Термометрические жидкости 2 страница

Для правильного ведения топочного режима необходимо поддер­живать определенное соотношение между количествами подаваемых в топку парогенератора (или печи) топлива и воздуха. Недостаточ­ное количество воздуха приводит к неполному сгоранию топлива и уносу несгоревших продуктов в трубу. Избыточное количество воз­духа обеспечивает полное сгорание, но требует больших затрат топлива на нагрев дополнительного объема воздуха. В том и дру­гом случае полезная тепловая отдача топки парогенератора умень­шается. Необходимое соотношение топливо — воздух зависит от различных факторов и в первую очередь от вида топлива. Для раз­личных видов топлива устанавливают оптимальное значение коэф­фициента избытка воздуха, при котором обеспечивается экономич­ная работа установки.

Непрерывный контроль топочного режима в эксплуатационных условиях на современных ТЭС осуществляется с помощью автомати­ческих газоанализаторов по содержанию в продуктах горения (ды­мовых газах) 0₂. В промышленности и на парогенераторах малой мощности контроль процесса горения осуществляют иногда с помощью анализа продуктов горения на содержание СО₂. Содержание С0₂ в продуктах полного горения является однозначной функ­цией избытка воздуха лишь для опре­деленного вида топлива с постоянным составом.

При неполном горении содержа­ние С0₂ в продуктах горения не яв­ляется однозначной функцией даже при постоянном составе топлива. При сжигании смеси двух видов топлива контроль продуктов горения по С0₂ не может быть осуществлен, так как небольшое изменение в соотношении смеси этих топлив приводит к изме­нению оптимального значения С0₂

При контроле процесса горения по 0₂ изменения в составе топлива или в количественном соотношении смеси различных видов топлива практически не влияет на содержание 0₂ в продуктах горения. Для контроля топочного режима при сжигании мазута и газа при малых избытках воздуха необходимо приме­нять автоматические газоанализаторы с диапазоном измерения от 0 до 2% 0₂.

Для большей надежности наряду с содержанием 0₂ в продуктах горения целесообразно контролировать также содержание СО, Н₂ и СН₄; желательно дополнительно производить контроль по густоте дыма с помощью дымномера. Контроль густоты дыма необходим также из санитарных соображений для обеспечения чистоты атмо­сферного воздуха. Однако в настоящее время дымномеры серийно не выпускаются.

Газоанализаторы обычно градуируют в процентах по объему. Такой способ градуировки шкалы газоанализаторов удобен, так как процентная доля отдельных компонентов в общем объеме остается неизменной при изменении давления и температуры газовой смеси.

27. Газоанализаторы химические

Газоанализаторы химические, относящиеся к группе механи­ческих приборов, основаны на измерении сокращения объема за­бранной пробы газа после удаления анализируемого компонента. Удаление компонента осуществляется методами избирательного поглощения или раздельного дожигания.

Так, например, из забранной пробы газа двуокись углерода поглощается водным раствором едкого кали, обладающим способ­ностью избирательного поглощения С0₂:

2КОН + СО₂ = К₂С0₃ + Н₂0.

Непоглощенный остаток анализируемого газа поступает в газо­измерительное устройство, где измеряется уменьшение объема, соответствующее поглощенному С0₂.

Этот метод применяется как в газоанализаторах переносных ручного действия типа ГХП2 и ГХПЗ (ГОСТ 6329-52), называемых часто приборами Орса, так и в автоматических газоанализаторах.

Метод избирательного поглощения в сочетании с методом раз­дельного дожигания горючих составляющих анализируемой пробы газа дает возможность определить процентное содержание следую­щих компонентов газовой смеси С0₂ (S0₂ ), 0₂, СО, Н₂, С_mН_n (суммы непредельных углеводородов), суммы метана СН₄ и других предельных углеводородов. Данный метод применяется в переносном газоанализаторе типа ВТИ-2 (ГОСТ 7018-54).

Автоматические химические газоанализаторы в настоящее время на ТЭС не применяются. Основным недостатком этих газоанализа­торов является то, что они относятся к приборам периодического действия, дающим 20—30 анализов в час.

28. Оптические газоанализаторы

Оптические газоанализаторы основаны на ис­пользовании зависимости изменения того или иного оптического свойства анализируемой газовой смеси от изменения концентрации измеряемого компонента.

Газоанализаторы, основанные на поглощении инфракрасных лучей, получили широкое применение в различных отраслях про­мышленности и применяются для определения концентрации окиси углерода (СО), двуокиси углерода (С0₂), метана (СН₄), аммиака (СН₃) в сложных газовых смесях, а также и других газов. Это объясняется тем, что в инфракрасной области спектра газы имеют весьма интенсивные и отличительные друг от друга по положению в спектре полосы поглощения.

Газоанализаторы, основанные на поглощении ультрафиолетовых лучей, применяются в химической, нефтяной и пищевой промыш­ленности. Благодаря высокой чувствительности они широко исполь­зуются для определения токсических и взрывоопасных концентра­ций различных газов в воздухе промышленных предприятий. Газо­анализаторы этого типа позволяют определять содержание паров ртути, хлора и других газов и паров как в воздушной среде, так и в технологических газовых смесях.

Газоанализаторы фотоколориметрические, основанные на погло­щении лучей в видимой области спектра, подразделяются на жид­костные и ленточные. Жидкостные газоанализаторы являются при­борами с непосредственным (прямым) поглощением излучения определяемым компонентом при взаимодействии анализируемого компонента с жидким реактивом. В газоанализаторах второго типа измеряется светопоглощение поверхностью бумажной или текстиль­ной ленты, предварительно пропитанной или смоченной соответ­ствующим реактивом. Фотоколориметрические газоанализаторы широко применяют для измерения микроконцентрации различных газов в воздушной среде и в сложных газовых смесях. Эти газоана­лизаторы широко используются также для определения в воздухе токсической концентрации различных газов и паров, вредных для человека. Фотоколориметрические газо­анализаторы для определения больших концентраций не применя­ются. Следует отметить, что фотоколориметрический метод находит широкое применение для анализа жидкостей, в частности для ана­лиза воды на ТЭС.

Спектрофотометрические газоанализаторы, основанные на ме­тоде эмиссионного спектрального анализа газовой смеси, исполь­зуются для анализа аргона, гелия, азота, водорода и кислорода.

Газоанализаторы, основанные на поглощении ультрафиолетовых лучей, применяются в химической, нефтяной и пищевой промыш­ленности. Благодаря высокой чувствительности они широко исполь­зуются для определения токсических и взрывоопасных концентра­ций различных газов в воздухе промышленных предприятий. Газо­анализаторы этого типа позволяют определять содержание паров ртути, хлора и других газов и паров как в воздушной среде, так и в технологических газовых смесях.

29. Газовые хроматографы

Газовые хроматографы, предназначенные для количественного анализа газовых смесей, широко используются в качестве лабораторных приборов в различных отраслях промыш­ленности (химической, газовой, нефтехимической, энергетической и др.). В последние годы у нас и за рубежом уделяют большое вни­мание созданию промышленных газовых хроматографов. Примене­ние этих приборов в химической и нефтехимической промышлен­ности для контроля и автоматизации технологических процессов позволило улучшить сортность продукции и достигнуть большей экономической эффективности.

В энергетике хроматографы лабораторного типа применяют для периодического анализа продуктов горения различных видов топ­лива, при проведении исследований процесса горения в топочных устройствах и испытаний парогенераторов; хроматографы с допол­нительным устройством используются для определения количества водорода, растворенного в воде и паре, а также влажности водо­рода в системах охлаждения обмоток турбогенераторов.

Хроматографы используются для периодического анализа про­дуктов горения различных видов топлива в промышленных паро­генераторах, печах и других установках. Кроме того, хроматографы могут быть использованы для определения концентрации вредных примесей (СО, СН₄ и др.) в воздухе производственных помещений. Здесь хроматография используется для разделения газовых смесей физическими методами, основанными на распределении одного или нескольких компонентов смеси между двумя фазами. Одна из этих фаз, фиксированная на адсорбенте (поверхности твердого тела или тонкого слоя жидкости), омывается подвижной фазой (газом-носи­телем вместе с анализируемым газом), движущейся в свободном пространстве, не занятом неподвижной фазой. При этом происходит многократное повторение элементарных актов адсорбции и десорб­ции. Так как отдельные компоненты газовой смеси поглощаются и удерживаются данным адсорбентом неодинаково, то распределе­ние компонентов между двумя фазами, а вместе с тем и перемещение их относительно друг друга осуществляется в определенной после­довательности со скоростью, характерной для каждого компонента. Это позволяет производить поочередное определение концентрации каждого компонента газовой смеси.

Метод хроматографического разделения веществ при помощи адсорбентов впервые был открыт в 1903 г. русским ученым М. С. Цве­том и применен им при исследовании пигментов, участвующих в фотосинтезе растении. При проведений исследовании М. С. Цвет имел дело с окрашенными веществами и поэтому используемый им метод разделения он назвал хроматографией. В на­стоящее же время хроматографические методы применяются для разделения и бесцветных веществ, но наименование методов оста­лось прежним.

Газовая хроматография как метод качественного и количествен­ного анализа различных веществ получила широкую известность в последние годы. Развитию газовой хроматографии в большой степени способствовал предложенный в 1952 г А. Мартином и А. Джеймсом метод газожидкостной хроматографии.

Хроматография газов подразделяется на газоадсорбционную и газожидкостную.

Газоадсорбционный метод разделения компонентов газовой смеси основан на различной адсорбируемости компонентов твердыми ад­сорбентами, представляющими собой пористые вещества с большой поверхностью. Адсорбентами, широко применяемыми в газоадсорб­ционной хроматографии являются активированные угли, силика-гели, алюмогели, молекулярные сита (цеолиты). Используются также и другие адсорбенты, например тонкопористые стекла.

В газожидкостной хроматографии разделение сложных смесей веществ основано на различии растворимости компонентов анали­зируемой смеси в тонком слое жидкости, нанесенной на поверхности твердого химически инертного носителя. Твердый носитель не участ­вует непосредственно в адсорбционном процессе, а служит только для создания необходимой поверхности растворителя. Выбор жид­кости (неподвижной фазы) определяется природой подлежащих разделению смеси веществ. Для разделения веществ применяют различные жидкости, например вазелиновое масло (смесь жидких парафинов высокой чистоты), силиконовое масло (ДС-200, ДС-703) высококипящее авиационное масло, полиэтиленгликоль различных марок и др. Разновидностью газожидкостной хроматографии является ка­пиллярная газовая хроматография, предложенная в 1957 г. М. Го-леем. В капиллярной хроматографии в качестве твердого носителя неподвижной фазы применяют длинные капиллярные трубки, внут­реннюю поверхность которых покрывают тонким равномерным слоем нелетучей жидкости. Капиллярная хроматография обеспечивает более четкое разделение компонентов газовой смеси.

Следует отметить, что в газовой хроматографии в последнее время начинают применять модифицированные адсорбенты. В этом случае подвижной фазой является газ, а неподвижной — твердый адсорбент, модифицированный небольшим количеством жидкости. При применении такого адсорбента разделение компо­нентов газовой смеси происходит как за счет адсорбции на твердом носителе, так и за счет растворимости в жидкости. Здесь одновре­менно используются газоадсорбционный и газожидкостный методы.

Хроматографический процесс может быть осуществлен одним из следующих методов: проявительным, фронтальным или вытеснительным. В проявительном методе газоадсорбционной и газожид­костной хроматографии вдоль слоя адсорбента непрерывно проте­кает несорбирующийся газ-носитель, в поток периодически вводят дозу анализируемой газовой смеси. Этот метод получил широкое применение для аналитических целей. Методы фронтальный и вытеснительный не нашли широкого применения для аналитических целей и рассматриваться не будут.

Кроме указанных методов осуществления хроматографического процесса применяют метод проявительного анализа с программи­рованным повышением температуры по всей длине разделительной колонки. Для анализа микропримесей в инертных по отношению к адсорбенту газах может быть использован термодинамический метод.

В газовой хроматографии в качестве газа-носителя обычно ис­пользуются гелий, аргон, водород, азот, воздух и другие газы.

Проявительную газоадсорбционную хроматографию широко при­меняют в энергетике и других отраслях промышленности для раз­деления смесей низкокипящих веществ, входящих в состав продук­тов горения (Н₂, 0₂, СО, СН₄, N₂ и др.); метод газожидкостной хроматографии не обеспечивает хорошего разделения этих веществ из-за их слабой растворимости в жидкой фазе. В последнее время газоадсорбционный метод используется также и для анализа высоко-кипящих веществ и легких углеводородных газов.

Газожидкостная хроматография находит применение для разделения высококипящих веществ, к которым относятся большинство углеводородов. Хроматографические методы позволяют произво­дить анализ газовых смесей, жидких веществ, а также твердых, не растворенных в жидкости веществ. В последнем случае разде­лительная колонка хроматографа снабжается устройством для испарения анализируемой жидкости.

29.Методы и технические средства контроля качества воды, пара, конденсата и концентрации растворов

Широкое внедрение в энергетику мощных энергоблоков на высо­кие и закритические параметры привело к необходимости органи­зации надежного автоматического непрерывного и периодиче­ского химического контроля за водным режимом электростанций и работой установок водо- и конденсатоочистки. Возросла также важность вопросов автоматизации процессов водоприготовления.

Применяемые на многих электростанциях ручные методы хими­ческого контроля некоторых показателей качества не удовлетво­ряют современным повышенным требованиям. Эти методы требуют много времени, обладают недостаточной точностью результатов анализа и непригодны для оперативного контроля за водным режи­мом и автоматизации процессов водоприготовления.

Применение на электростанциях автоматических средств изме­рений (анализаторов жидкости) повышает надежность химического контроля за показателями качества питательной воды парогенера­торов, пара и конденсата и процессами химического обессоливания добавочной воды и очистки конденсата турбин.

Для осуществления контроля за водным режимом электростан­ций и работой установок очистки воды и конденсата необходимо измерять разнообразные показатели качества отличающихся по химическому составу сред. Эти среды находятся под различным избы­точным давлением, имеют различную температуру, отличаются по количеству механических и других примесей. Вследствие этого во многих случаях для снижения давления и температуры, а также для удаления механических примесей или растворенных газов из пробы контролируемой среды необходимо перед первичным преобразователем устанавливать специальные дополнительные уст­ройства. Для отбора представительной пробы среды используют различные пробоотборные устройства. Применение указанных до­полнительных устройств позволяет создать для первичных измерительных преобразователей одинаковые нормальные эксплуатацион­ные условия, а вместе с тем повысить точность измерений.

31. Измерение удельной электропроводности водных растворов

Измерение удельной электропроводности водных растворов получило широкое распространение в лаборатор­ной практике, при автоматическом химическом контроле водного режима паросиловых установок, эффективности работы установок очистки воды и промышленных теплообменных и других установок, а также различных показателей качества, характеризующих химико-технологические процессы.

Технические средства, предназначенные для измерения удельной электропроводимости водных растворов, принято называть кондуктометрическими анализаторами жидкости. Шкалу вторичных при­боров кондуктометров жидкости (лабораторных и промышленных) для измерения удельной электропроводности градуируют в едини­цах сименс на сантиметр (См-см^-1) или микросименс на сантиметр (мкСм-см^-1). Кондуктометры жидкости, которые применяют в про­изводственных условиях для измерения показателей качества, характеризующих содержание солей в паре, конденсате и питатель­ной воде парогенераторов, обычно называют солемерами. Шкалу вторичных приборов солемеров градуируют (на условное содержание в растворе этих солей) в следующих единицах: милли­грамм на килограмм (мг/кг), микрограмм на килограмм (мкг/кг) или миллиграмм на литр (мг/л) и микрограмм на литр (мкг/л). Кондуктомеры жидкости, используемые для измерения концентра­ции растворов солей, кислот, щелочей и т. д., называют часто концентратомерами. Шкала вторичных приборов концентратомеров градуируется в процентах значения массовой концентрации. Кондуктометрические анализаторы жидкости используются также и в качестве сигнализаторов.

При повышенных требованиях к показателям качества пита­тельной воды, пара и конденсата необходимо производить измере­ние малых значений электропроводности, не превышающих 5—6 мкСм-см^-1

Измерение электропроводности водных растворов обычно про­изводят с помощью электродного кондуктометрического измери­тельного преобразователя, состоящего из двух электродов.

В конденсате пара и питательной воде парогенераторов кроме небольшого количества солей обычно присутствуют растворенные газы — аммиак (СН₃) и углекислый газ (С0₂) — и гидразин. Нали­чие растворенных газов и гидразина изменяет электропроводность конденсата и питательной воды, и показания кондуктометра жидко­сти (солемера) не соответствуют однозначно условному содержанию солей, т. е. значению сухого остатка, полученного путем выпарки конденсата или питательной воды. Это приводит к необходимости внесения поправок в показания прибора или применения дополни­тельного устройства для удаления из пробы растворенных газов и гидразина.

Дополнительное устройство в виде дегазатора для удаления из пробы растворенных газов не исключает влияния на показания кондуктометрического анализатора гидразина. Применяемый в на­стоящее время фильтр, заполненный катионитом марки КУ-2, поз­воляет исключить влияние на показания прибора аммиака и гидра­зина.

Электродные кондуктометрические преобразователи. Электрод­ные преобразователи, применяемые для измерения электропровод­ности растворов, изготовляют для лабораторных исследований различных растворов и для технических измерений. Измерения в лабораторных условиях производят на переменном токе. При этом необходимо отметить, что кондуктометрический метод измерения на переменном токе остается общепринятым в повседневной лабо­раторной практике. Технические измерения электропроводности растворов с использованием электродных преобразователей произ­водят, как правило, на переменном токе с частотой 50 Гц.

Устройство, размеры, а следовательно, и постоянная электрод­ных преобразователей в существенной степени зависят от измеряе­мого значения электропроводности раствора. В технических изме­рениях наиболее распространены преобразователи с цилиндриче­скими коаксиальными и в меньшей степени — с плоскими электро­дами. Устройство преобразователей с цилиндрическими коаксиаль­ными электродами схематично показано на рис. 22-2-2. У преобра­зователя, представленного на рис. 22-2-2, а, наружный цилиндриче­ский электрод является одновременно и корпусом его. Второй преобразователь (рис. 22-2-2, б) имеет также цилиндр1 и металлические коак­сиальные электроды, но они расположены в стальном его корпусе, к которому приварен один электрод.

Дата добавления: 2014-12-07