实验三 烟气成分分析
一、实验目的
锅炉中燃烧产物的计算和测定主要是求出燃烧后的烟气量和烟气组成。
燃料燃烧后烟气的主要成分有：CO 2、SO 2 、O 2 、H 2 O 、N 2 、CO 等气体。
本实验使用奥氏烟气分析器测定干烟气的容积成分百分数。
通过实验使学生巩固烟气组成成分的概念，初步学会运用奥氏烟气分析器测定烟气成分的方法。
二、实验原理
奥氏烟气分析器是利用化学吸收法按容积测定气体成分的仪器。
它主要由三个化学吸收瓶组成，利用不同化学药剂对气体的选择性吸收特性进行的。
吸收瓶Ⅰ内盛放氢氧化钾溶液（KOH ），它吸收烟气中的CO 2与SO 2气体。
在烟气成分中常用RO 2表示CO 2与SO 2容积总和，即RO 2=CO 2+SO 2。
其化学反应式如下：2KOH+CO 2→K 2CO 3 ；KOH+SO 2→K 2SO 3 ；
吸收瓶Ⅱ内盛焦性没食子酸苛性钾溶液[C 6H 3（OK ）3]，它可吸收烟气中的RO 2与O 2气体。
当RO 2被吸收瓶Ⅰ吸收后，吸收瓶Ⅱ则吸收的烟气容积中的O 2气体。
焦性没食子酸苛性钾溶液吸收O 2的化学反应式为：
4C 6H 3（OK ）3 + O 2→2[（OK ）3C 6H 2—C 6H 2（OK ）3]+2 H 2 O
吸收瓶Ⅲ内盛氯化亚铜的氨溶液[Cu （NH 3）2Cl ]，它可吸收烟气中的CO 气体。
其化学反应式为：Cu （NH 3）2Cl+2CO → Cu （CO ）2Cl+ 2NH 3；
它同时也能吸收O 2气体。
故烟气应先通过吸收瓶Ⅱ，使O 2被吸收后，这样通过吸收瓶Ⅲ吸收的烟气只剩下一氧化碳CO 气体了。
综上所述，三个吸收瓶的测定程序切勿颠倒。
在环境温度下，烟气中的过饱和蒸汽将结露成水，因此在进入分析器前，烟气应先通过过滤器，使饱和蒸汽被吸收，故在吸收瓶中的烟气容积为干烟气容积，气体容积单位为Nm 3/Kg ，测定的成分为干烟气容积成分百分数，即CO 2+SO 2+O 2+CO+N 2=100%
CO 2=
%1002⨯gy CO V V （3-1）
； SO 2=%1002⨯gy SO V V （3-2）
； O 2 = %1002⨯gy
O V V （3-3）
； CO = %100⨯gy
CO V V （3-4）；
N 2 =
%1002 gy
N V V （3-5）
；
三、实验仪器及材料
1、奥氏烟气分析器
主要部件：过滤器、量筒（100ml ）、水准瓶、三通旋塞、吸收瓶 2、吸收剂配置
⑴KOH 溶液：称取65gKOH 溶于130 ml 蒸馏水中。
溶解要缓慢，以防发热飞溅。
溶液澄清后注入Ⅰ瓶中。
⑵C 6H 3（OK ）3溶液：称取11g 焦性没食子酸C 6H 3（OH ）3溶于30ml 蒸馏水中，另外称取50gKOH 溶于100ml 蒸馏水中，分别得到无色透明液。
然后，将这两种溶液混合，即得到呈褐色的焦性没食子酸苛性钾溶液C 6H 3（OK ）3 注入吸收瓶Ⅱ。
⑶Cu （NH 3）2Cl 溶液：称取33g 氯化铵溶于100ml 蒸馏水中,在加入25gCuCl 。
把配制成的溶液盛于另一内有紫铜丝的瓶中,使它充满该瓶。
用时倾出清液，再按3∶1比例加入相对密度为0.91的氨水，即得到青色的氯化亚铜的氨溶液[Cu （NH 3）2Cl]，注于吸收瓶Ⅲ。
⑷封闭溶液：量筒和水准瓶的水不应吸收烟气任一成分，这种水称为封闭溶液。
封闭溶液采用饱和食盐水，它由蒸馏水加氯化钠NaCl 达到饱和状态配制而成。
溶液中通常加入少量甲基橙和盐酸，呈红色，以使读数清晰。
3、烟气发生器:烟气试样可直接取自锅炉烟道，也可取自烟气发生器（实验室使用）。
4、天平：用以称取配置吸收剂的化学药品
四、实验过程
1 检查气密性
⑴检查两通旋塞与吸收瓶间的连接管漏气：将三通旋塞通向大气，然后提高水准瓶，使量筒液面升至上刻度，再关闭三通。
稍提高水准瓶，同时开启吸收瓶I 的二通旋塞，再相应降低水准瓶，使药液位至瓶颈小口处，立即关闭二通。
检查药液位稳定，则说明二通旋塞与吸收瓶I 的连接部分不漏气，用同样的方法检查吸收瓶II ，III 的旋塞与其连接部分应严密不漏气。
⑵检查三通旋塞与其它连接部分：三通旋塞置于通大气位置，使量筒内液面升至上刻度，就关闭三通旋塞。
降低水准瓶，观察量筒内液位，经1～2min 后液位仍不发生变化，说明严密不漏气。
2 取烟气试样
⑴换气。
为取得真实烟气试样，分析器与取样管接通后，应先进行换气，换气可用三通旋塞和水准瓶来完成，首先三通旋塞通大气，提高水准瓶把量筒内的存气排除；再把三通旋塞接通取样管，降低水准瓶吸取烟气试样。
重复多次，直至把取样管中、分析器中全部烟气换成新鲜试样。
⑵取样。
要求在大气压下取得试样100毫升。
三通旋塞置于通取样管位置，降低水
准瓶吸取烟气至量筒最底刻度线以下，关闭三通。
提高水准瓶，使量筒内液面在下刻度线上。
此时，将水准瓶与量筒间的橡皮塞用手指夹住，迅速开启与关闭三通旋塞，使量筒内烟气瞬间通向大气，烟气压力等于大气压力。
松开所夹橡皮管，使水准瓶液位与量筒液位下刻度线对齐。
不符合要求时应重复上述方法取样。
3 测量
⑴首先用吸收瓶I吸收RO2，稍提高水准瓶，转动吸收瓶I的二通旋塞使通路。
渐渐升高水准瓶，将试液压入瓶I ，与瓶内浸润药液的玻璃管接触。
然后放下水准瓶，未被吸收的试样抽回至量筒。
重复7～8次，最后再进行检查性测量，直至量筒刻度指示不变。
最后，水准瓶液面对齐量筒内液面，记下读数。
⑵接着用吸收瓶Ⅱ吸收О2，再用吸收瓶Ⅲ吸收CO，方法与上述相同。
五、实验记录与实验报告
烟气成分分析实验报告
实验报告人实验日期月日
报告编写日期月日
一、实验目的
二、实验原理
三、实验简要步骤
四、实验记录与计算
测试计算100毫升试样中各气体的容积百分数。
同一试样的允许误差应小于0.2%。
⑴水准瓶的升降不宜太快，以防止量筒中的水冲出或防止吸收瓶中的吸收剂被抽出。
⑵测量读数时必须把水准瓶液位与量筒液位对齐这样才能保持量筒内试液在大气压下，使测量准确。
⑶测量程序必须是吸收瓶Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，不能任意颠倒。
⑷注意：全过程中分析器所有连接部位和旋塞、管路都必须严密，防止泄漏。
旋塞等可涂凡司林密封。
一旦发生漏气应立即堵漏，并重新开始实验。
⑸分析试样应与环境温度接近，最高不超过40～50 O C。
⑹吸收剂药液不能直接与皮肤或衣服接触。