第九章
气体成分测量
第九章
气体成分测量
常用气体成分测量仪表
气体成分测量仪表的校正
建筑环境与设备工程气体成分测量的应用
气体成分测量应用实例
9.1概 述
测量主要对象：CO、CO2、SO2、NOx等污染气体和O2等的含量。 主要测量方法及原理
测量方法
化学 物理+化学
测量原理
化学反应 电化学反应+溶液电导特性 电解+电化学反应 气体成分导热系数特性 气体成分对红外光的吸收特性
用来测量锅炉烟气成分的一般采用三管分析仪
氢氧化钾水溶液吸收三原子气体：
CO2 2KOH K2CO3 H 2O
SO2 2KOH K2 SO3 H 2O
焦性没食子酸的碱溶液吸收氧气
C6 H 3 (OH )3 3KOH C6 H 3 (OK )3 3H 2O
4C6 H 3 (OK) 3 O2 2(KO) 3 C6 H 2 2C6 H 2 (OK) 3 2H 2 O
9.2.2 电导分析仪
原理：利用某种特定的溶液选择性地与混合气体中的某些成分
发生反应，溶液电导改变，电导的变化与溶液浓度有关，测定 溶液电导的方法来测定溶液浓度，该浓度由混合气体中参加反 应的气体成分含量决定。
m b Gc K K
结构：电导池：内装特定溶液与被测成分反应，分参比池
和测量池；电极：测量溶液电导，有筒状电极和环状电极。
热导分析仪
结构：热导式气体分析仪的核心部件为
热导室，它是一个圆柱形垂直放置的金属 气室，被测气体进上，室内垂直悬挂一根 铂电阻丝，既是加热元件，又是测量元件， 其阻值与被测混合气体的导热系数存在函 数关系。
Rn R0 (1 at c ) K

2 2 R0 I a
热导室结构
可用于二氧化碳、二氧化硫、氢气、氩气合氦气的成分分析
CuNH 3 2 Cl 2CO CuCO2 Cl 2NH 3 氨性氯化亚铜溶液吸收一氧化碳

单管
三管
四管 奥氏气体分析仪
六管
七管
使用： 用前要气密性检查，用被测气体多次冲洗系统，排出残留的其 它气体；
水准瓶的升降动作要缓慢，防止吸收液或封闭液冲入连通管；
排除量筒中废气时，先抬高水准瓶再开旋塞，关闭旋塞后再放 低水准瓶； 测试读数时，水准瓶与量筒的液面必须在同一水平高度； 仪器使用环境温度应保持相对稳定。
9.2.3 热导分析仪
原理：混合气体中待测组分含量变化，引起混合气体导热系
数变化 。彼此之间无相互作用的多组分混合气体，它的导热 系数可近似地认为是各组分导热系数的算术平均值 。
i ci 1 c1 (1 c1 )2
i 1 n
热导分析仪可把导热系数的变化转换为电阻的变化，然后测量 电阻值，从而得到待测组分含量值。
E E0e
klc
结构
由红外光源、切光器、气室、光检测器及相应的供电、 放大、显示、 记录系统组成。
多要用来测量含有CO、CO2、NH3以及气态烃类，但不能测量单原子分 子和对称结构无极性双原子分子。
9.2.6 氧量分析仪器
（一）热磁式氧分析仪 原理：氧气是一种磁化率远大于其他气体的顺磁性气体，在具有磁场梯
热磁式氧分析仪 氧化锆氧量计
9.2.1 奥氏气体分析仪
原理：使气体混合物与吸收液逐一接触，某一种吸收液只吸收 混合气体中某一种气体，而不吸收其它气体。根据吸收 前后气体体积之差即可计算出被测的某一种气体含量。
结构：量筒用来测量气体体积；水准瓶用来调节烟气流动；吸 收瓶用来吸收某种特定气体成分，有单管、三管、四管、 六管和七管之分。
。 度和温度梯度的环境中，若混合气体中含氧量变化，则其磁化率会随变化， 从而引起热磁对流强度变化，处于磁场中的热电阻温度传感器（铂丝）因 对流换热量变化而温度变化，引起其阻值改变，通过电桥将传感器的阻值 变化以电压的形式反映出来，则该电压读数变化就与混合气体中的含氧量 有关
9.2.4 电位滴定分析仪
原理：在试液中加入适当物质，以一定强度的恒定电流进行电解，
使之在工作电极上电解产生一种试剂（称滴定剂），该试剂与被测 物质在库仑池进行定量反应，反应终点形成的电流与被测成分的含 量有关。
结构：
恒流电源、库仑池、电极、显示部分
电位滴定二氧化硫分析仪工作原理 1—铂丝阳极；2—活性炭参比电极；3—铂网阴极； 4—库仑池；5—放大器
电位滴定分析仪电极源自红外线气体分析器的基本组成 1、2-红外光源；3-切光片；4、5-滤光镜（气室）；6-测量室； 7-参比气室；8-使两光路平衡的遮光板；9-薄膜电容微音器； 10-固定金属片；11-金属薄膜
红外CO2气体分析仪
9.2.5 红外气体分析仪
原理：
利用被测气体对红外光的特征吸收来进行定量分析。被测 气体通过受特征波长红外光照射的气室时，被测组分吸收 红外光，透射光强度与入射光强度、吸光组分浓度之间的 关系遵守比尔定律
电导分析仪
电导率变送器
使用：
可用于测量CO、CO2 、SO2等 电导池中吸收液种类应根据测量不同种类的气体成分需要而改变； 使用前用标准被测气体或标准被测气体溶液标定； 使用中并要定期补充吸收液； 为了保证吸收环境相同，可采用以下方法进行温度补偿： （1）使被测溶液恒温； （2）在测量线路中加补偿元件； （3）采用双电导池结构的参比测量法
测量系统构成
取样系统：用于正确地取出被分析介质的样品； 试样预处理系统：对试样进行过滤、稳压、冷却、干燥、定 压、分离等操作； 检测器：利用某种物理或化学原理将被测组分的含量转换成 标准输出信号； 信号处理和显示系统：对发送器输出的信号进行补偿、放大、 运算和显示。
9.2 常用气体成分测量仪表
奥氏气体分析仪 电导分析仪 热导分析仪 电位滴定分析仪 红外气体分析仪 氧量分析仪器
仪器
奥氏气体分析仪 电导分析仪 电位电极分析仪 热导分析仪 红外气体分析仪
主要测量对象
RO2、O2、CO等 CO、CO2 、SO2等 RO2等 RO2、H2等 RO2等
物理
吸附或溶解特性
氧气磁化率随温度变化 氧浓差电势
气相色谱分析仪
热磁式氧分析仪 氧化锆氧量计
H2、O2、N2、CO、CO2、H4
O2 O2