煤氣分析儀的基本原理

發(fā)布日期：2019-10-14 08:36 來源：http://m.mulanhe.com 點擊：

煤氣分析儀采用的是色譜分析原理，色譜法是一種物理的分析方法，它利用混合物中各組分在不同兩相間分配系數(shù)的差異，而使混合物等得到分離。當(dāng)兩相作相對運動時，分配系數(shù)大的組分不容易被流動相帶走，因而它在固定相中滯留時間長，而分配系數(shù)小的組分沒滯留時間短。經(jīng)過一定時間后，各組分得以分離。

氣相色譜儀主要由取樣和預(yù)處理裝置、檢測器、信號放大電路、顯示記錄及數(shù)據(jù)處理部件、控制器五部分組成。分析氣經(jīng)過取樣和預(yù)處理裝置除去污物和水分獲得干凈、干燥的氣體，在載氣的攜帶下進(jìn)入檢測器，檢測器通過某種原理使其轉(zhuǎn)換成微弱的電信號，然后再經(jīng)信號放大電路處理后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最后送顯示記錄器。

氣相色譜儀流程圖.jpg

檢測器是一種換能裝置，它是色譜儀的一個重要部件。檢測器的作用是把由色譜柱流出的載氣中樣品組分含量的變化，通過某種原理使其轉(zhuǎn)換成電信號，以便能自動記錄。在高爐煤氣分析儀中使用的是熱導(dǎo)式檢測器，該檢測器屬于微分濃度型檢測器，其輸出信號與已分離組分在載氣中的濃度成比例，色譜峰上的每一點都對應(yīng)于該瞬間組分在載氣中的濃度。

熱導(dǎo)式檢測器（TCD）具有線性范圍寬，對有機物和無機物都有響應(yīng)，對樣品沒有破壞作用，且結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，維護(hù)方便等特點。任何物質(zhì)都具有導(dǎo)熱的性能，不同的物質(zhì)熱導(dǎo)率不同，其導(dǎo)熱的能力也不一樣。熱導(dǎo)率大，其導(dǎo)熱就快，熱導(dǎo)率小，其導(dǎo)熱就慢。氣體的熱導(dǎo)率最小，不同的氣體熱導(dǎo)率不同，而且還隨溫度、壓力的變化而變化。被分析的混合氣體，被色譜柱分離成一個個單一組分后，隨載氣依次進(jìn)入熱導(dǎo)池檢測器中的熱導(dǎo)池。由于各組分的熱導(dǎo)率和濃度不同，它們各自導(dǎo)出的熱量就不同，將這些熱量的變化轉(zhuǎn)變成電阻值的變化，再轉(zhuǎn)變成電量的變化，并把它測量出來。

熱導(dǎo)式檢測器TCD

熱導(dǎo)池由熱絲、池槽和池體三部分組成。熱導(dǎo)池體由不銹鋼、銅、鋁合金制成，多為圓柱形。尺寸大小沒有一定的規(guī)定，池體大，熱容大，穩(wěn)定性就好。池體內(nèi)有四個孔，分別放有一個熱敏元件，組成四個橋臂，連接成惠斯登電橋。熱導(dǎo)式檢測器的主要噪聲來自于熱噪聲，而熱噪聲主要是由于四個池室的壁溫及四個熱絲溫度的不同或變化不一致引起的，因此必須將四個池室裝在一塊池體內(nèi)。為了進(jìn)一步消除熱噪聲，熱導(dǎo)池還必須恒溫，即置于恒溫槽內(nèi)。為了防止樣品和固定液流失玷污檢測器，要求池體溫度和柱溫接近或略高一些。

熱絲是構(gòu)成熱導(dǎo)池檢測器的關(guān)鍵元件。為了提高靈敏度，要求電阻絲具有較大的溫度系數(shù)和冷態(tài)電阻值，并且具有阻值穩(wěn)定，耐腐蝕，不與被測氣體起化學(xué)反應(yīng)，壽命長，加工容易等特點。目前普遍采用鉑絲。

熱導(dǎo)式檢測器的色譜柱、熱導(dǎo)池都要在一定的溫度下工作才會達(dá)到最好的效果，而且這個溫度最好恒定不變，或允許變化很小。對熱導(dǎo)池檢測器，溫度控制非常重要，為保證零點穩(wěn)定度，需要把溫度變化控制在0.01℃之內(nèi)，這就必須用恒溫槽的辦法來控制溫度。煤氣分析儀采用色譜法檢測煤氣、液化氣中H2、O2、N2、CH4、CO、CO2等成分的含量。效果顯著，應(yīng)用廣泛。