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。
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
气体成分测量 气体检测在工业生产、环境保护、安全检查、航空航天等领域中发挥着重要作用。近年来频发的煤矿爆炸,有毒气体泄漏事件,使人们深刻认识到气体监测的必要性。石油、化工、煤矿、汽车等工业的飞速发展致使大气污染日益严重,酸雨、温室效应和臭氧层的破坏引起了全世界的关注。机场、车站、比赛场馆爆炸物的探测和危险源的定位对人们生命财产保障起到重要作用。另外,在飞船，潜艇等密闭环境中,气体监测对保证仓内人员安全具有重要意义。因此,对人类生存和生产环境中的各种有害的危险气体进行准确的识别和浓度测量是非常重要的。 1.MOS 气体传感器 1.1 SnO2 传感器工作原理 SnO2 气体传感器是一种表面电阻控制型气敏器件,其结构多为多孔制烧结体,即由很多晶粒集合而成。许多学者的研究表明,晶粒间通过晶界或颈部沟道彼此相连,因晶粒自身体电阻较低,整个器件的电阻取决于晶界部分电阻(或颈部电阻)。该模型及等效电路可用图表示,图中 a)为烧结体模型,b)为晶粒集合形式,c)为模型等效电路,图中 Rb 表示体电阻, Rn 表示晶界部分电阻或颈部电阻,由于晶界或颈部电子密度很小,电阻率要比晶粒内部大很多,所以 Rn 决定整个器件的气敏电阻。气敏材料表面特性非常活泼,很容易吸附气体分子"吸附分为物理吸附和化学吸附两种,物理吸附是靠偶极子、四极子和感应偶极子的库仑力形成的,化学吸附是靠交换电子或共有电子形成的。在常温下一般是物理吸附,高温下发生物理吸附加化学吸附。例如,在洁净空气中,将 SnO2 气敏材料加热到一定温度, 空气中的氧gas O 2就在气敏材料表面发生化学吸附变成-2O ,-O 以及-2O ,氧发生化 学吸附存在如下平衡: 式中 S 为可被占据的化学吸附位,α的值可为 1/2,1 和 2,分别代表-2O ,- O 以及 -2O ,s O 2 为在吸附位 S 上化学吸附的氧。
气体分析中的气相色谱仪 原作者:崔熙钟出处:北京赛思瑞泰科技有限公司 【论文摘要】近几年来我国气体制造工业发展迅速，这种飞速发展有诸多因素，重要之一是分析检测仪器仪表的应用，保证了工艺的运行和气体产品质量。在气体分析检测中应用最多的方法是气相色谱法，使用最多的仪器仍是气相色谱仪。 1 气相色谱分析在气体分析中的重要作用 近几年来我国气体制造工业发展迅速，这种飞速发展有诸多因素，重要之一是分析检测仪器仪表的应用，保证了工艺的运行和气体产品质量。在气体分析检测中应用最多的方法是气相色谱法，使用最多的仪器仍是气相色谱仪。 按照国家标准，在气体标准中不仅规定了产品质量标准指标，而且规定了产品相应的检验方法，气体标准分析方法中，对气体杂质的检测除了氧、水单项检测之外，其余均为气相色谱完成。如高纯气体和纯气体氢、氧、氮、氩、氦、氖、氪、氙等气体中的永久性气体H2、02(Ar)，N2、CH4，CO，C02及碳氢化物C ~C4等成分分析，也都采用气相色谱仪来检测。在国家标准及行业标准分析方法中，气相色谱法占相当大1 的比例，超过60％。 气体行业质量标准对口采标(采用国际标准和国外先进标准)是国际标准ISO—TC／158和SEMI标准，这些标准方法中也都 以气相色谱分析为主要检测方法。 气相色谱法以气体做为流动相，具有高的选择性、高的灵敏度和分析迅速等优点。在气体分析中，色谱法比起其它分析方法具有很大的优势。气相色谱仪在气体分析中获得重要地位。 COW—MAC公司的DID检测器气相色谱仪，比起其它通用性气相色谱仪在气体分析中更独居领先。高灵敏，功能全为世界各大气体工业公司如BOC，APCI等生产与研究机构中首选的气体分析仪器。国内气体行业重点企业和研究部门也都看好其性能。已经应用或正在考虑选购。 2 现代气体分析中的气相色谱仪 1．色谱分离柱—色谱仪之心脏 色谱分离柱强大的分离功能，使气相色谱仪成为气体分析最适用的多组分分析仪。在一定的色谱条件下，运用适合色谱分离柱能将不同成分的多种混合物中的组分逐个分离开来。高到百分含量，低至10-6级甚至1 0-9级杂质，只要有蒸气压就可以分离，这是其它分析方法所不能达到的。根据被分析物的性质选择相应的色谱柱系统及色谱条件，高纯气体中10-9级的永久性气体和低烃类碳氢化合物可以完全分离。 吸附剂分子筛和经处理的新型多孔聚合物HAYESEP常用于做气体分析的柱填料，分子筛对H2，02，N2，CH4，CO分离最佳，C02为不可逆吸附。多孔聚合物以增加柱长提高柱效，可使N2的保留时间提至Ar前，做到10-9级氮与氩的分离(图1)。同样柱长也可使10-6级和10-9级的02，CH4，C02，N20，C2H4，C2H2，C2H6，C3H8…分离(图2)。 毛细管色谱柱分离效果最佳，PLOT柱分离10-6级02，Ar(图3)和AL203PLOT柱分离液氧中C1~C3烃类。 气体分析厂商看准了在气相色谱中占分数不多,而在气体中确占重要地位的气固色谱分离技术,而研制气体分析专用色谱仪器。
a)烟道气体成分分析方案 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1/3至1/2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
各类气体分析仪基本原理及特点 1、质谱仪的基本原理 质谱仪又称质谱计，是分离和检测不同同位素的仪器。它根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理，按物质原子、分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器。 具体工作过程为：质谱仪以离子源、质量分析器和离子检测器为核心。离子源是使试样分子在高真空条件下离子化的装置。电离后的分子因接受了过多的能量会进一步碎裂成较小质量的多种碎片离子和中性粒子。它们在加速电场作用下获取具有相同能量的平均动能而进入质量分析器。质量分析器是将同时进入其中的不同质量的离子，按荷质比q/m（q为电荷，m为质量）大小分离的装置，原理公式：q/m=2U/B2r2（U为电压，B为磁感应强度，r为半径）。分离后的离子依次进入离子检测器，采集放大离子信号，经计算机处理，绘制成质谱图。 优点：测量气体种类多，测试速度快，灵敏度高，结果精确，稳定性和重复性 也较高。 缺点：是价格偏高；仪器机构复杂，需要专业人员维护；要求环境高。 2、气相色谱仪的基本原理
检测混合物由载气（载气特性为惰性气体，不应与样品和溶剂反应。一般可选用且常用的载气有氢气，氮气，氦气。氦气有最好的分离柱效果，氦气用于热导式测量组件，氢气用于当氦气不能使用的场合，另一为氦气和氢气的混合气可得到较快的响应）带入，检测混合物通过色谱柱（通常为填充柱和毛细管柱）与色谱柱内固定相（我们把色谱柱内不移动，起分离作用的填料称为固定相）相互作用，这种相互作用大小的差异使各混合物各组分按先后次序从流出，并且依次导入检测器，从而得到各组分的检测信号。按照导入检测器的先后次序，经过对比，可以区别出是什么组分，根据峰高度或峰面积可以计算出各组分含量。 主要特点 气相色谱仪因为检测器的不同而具有不同的优缺点。 2、氢火焰检测器气相色谱仪。氢火焰检测器(FID, flame ionization detector)是利用氢火焰作电离源，使被测物质 电离，产生微电流的检测器。它是破坏性的、典型的质量型 检测器。 优点： 对几乎所有的有机物均有响应，特别是对烃类化合物灵敏度高，而且响应值与碳原子数成正比；对 H2O、CO2和 CS2等无机物不敏感；对气体流速、压力和温度变化不敏感。它的线性范围宽，结构简单、操作方便，死体积几乎为零。因此，作为实验室仪器， FID
几种常见气体的检验 目标：掌握几种常见的气体检验（H O、CO2、CO、H2） 2 重点：掌握各气体的检验方法和检验先后顺序 1、常见气体检验有H2O、CO 2、CO、H2 H2O的检验：无水硫酸铜（白色遇水变蓝） H2O的除去：浓硫酸、{氢氧化钠固体、氧化钙、碱石灰（氧化钙与氢氧化钠固体混合物）} CO2的检验：澄清石灰水（二氧化碳会使变浑浊） CO2的除去：氢氧化钠溶液 CO、H2的检验：1、将混合气体点燃2、将气体通入灼热的氧化铜或氧化铁（思路将CO、H2转化为H2O、CO2再进行检验） 涉及的化学反应2CO + O2点燃2CO22H2 + O2点燃2H2O CO+ CuO 加热Cu + CO2H2+ CuO 加热Cu + H2O（固体由黑色变成红色） 3CO+ Fe2O3高温2Fe + 3CO23H2+ Fe2O3高温2Fe + 3H2O（固体由红色变成黑色）2、混合气体检验过程中先后顺序 检验时先验水，再验其他气体 除杂时先除其他后除水 有氢气需除水，有一氧化碳需除二氧化碳 例1：H2O、CO2、CO气体的检验 1、检验水 2、检验二氧化碳 3、除去二氧化碳 4、检验二氧化碳是否被除尽 5、检验一氧化碳 实验步骤：(1)、通入无水硫酸铜(2)、通入澄清石灰水（检验CO2）(3)、通入氢氧化钠溶液(4)、通入澄清石灰水（检验CO2是否被除尽）(5)、点燃装置或灼热的氧化铜(6)、通入澄清石灰水（检验CO） 例2：H2O、CO2、CO、H2混合气体的检验 1、检验水 2、检验二氧化碳 3、除去二氧化碳 4、检验二氧化碳是否被除尽 5、除去水蒸气 6、检验水是否被除尽 7、检验氢气 8、检验一氧化碳
关于Ar馏份气体成分分析的讨论 在制氧机生产过程中，Ar馏份是制取粗Ar的原料气。及时、准确地了解Ar 馏份的气样成分组成，对调整粗Ar塔的正常工作是十分重要的。 Ar馏份由Ar、O 2和N 2 三种气体组成。既然它是制取粗Ar的原料气，那么 Ar含量应该越高越好。但是，Ar馏份中Ar含量增高的同时，N 2 含量也会增高； 而N 2 含量的增高，会破坏粗Ar塔的正常工作。所以，必须控制好它的成分组成。 根据设计计算，Ar馏份的最佳组成是Ar：9％～10％；O 2 ：90％上下； N 2 ≤0.06％。 对于三组份气体，应该至少分析出其中二个组份的含量，余量即为另一种气 体。对于Ar馏份，最好是分析出Ar和N 2，剩下的为O 2 。但是，N 2 是惰性气体， 特别是其含量很小，分析它比较困难(当然，困难是相对的。目前已有连续分析 微量N 2的仪器，但投资很高)。Ar虽然也是惰性气体，但它的含量较高，且与O 2 、 N 2共存时，具有可被利用的物理性质（导热率）。O 2 则十分活泼，容易实现仪器 分析。所以，如果分析出Ar和O 2的含量，剩下的则是N 2 ，这是可行的。但是， 由于N 2的允许含量很小，而Ar和O 2 的总量已几乎接近100%，所以，如果想以 100%来减去（Ar＋O 2）的分析值总和而得到N 2 的准确含量是不恰当的。因为（Ar ＋O 2）的测量误差很有可能已远远超过N 2 的允许含量了。因此，同时分析Ar、O 2 的意义不大。 为此，目前一般只分析Ar馏份中的Ar或O 2，而把N 2 忽略不计。事实上，只 要Ar馏份的抽口正确，操作正常的话，N 2 含量确实很低，可以忽略不计。因此， Ar馏份变成了由Ar、O 2 组成的二组份气样了。 对于二组份气样，只要分析其中之一即可。那么分析Ar还是分析O 2 呢?从表 面上看是一样的。所以，目前实际应用中，分析Ar或分析O 2 ，二者都有。 但是，从气体分析仪器的角度来看，分析Ar要比分析O 2 更为合理。这是因 为：Ar的相对导热系数为0.685，O 2为1.015，N 2 为0.998。所以Ar和O 2 、N 2 共 存时，这点物理性质可以被我们利用。O 2和N 2 的相对导热系数虽有差别，但非常 接近，并且N 2的含量很小。所以从分析原理上也可把Ar馏份看作是（Ar＋O 2 ） 的二组份气体，而Ar和O 2 的相对导热系数有较大的差别。所以，分析Ar馏份中Ar的含量，可采取热导式原理的Ar分析器，其量程可选为0～15％Ar。 O 2有顺磁性的特点，所以可用磁氧分析器来检测Ar馏份中的O 2 。由于Ar馏 份中O 2的通常含量在90%上下，故选用仪器量程为80%～100％O 2 （若选量程为0～ 100％O 2 当然是可行的，但因其量程跨度大而使测量精度降低，故选80％～100％ O 2 更为合理）。 气体成分组成，通常以体积百分比来表示。气体分析仪器的量程也同样如此。但是，各种测量原理的气体分析仪器，测量过程中真正起作用的是被测气体的分子数，即决定仪器输出讯号大小的是被测气体的克分子浓度。在标准状况下，一克分子浓度气体的体积都是22.4 L。但是，当温度、压力变化时，其体积会发生变化。为此，气体分析仪器在设计时已考虑了这些因素，如采取恒温、温度补偿、气样压力稳定等措施。但是，分析尾气是排放在大气中的，对大气压力的变化，气体分析仪器就难于对付。因为当大气压力变化时，使仪器检测元件的工作压力也发生了变化。此时，尽管被测气体成分的相对百分含量没有变化，但被测对象的分子数已发生了变化。所以，仪器的输出讯号就要随之发生变化，这就是
气体的燃烧、气体成分的检验 1、有一瓶气体，它是由H 2 、CO 、CH 4 、 CO 2 中的一种或几种组成，如下实验：（1）将气体通过足量的澄清石灰水，无沉淀。（2）将气体在导管处点燃，呈蓝色的火焰，罩一个烧杯，杯壁上出现水珠，把烧杯倒转，加入澄清石灰水，变浑浊。 则：气体中一定没有 ，可能的组成是 2、某气体可能是由CO 、CH 4 、 CO 2 中的一种或几种组成，如下实验： a 、通过含有石蕊的蒸馏水，无明显的现象 b 、将之点燃，呈蓝色的火焰，罩一个烧杯，杯壁上出现水珠，把烧杯倒转，加入澄清石灰水，变浑浊。 则：气体中一定没有 ，一定含 3、某气体CO 、CH 4 、 CO 2 、HCl 中的一种或几种组成，依次实验：①将气体通过足量的澄清石灰水，无沉淀，但其体的体积减小 ②通过浓硫酸，③将气体点燃，罩一个烧杯，杯壁上出现水珠，把烧杯倒转，加入澄清石灰水，变浑浊。 则：浓硫酸的作用 ，气体可能的组合 、 4、某气体可能由H 2 、CO 、CH 4 中的一种或几种组成，将之点燃，依次通过浓硫酸、氢氧化钠溶液，两者的质量 均增加，下列说法不正确的是（ ） A 可能只有甲烷 B 可能只有氢气 C 可能是甲烷和氢气 D 可能三者都有 5、某气体中可能H 2 、CO 、CH 4 中的一种或几种组成，将之点燃， 6、某气体中可能H 2 、CO 2、CH 4 中的一种或几种组成，如下操作 你认为 装置合理，气体的组成为 7、【2011广州】小华同学用排水法收集了一大瓶沼气池中气体(图1中的A)，为了弄清它的成分，进行了有关实验。请你与他一起完成以下探究活动： 【对气体猜想】猜想I ：全部是CH 4； 猜想Ⅱ：全部是CO ； 猜想Ⅲ：是CO 和CO 2的混合气体； 猜想Ⅳ：是CH 4和CO 2的混合气体。 【实验和推断】将A 中的气体依次通入B 、C 中，在D 处点燃。 A B C D ① ② ③ 图1 图2 (1)要将A 中的气体通入后面的装置中，应选图2中的 (填序号)“注水装置”。 (2)若B 中石灰水变浑浊，则说明A 中的气体中含有 气体。 (3)装置C 作用是 。 (4)若D 处倒扣的是涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊，且B 中无明显现象，则“猜想 ”可能 成立；若D 处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为“猜想I 、Ⅳ”可能成立，另有同学认为 此现象不能证明收集到的气体中一定含有CH 4，理由是 ；要 排除这种干扰可采取的措施是 。 (5)采取(4)中的排除干扰措施后：若D 处分别倒扣干冷的烧杯和涂石灰水的烧杯，分别出现水雾和浑浊，且 B 中也出现浑浊，则证明“猜想 ”成立。 8、【2011广安】某气体由H 2、CO 中的一种或两种组成，兴趣小组对该气体组成进行探究。 【提出问题】该气体由什么物质组成？ 【提出假设】猜想Ⅰ：只有氢气；猜想Ⅱ：只有一氧化碳；猜想Ⅲ： ； 【提供信息】由H 2、CO 中的一种或两种组成的气体能在氧气中安静地燃烧。 【设计实验】将该气体在氧气中完全燃烧的产物依次通过装置A 、B ，根据装置A 、B 中物质质量的变化情况来推测该气体的组成。 【现象与结论】 【分析讨论】（1）装置 A 质量增加，说明气体燃烧的产物中有 生成，推知该气体成分中一定含有
第25卷 第2期 天 津 农 学 院 学 报 V ol. 25，No. 2 2018年6月 Journal of Tianjin Agricultural University June ，2018 收稿日期：2017－11－17 基金项目：天津市应用基础与前沿技术研究计划青年项目（16JCQNJC08200）；天津市大学生创新创业训练计划项目（201710061115） 作者简介：叶天一（1998－），男，本科在读，主要研究方向为有机物厌氧发酵。E-mail：1692044841@https://www.doczj.com/doc/003994222.html,。 通信作者：刘新媛（1987－），女，讲师，博士，主要从事固体废弃物厌氧发酵和再生利用方面的研究。E-mail：liuxinyuan11@https://www.doczj.com/doc/003994222.html,。 文章编号：1008-5394（2018）02-0060-04 DOI：10.19640/https://www.doczj.com/doc/003994222.html,ki.jtau.2018.02.015 气相色谱法分析发酵生物气成分及含量的研究 叶天一，刘新媛 通信作者 ，聂家民，杨杰，韩泽禹 （天津农学院 工程技术学院，天津 300384） 摘 要：发酵生物气通常包含多种可再生优质能源气体，具有成分复杂、组成多变的性质。本研究建立发酵生物气主要成分的气相色谱分析法，可同时分离氢气、氮气、甲烷和二氧化碳4种气体。在定量分析中，得到了线性范围内拟合度较高的标准曲线，并且该方法的精密度和准确度较高。将该方法用于餐厨垃圾两相厌氧发酵产氢产甲烷批式试验的发酵气成分分析，获得了气相主要成分的变化规律。 关键词：发酵生物气；气相色谱法；成分分析；热导检测器 中图分类号：S216.4 文献标识码：A Application of gas chromatography in analysis of fermentation biogenic gas composition and content YE Tian-yi, LIU Xin-yuan Corresponding Author , NIE Jia-min, YANG Jie, HAN Ze-yu （College of Engineering and Technology, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300384, China ） Abstract: Fermentation biogenic gas is generally composed of several renewable energy gases with complex and changeable composition. A method for determination of hydrogen, nitrogen, methane and carbon dioxide simultaneously in fermentation biogenic gas was established by gas chromatography in this study. The chromatographic peaks were identified efficiently. The standard curves were well fitted in their linear ranges and the component analysis method was capable of very high precision and accuracy. This method was applied in the component analysis of the produced gas in two-stage hydrogen-methane fermentation process for treating food waste, and the way of main composition of fermentation gas change in batch experiment was achieved. Key words: fermentation biogenic gas; gas chromatography; component analysis; thermal conductivity detector 随着世界范围内能源消耗量的不断提高，由传统化石燃料燃烧引起的环境污染和能源危机日益严峻，因此，可再生能源的开发得到了人们的广泛关注。在各类可再生能源中，生物质能储量丰富、取材便利、无毒无害，并且多为废弃有机物，开发生物质能源具有环境和能源的双重效益，极大地促进社会的可持续发展[1] 。 有机质发酵制备生物气体是生物质能转化的重要方面，其中沼气发酵已应用于市政污泥、畜禽粪便、有机废液等废弃物处理的工程实践中，为有机废物的资源化处理发挥着重大作用 [2-3] 。发酵气体是厌氧发酵系 统的最终代谢产物之一，而关键发酵生物气体的成分分析是发酵系统运行的重要环节。 发酵气体的成分不仅表征了气体的品质和产量，反映了厌氧发酵所处的阶段，还有助于检测厌氧发酵工艺运行状况及故障排查[4] 。 沼气是生物气体的重要形式之一，是有机物在厌氧条件下经过完整的水解、酸化、产氢产乙酸和产甲烷四阶段生化反应而生成的气体产物。沼气的主要成分是甲烷和二氧化碳，其中甲烷是提供能源的最有效成分，甲烷浓度越高，则有机物的能源转化效率越高[5] 。 二氧化碳在有机物酸化和甲烷化的过程中生成，若发酵系统过于酸化，则二氧化碳浓度将更高。因此，甲烷和二氧化碳的浓度可用于指示发酵系统的运行性能。此外，在沼气净化系统中，脱碳工艺的运行负荷与二氧化碳的浓度和产气量直接相关，检测二氧化碳含量为沼气净化系统的设计、运行和管理提供基础数据。在易降解有机物沼气发酵的工艺启动阶段，发酵生物气体中若出现高浓度的氢气和二氧化碳，则指示沼气发酵的酸化和甲烷化失衡，需采取发酵工艺启动调控措施[6]。氢气本身是优质能源气体、其燃烧无
变压器油中溶解气体的成分和含量 与充油电力设备绝缘故障诊断的关系 摘要：介绍了通过分析变压器油中溶解气体的成分和含量以判断充油电力设备故障的机理和方法。 关键词：变压器；变压器油；气相色谱法；比值法 1 前言 气相色谱法一直是国内外许多电力设备制造厂作为检验质量、开发新产品的有力工具。实践证明，用气相色谱法能有效地发现充油电力设备内部的潜伏性故障及其发展程度，而利用其他电气试验方法很难发现某些局部发热和局部放电等缺陷。故在1999年颁布执行的电力设备预防性试验规程中，把油中气体色谱分析放在“电力变压器及电抗器”试验的首位。某些变压器厂家在其产品中还装设了DGA(dissolved gas analysis，即溶解气体分析)自动检测报警系统。 2 故障分析的机理 充油的电力设备(如变压器、电抗器、电流互感器、充油套管和充油电缆等)的绝缘主要是由矿物绝缘油和浸在油中的有机绝缘材料(如电缆纸、绝缘纸板等)所组成。其中 矿物绝缘油即变压器油，是石油的一种分镏产物，其主要成分是烷烃(C n H 2n+2 )、环烷族饱 和烃(C n H 2n )、芳香族不饱和烃(C n H 2n-2 )等化合物。有机绝缘材料主要是由纤维素(C 6 H 10 O 5 ) n 构成。在正常运行状态下，由于油和固体绝缘会逐渐老化、变质，会分解出极少量的气 体(主要有氢H 2、甲烷CH 4 、乙烷C 2 H 6 、乙烯C 2 H 4 、乙炔C 2 H 2 、一氧化碳CO、二氧化碳CO 2 等7种)。当电力设备内部发生过热性故障、放电性故障或受潮情况时，这些气体的产量
会迅速增加。表1列出气体的种类与外施能量的关系。 这些气体大部分溶解在绝缘油中，少部分上升在绝缘油的面上，例如变压器有一部分气体从油中逸出进入气体继电器(瓦斯继电器)。经验证明，油中气体的各种成分含量的多少和故障的性质及程度直接有关。因此在设备运行过程中，定期测量溶解于油中的气体组织成分和含量，对于及早发现充油电力设备内部存在的潜伏性故障有非常重要的意义。 表1 气体种类与外施能量的关系 气体CO CO2H2CH4C2H6C2H4C2H2 能量/J 3特征气体色谱的分析和判断 判断有无故障的两种方法 与油中溶解气体的正常值作比较判定有无故障 若氢和烃类气体不超过表2所列的含量，则认为电力设备运行正常。 表2 油中溶解气体的正常值 气体成分H2CH4C2H6C2H4C2H2总烃(C1+C2) 正常极限值/μ1004535555100 根据总烃产气速率判定有无故障 当总烃含量超过正常值时，应考虑采用产气速率判断有无故障。绝对产气速率V：
液氨罐车内介质成分分析规程 1.为保证液氨充装站的安全生产，避免充装过程发生安全事故，特制定液氨罐车内介质分析规程。 2.液氨性质 液氨为有毒物质，必须进行密闭充装，若罐车内氧含量超标，充装后会导致罐车或气体回收工段发生爆炸事故。进入充装站罐车必须进行内部介质分析. 3.适用范围 本规程适用于液氨充装站对进站罐车进行介质分析，分析人员必须严格遵守本规程。 一、采样 1、采样必须按照安全操作规程严格执行。采样人员必须两人以上，一人作业，一人监护。进入充装区先消除人体静电，禁止接打手机。穿戴防化服，防毒面罩。避免中毒现象的发生。 2、采样点为车罐液相泄压阀门处，事先观察压力表上压力是否符合要求（检查罐车压力必须>O．15Mpa，若罐车压力不足，不予充装）。事先放置吸收气氨的水桶。小心开启阀门，把液相泄压阀排放管深入水桶，排放1-2分钟。然后用球胆连接排放管多次置换后采样。 3、取样时管路与取样器要充分置换，防止带入空气影响检测效果，取样后应立即分析。用便氨分析仪鉴别气体是否为氨气和分析氨含量。用氧含量分析仪，用于检测气体内含氧量。 4、要求：液氨为有毒易燃物品，充装前必须进行氧含量分析，确认氧含量合格后方可进行充装。在罐车上提取气样，分析氧含量小于0.5%为合格。对氧含量>O．5％的罐车，用氮气进行置换，置换气通入尿素地池，用水吸收；置换时必须控制流速，避免静电引发爆炸事故。液氨罐车进行卸装前必须进行氨含量分析，确保氨含量合格方可进行卸装。分析氨含量大于99．6％为合格。 二、介质分析 气体中氨含量分析 1、原理：利用一定量已知浓度的标准硫酸溶液吸收气体中的氨，当溶液颜色由红变黄时，停止通气，根据通气体积和硫酸量来计算出气体中氨含量。 反应式：2NH3+H2SO4=（NH4）2SO4 2、仪器： (1)、兰舒式气体分析仪一套； (2)、干燥的球胆(7#)； (3))250mL氨反应管和50mL氨反应管 3、试剂：(1)、0.1moL/L的标准硫酸溶液；(2)、1.0moL/L的标准硫酸溶液；(3)0.1％甲基红指示剂。 4、分析步骤： (1)250mL氨反应管内装1.0moL/L标准硫酸溶液25mL，加蒸馏水至2/3处，（若氨含量偏低时，50mL氨反应管装适量0.10moL/L标准硫酸溶液）加0.1％甲基红指示剂3～4滴。盖紧皮塞摇匀。