分析实验报告
实验十三、烟气成分分析一、实验目的意义实验意义：1.通过测定窑炉废气成分，计算过量系数，来判断窑炉的供风情况；2.由窑炉烟气中的CO含量，可以推测窑炉内的化学不完全燃烧的程度；结合供风情况，进而判断窑内物料的煅烧情况；3.通过窑炉系统不同部位的烟气成分分析比较，可计算漏风量；4.对窑炉废气有害成分的分析，可以获知废气对大气环境的污染程度。
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的测定；2.根据烟气成分进行空气过剩系数α的计算，分析燃烧情况；3.学习通过测定窑炉系统不同部位的烟气成分计算漏风量的方法；4.了解烟气成分分析的意义。
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H2O，CO2，O2，CO及N2。
在硅酸盐工业生产中，通过对窑炉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CO2，O2和CO的体积百分比进行测定。
其原理为：用苛性钾（KOH）或苛性纳(NaOH)溶液吸收CO2，吸收过程如下:2KOH + CO2→K2CO3 + H2O同时，此溶液亦吸收烟气中含量很少的SO2，其反应式为：2KOH + SO2→K2SO3 + H2O用焦性没食子酸(C6H3 (OH)3)碱溶液吸收O2过程的反应式为:C6H3 (OH)3+3KOH→C6H3(OK)3 + 3H2O三羟基苯钾4C6H3(OK)3 + O2→2(KO)3·C6H3·C6H3(OK)3 + 2H2O六羟基联苯钾用氯化亚铜(Cu2Cl2)的氨溶液吸收C O，吸收反应如下:COONH4Cu2C12+ 2CO + 4NH3 + 2H2O→2Cu + COONH4+ 2NH4C1二酸铵三、实验仪器及材料1．奥氏气体分析器实验室所用的奥氏气体分析仪如图所示。
烟道气体成分分析方案
a)对烟气成分进行分析，在设备上选择质谱仪作为在线分析仪表。
采用1台质谱仪、4套采样探头、2套前处理系统、1套后处理系统及1座分析小屋。
质谱仪同时对两个采样点（余热锅炉入口、电收尘出口）进行分析，两采样点双流路切换分析，每个点的分析时间小于10S。
对于烟气成分分析选用上海舜宇恒平的工业连续在线质谱仪进行测量。
质谱仪可快速响应，实时监测烟道气中成分变化，以便快速反映工艺状况、指导工艺生产。
烟气中湿度测量选用瑞士ROTRONIC公司的高温湿度计进行测量，自带温度计算。
由于烟气中含有大量粉尘和水，系统难点在于预处理系统的处理，本系统主要采用采样探头的一备一用设计，同时自动控制反吹以防止堵塞，同时采用美国杜邦公司的nafion管进行脱水。
整个方案主要由采样探头、前处理、后处理、及在线分析设备构成。
在现场需要布置单独的现场小屋用于放置在线分析设备。
样品采样探头安装在工艺现场取样点位置，针对余热锅炉入口和电收尘出口工况中高温、高粉尘、高水的特殊情况，每个采样点均采用一反吹的冗余设计，由PLC控制系统实现，正常工作时，PLC控制相应的电磁阀动作，一个采样探头正常工作取样、另外一套采样探头反吹电磁阀打开，氮气对另外一个采样探头进行反吹。
以防止探头堵塞。
探头采用法兰对接，采样探针伸入烟道的至位置。
由于烟道内的高温高粉尘工况，为防止粉尘的冲刷在探针外部设有保护套管，同时探针入口处设有金属网的过滤器，以减少进入取样管的粉尘，防止管线堵塞。
PLC控制系统安装在分析小屋内，同时控制4个采样点之间的切换和反吹，每个位号的采样点的双采样探头切换采用定时反吹，具体的切换间隔根据现场实际调试而定。
前处理箱就近安装在工艺现场取样点位置，用于样品的降温、除尘和脱水。
样品的降温通过风冷方式实现，冷却用的仪表风先进行伴热，温度维持在80℃左右，然后与现场采样探头出来的烟气进行热交换，同时在换热罐内进行沉降。
对于烟气中水分的脱离采用美国杜邦公司的nafion管进行脱水，该管由于其分子结构特殊性，只允许水分子及NH3通过，干燥气（低露点）与样气反方向流动，水分子能顺利通过nafion管，而其他气体分子均可以保留下来，样品最低露点可除至-20℃。
烟气成分分析
烟气成分分析及对热效率的影响分析摘要:介绍燃烧产物及烟道气体中氧气和一氧化碳的含量对炉窑热效率的影响,以及烟气分析关键词:燃烧效率;烟气,烟气成分，烟气分析仪燃料的燃烧，是可燃成分与空气中的氧进行的化合反应，在已知燃料成分和空气成分的情况下，就可根据所进行的氧化反应，确定其燃烧产物--烟气的成分。
例如：固体、液体燃料完全燃烧时，碳与氧化合生成二氧化碳，氢与氧化合生成水蒸汽，硫与氧化合生成二氧化硫。
除此之外，燃料中的水分汽化成水蒸汽，氮气化为氮气，还有空气中剩余的氮气及过量空气中的氧气等。
综上所述，燃料完全燃烧时，烟气的成分是：CO2、SO2、H2O、N2、和O2等。
随着人们对环保和节能意识的逐渐提高,众多大中型企业如钢铁冶金、石油化工、火力发电厂等,已将提高炉窑热效率、降低能源消耗、降低污染物排放、保护环境等作为企业可持续发展的重要途径。
钢铁行业的轧钢加热炉、电力行业的锅炉等燃烧装置和热工设备,是各行业的能源消耗大户。
因此,如何测量和提高燃烧装置的燃烧效率,确定最佳燃烧点十分重要。
燃料不完全燃烧时，一部分碳生成一氧化碳，还可能生成少量的氢气及碳氢化合物CmHn，所以，燃料在不完全燃烧时，烟气成分除了CO2、SO2、H2O、N2、和O2外，还有少量的CO、H2、CmHn等。
此外，烟气中尚有微量SO3和NOx它们都对环境造成污染。
其中SO3还是低温腐蚀的主要因素。
1 烟气成分对炉窑热效率的影响分析供给加热炉、锅炉等加热设备的燃料燃烧热并没有被全部利用。
以轧钢加热炉或锅炉为例,有效热是为了使物料加热或熔化(以及工艺过程的进行) 所必须传入的热量。
根据炉子热平衡可知,η= 1 -Q1 + Q2 + Q3 + Q4Q式中,η为炉窑热效率; Q 为供给炉子的热量,J ;Q1 为炉子烟气(废气) 中过剩空气带走的物理热,J ;Q2 为炉子烟气(废气) 中燃料不完全燃烧而生成的或未燃烧的CO 气带走的物理热,J ; Q3为炉子设备热损失(包括炉体散热、逸气损失、冷却水带走、热辐射等) ,J ;Q4 为其他热损失,J 。
燃气锅炉的烟气成分分析及其方法
燃气锅炉的烟气成分分析及其方法燃气锅炉是一种常见的供热设备，它利用燃气燃烧产生的热量来加热水，从而提供热水或蒸汽供应。
然而，在燃气锅炉的燃烧过程中，会产生大量的烟气，其中包括二氧化碳、氧气、氮气、水蒸汽、一氧化碳、氧化氮、二氧化硫等成分。
为了保证燃气燃烧的效率和安全性，需要对燃气锅炉的烟气成分进行分析。
一、常见烟气成分及其含义1. 二氧化碳二氧化碳是燃气燃烧产生的主要成分之一，其含量通常在3%~15%之间。
二氧化碳的含量越高，说明燃气燃烧的效率越低。
2. 氧气氧气是燃气的中的一个重要成分，其含量通常在2%~5%之间。
燃气燃烧需要氧气的参与，氧气的含量过高或过低都会影响燃气的燃烧效率和安全性。
3. 氮气氮气是空气的主要成分之一，也是燃气的成分之一，通常含量为大约70%。
由于氮气稳定性较高，燃气燃烧时不会参与化学反应，因此对燃气燃烧的效率和安全性没有影响。
4. 水蒸汽水蒸汽是燃气燃烧后产生的常见组分之一，其含量与燃气温度和湿度有关。
水蒸汽的含量过高会导致燃气燃烧的不稳定，影响燃气燃烧的效果。
5. 一氧化碳一氧化碳是一种无色、无味、有毒的气体，是不完全燃烧时产生的。
燃气燃烧不充分或管路破裂等情况下，一氧化碳的含量可能会超标，对人体健康造成危害。
6. 氧化氮氧化氮是燃气烟气中的一种常见氮气化合物，主要有一氧化氮和二氧化氮。
在高温燃烧状态下，氮气和氧气会反应形成氧化氮，其含量过高会造成氮氧化物的污染。
7. 二氧化硫二氧化硫是一种无色、有毒、刺激性气体，常见于燃油燃烧过程中，和化学工业等领域。
由于二氧化硫有毒，对人体和环境都有危害，因此燃气锅炉烟气中二氧化硫含量需要控制。
二、燃气锅炉烟气成分分析方法为了对燃气锅炉的烟气成分进行分析，需要使用相应的仪器和方法。
常用的烟能分析方法包括如下几种：1. 干湿法烟气分析仪干湿法烟气分析仪是一种常见的烟气分析仪器，其主要原理是通过干湿法分析烟气中的水分含量、二氧化碳含量、氧气含量和一氧化碳含量等指标。
气相色谱法测定烟道尾气中的氧气,一氧化碳,甲烷,二氧化碳剖析
气相色谱法测定烟道尾气中的O2、N2、CO、CH4、CO2。
杭州捷岛科仪应用部贺志强目录一、摘要 (1)二、GC1690烟道气体专用分析仪外观图 (1)三、分析方案 (2)3.1、方法原理 (2)3.3、适用范围 (4)3.4、分析过程 (4)3.5、分析条件 (5)3.6、实验步骤 (6)3.6.1、标准气体 (6)3.6.2、样品气 (6)3.7、典型谱图 (7)3.8、结论 (7)3.9、仪器配置清单 (8)一、摘要GC1690高纯氧及氮中杂质专用分析仪是本公司自行设计研制的新一代高性能分析仪器，仪器具有可靠稳定的流路控制，高灵敏度TCD检测器。
仪器定性、定量精度高，广泛应用于高纯气中CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2等气体的工业分析。
二、GC1690烟道气体专用分析仪外观图图1. GC1690烟道尾气专用分析仪外观图（以实物为准）三、分析方案3.1、方法原理如图2至图5所示，GC1690烟道尾气专用分析仪用本公司生产的烟道尾气专用分析柱通过两阀四柱切换后，将烟道尾气中的氧气、氮气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳依次分离，并被色谱工作站记录，同时反吹吹扫多余的其他杂质。
通过和已知组分含量的标准气进行比较，并使用校正因子校正后，计算各组分的含量（外标法）。
图2. V1、V2取样状态(开始做分析之前的准备状态)图3. V1阀取样→进样状态(0min)，V2保持取样状态图4. V1阀进样→取样：O2出峰(1.6min切阀)V2取样→进样状态(1.6min切阀)N 2、CH4、CO、CO2、C2H4按顺序出峰图5. V阀取样状态1V进样状态→取样状态（10min）2（返回初始状态准备下次进样）3.3、适用范围该方法适用于烟道尾气中O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、等气体的工业分析。
3.4、分析过程流程图2处于初始状态，当样品经阀V1进入1ml定量管，吹扫干净后;如图3，阀V1从状态取样切换到进样,载气1携带样品进入预柱1号Porapak-N中， O2 、N2 、CH4 、CO、CO2 、C2H4组分进入2号Porapak-N中再次分离; 载气1反吹之后的其他C2和C3以上的组分排出系统，当O2，N2，CH4、CO进入5A分子筛后，切阀V2取样到进样，CO2、C2H4进入3号Porapak-N,之后按照O2 、N2 、CH4 、CO、CO2 、C2H4的顺序依次进入TCD响应并记录下来; 出峰结束（10min）时，V2阀从状态进样切换到取样，即返回初始状态，准备下一个样品分析。
气相色谱法测定烟道尾气中的氧气,一氧化碳,甲烷,二氧化碳
气相色谱法测定烟道尾气中的O 2、N 2、CO 、CH 4、CO 2。
杭州捷岛科仪应用部 贺志强目录一、摘要 (1)二、GC1690烟道气体专用分析仪外观图 (1)三、分析方案 (2)3.1、方法原理 (2)3.3、适用范围 (4)3.4、分析过程 (4)3.5、分析条件 (5)3.6、实验步骤 (6)3.6.1、标准气体 (6)3.6.2、样品气 (6)3.7、典型谱图 (7)3.8、结论 (7)3.9、仪器配置清单 (8)一、摘要GC1690高纯氧及氮中杂质专用分析仪是本公司自行设计研制的新一代高性能分析仪器，仪器具有可靠稳定的流路控制，高灵敏度TCD检测器。
仪器定性、定量精度高，广泛应用于高纯气中CO、CO2、CH4、C2H4、C2H6、C2H2等气体的工业分析。
二、GC1690烟道气体专用分析仪外观图图1. GC1690烟道尾气专用分析仪外观图（以实物为准）三、分析方案3.1、方法原理如图2至图5所示，GC1690烟道尾气专用分析仪用本公司生产的烟道尾气专用分析柱通过两阀四柱切换后，将烟道尾气中的氧气、氮气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳依次分离，并被色谱工作站记录，同时反吹吹扫多余的其他杂质。
通过和已知组分含量的标准气进行比较，并使用校正因子校正后，计算各组分的含量（外标法）。
图2. V1、V2取样状态(开始做分析之前的准备状态)图3. V1阀取样→进样状态(0min)，V2保持取样状态图4. V1阀进样→取样：O2出峰(1.6min切阀) V2取样→进样状态(1.6min切阀) N2、CH4、CO、CO2、C2H4按顺序出峰图5. V1阀取样状态V2进样状态→取样状态（10min）（返回初始状态准备下次进样）3.3、适用范围该方法适用于烟道尾气中O2、N2、CO、CO2、CH4、C2H4、等气体的工业分析。
3.4、分析过程流程图2处于初始状态，当样品经阀V1进入1ml定量管，吹扫干净后;如图3，阀V1从状态取样切换到进样,载气1携带样品进入预柱1号Porapak-N中，O2 、N2 、CH4 、CO、CO2 、C2H4组分进入2号Porapak-N中再次分离; 载气1反吹之后的其他C2和C3以上的组分排出系统，当O2，N2，CH4、CO进入5A分子筛后，切阀V2取样到进样，CO2、C2H4进入3号Porapak-N,之后按照O2 、N2 、CH4 、CO、CO2 、C2H4的顺序依次进入TCD响应并记录下来;出峰结束（10min）时，V2阀从状态进样切换到取样，即返回初始状态，准备下一个样品分析。
烟气分析 (2)
烟气分析概述烟气分析是一种通过对燃烧过程中产生的烟气进行测试和分析，来评估燃烧效率、环境污染物排放和燃烧设备性能的方法。
烟气分析依靠测量烟气中的组分和性质来识别和量化各种污染物的浓度，并对燃烧过程进行监控和控制，从而达到提高燃烧效率和减少环境影响的目的。
烟气组分烟气中主要包含以下组分：1.氮气（N2）：烟气的主要组分之一，占据较大比例，通常约为烟气体积的70-80%。
2.氧气（O2）：烟气中的氧气含量取决于燃烧过程的效率，可以通过测量烟气中的氧气浓度来评估燃烧的充分程度。
3.二氧化碳（CO2）：燃烧过程中产生的主要产物之一，其浓度也可以用于评估燃烧效果。
4.一氧化碳（CO）：不完全燃烧过程中产生的一种有毒气体，对人体健康和环境都具有潜在危害。
5.氮氧化物（NOx）：由燃烧过程中氮和氧的化合物组成，主要成分包括氮氧化物（NO和NO2）。
6.硫化氢（H2S）：一种具有刺激性气味的有毒气体，常在燃烧硫含量较高的燃料时产生。
烟气分析方法烟气分析可以通过多种方法进行，常用的方法包括以下几种：干湿法干湿法是一种常用的烟气分析方法，通过将烟气通过湿化器或水浸法，将其中的固体颗粒物和溶解性气体捕集下来进行分析。
该方法可以测量烟气中的颗粒物浓度、SOx浓度等。
光谱法光谱法是一种基于光学原理的烟气分析方法，通过测量烟气中各组分对特定波长光线的吸收或发射来推断其浓度。
常用的光谱法包括红外吸收光谱法、紫外吸收光谱法、雷射光谱法等。
电化学法电化学法是利用电化学技术对烟气中的化学物质进行监测和分析的方法。
常用的电化学法包括氧电化学法、氮氧化物电化学法、硫化氢电化学法等。
质谱法质谱法是一种通过分析烟气中组分的质量谱图来确定其组成和浓度的方法。
质谱法具有高灵敏度和高选择性的特点，可以对烟气中的多种成分进行准确测量。
烟气分析仪器烟气分析需要使用专门的仪器设备来进行测量和分析。
常用的烟气分析仪器包括以下几种：1.烟气分析仪：用于对烟气中各组分的浓度进行实时监测和分析的设备。
烟道气组成测定法
烟道气组成测定法（奥氏气体分析）1、主题内容与使用范围本标准规定了烟道气组成测定法本标准适用于烟道气中二氧化碳、氧气、及一氧化碳含量的测定2、方法概要气体试样与试剂相接触，气体中的二氧化碳，氧气，一氧化碳被相应的试剂吸收，由吸收后气体的减少来计算烟道气中各组分的量，以体积百分数表示3、仪器与材料奥氏气体分析仪球胆4试剂氢氧化钾：分析纯，配成40%溶液焦性没食子酸（邻苯三酚）碱性溶液，称取焦性没食子酸28g溶于50ml热蒸馏水中，加33%的氢氧化钾溶液130ml，混匀。
氯化亚铜氨性溶液：称取氯化亚铜32g加25%氯化铵110 ml，然后注入氨水80~100 ml，搅拌至氯化亚铜完全溶解，溶液应为透明的深蓝色。
硫酸：分析纯，配成10%溶液5准备工作将仪器洗净，玻璃栓上涂上一层润滑脂。
往吸收器内注入吸收夜，注入量约吸收器容积的3/5,用优质橡皮管将仪器连接好。
注：氢氧化钾溶液注入第一个吸收器。
焦性没食子酸溶液注入第二个吸收器。
氯化亚铜氨性溶液注入第三个吸收器液，并在吸收器内加一些赤铜丝。
硫酸溶液注入第四个吸收器。
用液体石蜡封闭各吸收器液面。
在平衡瓶里注入饱和食盐水，利用平衡瓶将溶液提高到吸收器的上端，并做好标记。
用球胆取样后套在仪器三通玻璃栓上。
6试验步骤打开三通与大气相通，提高平衡瓶赶去量筒中的空气，使饱和食盐水充至扩大部分上的零点，关闭三通。
打开三通，使试样气与量筒相通，下降平衡瓶，使计量瓶中装入80~90ml试验，然后使三通与大气相通，并提高平衡瓶，把试样排入大气，如此反复三次，以试样洗净仪器。
最后引入试样，使达到100ml刻度（平衡瓶中的液面与100毫升刻度相平）关闭三通。
吸收；打开第一个吸收器的二通，提高平衡瓶，将试样压入吸收器，降低平衡瓶，把试样引入计量管，如此反复数次，将吸收瓶内溶液提到标记处，关闭二通，读数，重新吸收直至读数不变为止，记下读数。
依次在其余吸收器内按6.4手续进行，经过氯化亚铜氨性溶液吸收后，应使气体经过硫酸溶液吸收2~3次，以除去氨蒸汽后再记下读数。
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a）
对烟气成分进行分析，在设备上选择质谱仪作为在线分析仪表。
采用 1 台质谱仪、4套采样探头、2套前处理系统、1套后处理系统及1座分析小屋。
质谱仪同时对两个采样点（余热锅炉入口、电收尘出口）进行分析，两采样点双流路切换分析，每个点的分析时间小于10S。
对于烟气成分分析选用上海舜宇恒平的工业连续在线质谱仪进行测量。
质谱仪可快速响应，实时监测烟道气中成分变化，以便快速反映工艺状况、指导工艺生产。
烟气中湿度测量选用瑞士ROTRONI（公司的高温湿度计进行测量，自带温度计算。
由于烟气中含有大量粉尘和水，系统难点在于预处理系统的处理，本系统主要采用采样探头的一备一用设计，同时自动控制反吹以防止堵塞，同时采用美国杜邦公司的nafion 管进行脱水。
整个方案主要由采样探头、前处理、后处理、及在线分析设备构成。
在现场需要布置单独的现场小屋用于放置在线分析设备。
样品采样探头安装在工艺现场取样点位置，针对余热锅炉入口和电收尘出口工况中高温、高粉尘、高水的特殊情况，每个采样点均采用一反吹的冗余设计，由PLC控制系统实现，正常工作时，PLC空制相应的电磁阀动作，一个采样探头正常工作取样、另外一套采样探头反吹电磁阀打开，氮气对另外一个采样探头进行反吹。
以防止探头堵塞。
探头采用法兰对接，采样探针伸入烟道的至位置。
由于烟道内的高温高粉尘工况，为防止粉尘的冲刷在探针外部设有保护套管，同时探针入口处设有金属网的过滤器，以减少进入取样管的粉尘，防止管线堵塞。
PLC控制系统安装在分析小屋内，同时控制4个采样点之间的切换和反吹，每个位号的采样点的双采样探头切换采用定时反吹，具体的切换间隔根据现场实际调试而定。
前处理箱就近安装在工艺现场取样点位置，用于样品的降温、除尘和脱水。
样品的降温通过风冷方式实现，冷却用的仪表风先进行伴热，温度维持在
80C左右，然后与现场采样探头出来的烟气进行热交换，同时在换热罐内进行沉降。
对于烟气中水分的脱离采用美国杜邦公司的nafion 管进行脱水，该管由于其分子结构特殊性，只允许水分子及NH3 通过，干燥气（低露点）与样气反方向流动，水分子能顺利通过nafion 管，而其他气体分子均可以保留下来，样品最低露点可除至-20C。
由于样品中含有SO
3，SO
3 常温下为固体，因此从前处理至后处理的管线采用一体化电伴热管缆，以保证整个样品传输过程中温度大于60C，以保证SO
3 维持气态。
根据现场分析小屋与采样点的位置，每个分析点提供100 米的一体化管缆。
样品传输的伴热供电统一由小屋提供。
小屋内设电伴热供电开关 2 个。
后处理箱安装在分析小屋的背墙上，主要功能包括泵的取样、细过滤以及稳流稳压。
后处理中采用电泵提供取样压力，同时设有三通过滤器，用于细过滤粉尘，过滤等级为7um,同时三通过滤器设有旁通口，用于减少样品的分析滞后。
流量计用于调节样品的进质谱仪的流量，质谱仪内部自带流路切换模块。
在线分析得出的数据，通过在线分析小屋内的客户端电脑与底吹炉控制室之间的数据通讯上传至底吹炉控制室，写入数据库并在屏幕上进行实时显示。