摘要：根據(jù)電捕焦油器的工作性質(zhì)，如果焦?fàn)t煤氣中含氧量達(dá)到爆炸極限，遇到靜電火花會(huì)引起爆炸和火災(zāi)事故，為了避免重大事故的發(fā)生，必須要做到對(duì)焦?fàn)t煤氣中氧含量在線、連續(xù)、準(zhǔn)確、及時(shí)地分析。

關(guān)鍵詞：氧分析儀；原理；優(yōu)劣

中圖分類號(hào)：TS733.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1000-8136(2009)26-0088-02

在焦化業(yè)，焦?fàn)t煤氣里攜帶的煤焦油會(huì)黏附于鼓風(fēng)機(jī)的輸送部件，引發(fā)機(jī)械故障，污染生產(chǎn)流程中其他設(shè)備，尤其會(huì)造成輸送管道的堵塞，煤焦油的存在也大大降低了煤氣熱值，必須盡大限度除去煤氣里攜帶的煤焦油，這就要用到電捕焦油器。

1 兩種在線氧分析原理

現(xiàn)階段在焦化業(yè)測(cè)量煤氣中氧含量普遍采用兩種在線方式：①預(yù)處理系統(tǒng)+氧分析儀；②激光分析法。

1.1預(yù)處理系統(tǒng)+氧分析儀

1.1.1氧分析儀

由于氧氣在磁場(chǎng)中具有很高的順磁性，如果以氧的相對(duì)磁化率為100％，常見氣體中磁化率比較高的一氧化氮相對(duì)磁化率只有36.2％，而氫氣、氮?dú)?、二氧化碳、氬氣、氨氣、甲烷等都是?fù)的，與氧的相對(duì)磁化率相差甚遠(yuǎn)。利用這個(gè)原理，制造出了磁導(dǎo)式氧分析儀。工業(yè)用的磁導(dǎo)式氧分析儀主要有熱磁式、磁力機(jī)械式和磁壓力式3種。由于熱磁式氧分析儀采用鉑絲溫度變化測(cè)量電阻的方法，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)鉑絲的散熱有影響，尤其是氫氣，導(dǎo)熱系數(shù)很高，對(duì)測(cè)量干擾大，通常樣品氣中的氫氣含量不得超過0.5％，而且樣品氣的溫度也直接影響鉑絲溫度。故這種分析儀表不適合焦化行業(yè)。根據(jù)焦化行業(yè)的特點(diǎn)，一般采用兩種類型分析儀表：一種以西門子OXYMAT61為代表的磁壓力式分析儀表，一種以ABB為代表的磁力機(jī)械式分析儀表。

l.1.2預(yù)處理系統(tǒng)

鑒于以上兩種儀表特點(diǎn)和焦?fàn)t煤氣組成見表1(v％f煤氣)。

焦?fàn)t煤氣必須經(jīng)過嚴(yán)格的預(yù)處理后，才能利用上面氧分析儀表進(jìn)行在線氧含量分析。預(yù)處理系統(tǒng)由低溫取樣探頭采用漩渦制冷取樣探頭(除出焦油和低沸點(diǎn)結(jié)晶物避免這些物質(zhì)堵塞取樣管道和預(yù)處理系統(tǒng))或高溫取樣探頭采用蒸氣引射器取樣探頭(焦油、低沸點(diǎn)結(jié)晶物在高溫環(huán)境中引入下一道處理環(huán)節(jié))，除焦油過濾器、除低沸點(diǎn)結(jié)晶物過濾器、除易溶性有害物質(zhì)過濾器、除酸性有害物質(zhì)過濾器、除堿性有害物質(zhì)過濾器、除有害離子過濾器、SO₃過濾器等、除濕器、取樣泵、輸氣管道、各種閥門等構(gòu)成。

1.2激光分析法

技術(shù)原理：利用激光能量被氣體分子“選頻”吸收形成吸收光譜的原理來測(cè)量氣體濃度。半導(dǎo)體激光器發(fā)生器發(fā)射出特定波長(zhǎng)激光束(僅被被測(cè)氣體吸收)，穿過被測(cè)氣體時(shí)，激光強(qiáng)度的衰減與被測(cè)氣體濃度成一定函數(shù)關(guān)系，因此，通過測(cè)量激光強(qiáng)度的衰減信息就可以分析獲得被測(cè)氣體濃度。

2 兩種在線氧分析儀優(yōu)劣

2.1磁壓力式分析儀表工作原理見，圖1。

參比氣體通過阻力相等的氣阻1和2，從4、5口流入分析室，與被分析氣體一起排出。當(dāng)被分析氣體(氣樣)沒有氧氣時(shí)，4、5口阻力一樣，電容薄膜(微音器)兩邊的壓力p₁、p₂相等，電容器的電容量為c。當(dāng)樣氣中有氧氣時(shí)，氧氣的順磁特性使它在極靴處濃度升高，壓力升高，使4口的阻力升高，而使p₁>p₂電容薄膜移動(dòng)，電容為這個(gè)電容變化量與氧氣含量成正比。測(cè)量這個(gè)電容量就能測(cè)出氣樣的氧含量。由于磁壓力式分析儀表檢測(cè)元件處沒有氣體流動(dòng)，樣氣的黏度熱容及熱導(dǎo)率對(duì)測(cè)量沒有影響。檢測(cè)元件為微音器反應(yīng)速度快，但樣氣中不應(yīng)有太多灰塵固體粒子，而且必須參比氣。

磁力機(jī)械式氧分析儀表原理見圖2。

在不均勻磁場(chǎng)(磁極2中間)中，吊有一個(gè)裝滿N₂的玻璃啞鈴4，啞鈴?fù)饫p有鉑絲作為電磁反饋線圈。當(dāng)含有氧氣的氣流過不均勻磁場(chǎng)時(shí)，由于氧氣受磁場(chǎng)的吸引，使處在磁場(chǎng)強(qiáng)度高的磁極中心氣體密度比外面氣體密度高，即磁極中心的氣體壓力高于外面的壓力，這個(gè)壓力差推動(dòng)吊在磁場(chǎng)中的啞鈴偏轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)黏附在上面的銠鏡3偏轉(zhuǎn)，LED光源6照在銠鏡上的光，因?yàn)殂欑R的偏轉(zhuǎn)而使反射到雙探測(cè)器7上的反射光也發(fā)生位移，使原光平衡的兩塊光電池上光照不相等而產(chǎn)生差動(dòng)信號(hào)，此差動(dòng)信號(hào)經(jīng)過測(cè)量放大器8放大后輸出至顯示儀表。該信號(hào)同時(shí)輸入至纏在啞鈴?fù)獾你K絲上，有這個(gè)電磁反饋線圈產(chǎn)生一反饋力矩來平衡啞鈴在磁場(chǎng)作用下的扭轉(zhuǎn)力矩，直到平衡為止。該差動(dòng)信號(hào)的大小與氧氣含量成比例。該儀表能用于含有氫氣較高混合氣的測(cè)量，但也怕灰塵、水分，因有啞鈴、吊絲可動(dòng)元件不易安放于震動(dòng)大的場(chǎng)所，不需要參比氣。兩種儀表裝備電氣控制單元，輸出4mA～20mA信號(hào)，RS232、RS485和以態(tài)網(wǎng)接口。兩種儀表需定期標(biāo)定。

低溫預(yù)處理系統(tǒng)需要消耗大量壓縮空氣，高溫預(yù)處理系統(tǒng)需要消耗大量蒸氣，而且這兩者都需要大量純凈水。由于預(yù)處理系統(tǒng)采用了大量過濾器和不同種類型閥門易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，過濾器用時(shí)間久易發(fā)生失效現(xiàn)象，故任工維護(hù)量大。

2.2激光過程氧氣分析系統(tǒng)可直接安裝在現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)管道上見圖3。

系統(tǒng)由發(fā)射單元、接收單元、機(jī)械連接單元、中央分析儀器、電氣控制箱、吹掃系統(tǒng)、標(biāo)定單元、GPRS遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)。工作時(shí)，根部閥處于常開狀態(tài)，發(fā)射單元發(fā)出的激光束穿過被測(cè)氣體發(fā)生衰減，接收單元中的光電傳感器測(cè)的衰減信號(hào)通過纜線傳輸?shù)街醒敕治鰞x器。中央分析儀器對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行分析，得到被測(cè)氣體濃度。為了防止粉塵等污染物在視窗或光路上聚集，需用干凈氮?dú)馔ㄟ^吹掃人口進(jìn)行連續(xù)吹掃，在光學(xué)視窗與工業(yè)氣體間形成一段氣幕保護(hù)。需要純凈氮?dú)狻?/p>

維護(hù)時(shí)，只需關(guān)閉根部閥，擰下鎖箍，擦凈光學(xué)視窗后裝回即可。標(biāo)定時(shí)，只需關(guān)閉根部閥，擰下鎖箍，將發(fā)射單元和接收單元安裝在標(biāo)定管上，通入標(biāo)氣，操作中央分析儀器菜單即可。