Контроль качества сгорания топлива в методических нагревательных печах
Реферат - Экономика
Другие рефераты по предмету Экономика
атмосферу высокотоксичных оксидов азота. Одним из наиболее достоверных способов определения избытка воздуха является анализ газовой cмеси, покидающей камеру сгорания, а именно определение концентрации кислорода в топочных газах. В соответствии с Инструкцией по проектированию и безопасной эксплуатации факельных установок для горючих газов и паров должен осуществляться автоматический контроль за концентрацией кислорода в газах, сбрасываемых на факел. Концентрация кислорода в такой газовой смеси не должна превышать ?2 % (об.).
Литературный обзор.
Методы определения
Известны следующие методы определения концентрации молекулярного кислорода: химические, электрохимические, с использованием топливных элементов, термокондуктометрический, акустический, пневматический, ионизационный, оптические, масс-спектрометрический, магнитные, с использованием полупроводниковых чувствительных элементов, хроматографические.[3]
Термохимический метод.
Метод основан на измерении теплового эффекта экзотермической химической реакции, в которой участвует определяемый компонент пробы АГС.
Повышение температуры, определяющееся значением теплового эффекта реакции, пропорционально концентрации горючего (определяемого) компонента. Для определения -концентрации кислорода этим методом используют реакцию взаимодействия кислорода с водородом:
О2 + 2Н2=2Н2О + 4,84364-105 Дж.
Процесс стационарного беспламенного горения происходит на крупинках мелкораздробленного катализатора с развитой поверхностью, через который просасывается проба АГС. Температура поверхности, которая в данном случае является измеряемой физической величиной, не зависит от истинной кинетики каталитической реакции, т. е. от активности катализатора.
Теоретически повышение температуры за счет реакции равно:
T-T0=C(Q0/nCv)(1)
где Т температура поверхности; Т0 температура среды; С концентрация горючего (определяемого) компонента; Q0 теплота реакции; п число молекул в единице объема; Cv молекулярная теплоемкость при постоянном объеме.
Значение Q0 постоянно, п зависит от давления и в известной степени от температуры, Cv функция состава пробы АГС.
Повышение температуры на 1,0% (об.) кислорода должно составить: Т02 = 161С.
Однако практически повышение температуры значительно ниже за счет потерь тепла и составляет 2025 % от теоретического.
Различают два варианта термохимического метода анализа состава.
В первом варианте определяемый компонент пробы АГС сгорает непосредственно на чувствительном элементе (ЧЭ), в качестве которого, как правило, используют терморезистор. Терморезистор является одновременно катализатором или покрыт слоем катализатора; повышение температуры А/ терморезистора является функцией концентрации определяемого компонента пробы АГС:
(2)
где К коэффициент, характеризующий конструкцию реакционного объема; ( коэффициент, характеризующий полноту сгорания; С концентрация определяемого компонента; q теплота его сгорания.
Во втором варианте пробу АГС пропускают через камеру, и на насыпном слое катализатора протекает реакция, в результате которой повышается его температура, являющаяся функцией концентрации определяемого компонента пробы АГС:
(7)
где Q расход пробы АГС; а и b коэффициенты, учитывающие характер теплообмена в реакционной зоне.
Температуру катализатора можно измерить, например, термопарой, сравнительный спай которой помещается в потоке АГС до катализатора, а измерительный спай непосредственно в катализаторе.
Для термохимического газоанализатора необходимо в качестве материала для ЧЭ использовать материал со значительным температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Обычно применяют платину, так как она обладает высокой химической инертностью, сравнительно высоким ТКС, линейной зависимостью ТКС от температуры (до 1200 С). Сочетание высокой каталитической активности с химической инертностью позволяет также широко использовать платину в качестве материала для ЧЭ термохимических газоанализаторов, одновременно выполняющих роль катализатора.
В качестве чувствительного элемента применяют химически чистую платиновую проволоку ПЛ-3, обладающую оптимальными свойствами по испарению и рекристаллизации. Для стабилизации каталитических свойств поверхности платины чувствительный элемент после изготовления подвергают специальной обработке старению и активации.
Проволочные чувствительные элементы имеют ряд недостатков, поэтому в настоящее время созданы чувствительные элементы на носителях, где функции терморезистора и нагревателя разделены частично или полностью.
Измерительные ячейки термохимического газоанализатора приведены на рис. 3.
Рис. 3. Измерительные ячейки термохимического газоанализатора:
а без катализатора: 1 платиновая нить; 2 держатель; 3 измерительная ячейка;
б чувствительный элемент расположен в катализаторе: 1 чувствительный элемент; 2 измерительная ячейка; 3 катализатор; 4 термостат;
в чувствительный элемент расположен в керамической трубке; 1 камера; 2 катализатор; 3электрическая спираль; 4 чувствительный элемент; 5 керамическая трубка
В ячейке (рис. 3, а) проба АГС проходит через измерительную ячейку 3, в которой размещен ЧЭ в виде платиновой нити 1, укрепленной на дер