周鵬 劉丹

摘 要:介紹氧含量分析儀、氫氣含量分析儀、微量氧分析儀、露點分析儀和硫化氫分析儀的工作原理及在制氫站的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞:分析儀表制氫站

中圖分類號:O657 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(a)-0064-01

1 引言

制氫站是冷軋廠生產(chǎn)線上重要環(huán)節(jié)之一,它為全氫罩式退火爐提供氫氣。制氫站配套的分析儀表在生產(chǎn)中起檢測、檢驗作用,能夠指導(dǎo)生產(chǎn),使制氫站安全有效地生產(chǎn)出合格的氫氣。根據(jù)制氫工藝要求和設(shè)備生產(chǎn)水平,我廠為制氫站配備了ABB公司氧含量分析儀、ABB公司氫氣含量分析儀、米歇爾公司露點分析儀、Teledyne公司微量氧分析儀和Galvanic公司硫化氫分析儀。下面就介紹一下這些特殊分析儀表的工作原理及在制氫站生產(chǎn)中的應(yīng)用。

2 工作原理

2.1 氧含量分析儀

ABB氧含量分析儀是磁力式氣體分析儀。任何物質(zhì),在外界磁場的作用下,都會被磁化,呈現(xiàn)出一定的磁特性。研究表明,物質(zhì)在外磁場中被磁化,其本身會產(chǎn)生一個附加磁場,附加磁場與外磁場方向相同時,該物質(zhì)被外磁場吸引；方向相反時,則被外磁場排斥。但不同物質(zhì)受磁化的程度不同。氧氣處于磁場中也會被磁化,是順磁性。雖然氧氣在常見氣體中的體積磁化率是最高的,但其值卻很微小,所以采用間接測量,在不均勻磁場中,被順磁性氣體包圍的物體所受的吸引力,隨該氣體磁化率的變化而變化。分析儀利用這基本測量原理,從而得到分析氣體中氧含量的多少。

2.2 氫氣含量分析儀

ABB氫氣含量分析儀是熱導(dǎo)式氣體分析儀。它是利用各種氣體導(dǎo)熱率的差異和導(dǎo)熱率與含量的關(guān)系來進行測量分析。在實際測量中,是利用熱敏元件的電阻值隨溫度變化而變化的物理特性,將混合氣體中待測氫氣含量的變化所引起的導(dǎo)熱率的變化轉(zhuǎn)變成熱敏元件的電阻值的變化,即將導(dǎo)熱率的測量,轉(zhuǎn)變?yōu)闊崦粼碾娮璧臏y量。

2.3 露點分析儀

露點分析儀即是微量水分析儀。對于一定幾何結(jié)構(gòu)的電容器來說,其電容量與兩極間介質(zhì)介質(zhì)的介電常數(shù)E成正比。不同的物質(zhì),E值都不相等,一般介質(zhì)的E值較小,例如一般干燥物質(zhì)的E在2.0～5.0之間。但介質(zhì)中含有水分時,就會使介質(zhì)的E值改變,從而引起電容器電容量的變化,這個變化與介質(zhì)的含水量有線性關(guān)系,米歇爾公司電容式微量水分析儀的基本測量原理。

2.4 微量氧分析儀

Teledyne公司微量氧分析儀是燃料電池式氧分析儀。燃料電池的工作原理和化學(xué)電池完全相同,其顯著特征是氧在燃料電池中的反應(yīng)類似于氧的燃燒,產(chǎn)物是二氧化碳和水。

樣氣中的氧分子通過氧擴散膜進入燃料電池,在兩電極上發(fā)生如下電化學(xué)反應(yīng)。

金電極

石墨電極

總反應(yīng)

反應(yīng)產(chǎn)生的電流與氧含量成正比。

2.5 硫化氫分析儀

Galvanic公司硫化氫分析儀為實現(xiàn)測量而采用如下原理:硫化氫與紙帶介質(zhì)上的低濃度醋酸鉛發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生褐色斑點。褐色斑點的密度與樣氣中的硫化氫含量有直接關(guān)系。分析儀采用紙帶變暗的平均速率來計算硫化氫含量。硫化氫與紙帶介質(zhì)上醋酸鉛的化學(xué)反應(yīng)如下:

3分析儀表在生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 各種分析儀表在制氫系統(tǒng)的分布結(jié)構(gòu)

分析儀表在制氫站的分布結(jié)構(gòu)如如圖1所示。1套在線氧含量分析儀測定焦爐煤氣進入電捕焦器前常氧含量,利用1套在線硫化氫含量分析儀監(jiān)測煤氣凈化后硫化氫含量,利用1套在線微氧含量分析儀監(jiān)控變壓吸附制氫的產(chǎn)品氫氣中的微量氧含量,另還配置有一臺在線氫氣分析儀用于監(jiān)測變壓吸附出口氫氣純度和一臺監(jiān)控產(chǎn)品氫氣的在線露點儀。

3.2 分析儀表的作用

氧含量分析儀是分析原料焦爐煤氣進入電捕焦器入口的氧含量,當氧含量超過0.8%時,電捕焦器就有爆炸的危險,要馬上停機。硫化氫分析儀是分析凈化煤氣出口中硫化氫含量,監(jiān)控煤氣的凈化程度。氫氣含量分析儀是分析變壓吸附出口氫氣含量,當氫氣含量低于99.9%時,就返回上一工序再處理。微量水分析儀是分析產(chǎn)品氫氣出口中微量水含量,當?shù)陀?65℃,氫氣產(chǎn)品合格。微量氧分析儀是分析產(chǎn)品氫氣出口中微量氧含量,全氫罩式退火爐要求微量氧含量要低于5PPM。

3.3 氫氣質(zhì)量保證

全氫罩式退火爐對氫氣的質(zhì)量要求高,只有保證氫氣質(zhì)量,才能退火出好的鋼卷。定期用標準氣體來標定分析儀表,才能保證分析儀表的性能,進而才能保證生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的氫氣。

4結(jié)語

冷軋廠制氫站于2008年投產(chǎn),目前運行正常,而各種分析儀表是制氫生產(chǎn)中的“眼睛”,在生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用,而分析儀表的準確性是氫產(chǎn)品質(zhì)量的可靠保證。