Определение состава и запыленности газов в металлургических процессах

Эти определения — очень важное средство контроля процессов горения топлива, окислительных и восстановительных металлургических процессов, работы различных пылеуловителей. Содержание газовых составляющих определяют в химических и физических газоанализаторах.
Химические газоанализаторы основаны на измерении уменьшения объема газовой пробы, происшедшего в результате удаления из нее определяемого газа (рис. 118).

Исследуемый газ периодически (1 раз в 2—3 мин) через газовый кран (переключатель) К при помощи силового устройства С засасывается в мерный сосуд MC объемом 100—200 мл. Отмеренная порция газа проталкивается тем же силовым устройством в поглотительный сосуд ПС или через печь дожигания П. В поглотательном сосуде ПC при помощи раствора соответствующего реагента поглощается определяемая составляющая газовой смеси. Оставшийся после поглощения газ поступает в измерительное устройство И, в котором измеряется его объем. Если измерительным устройством И служит плавающий колокол или поплавок, то, используя их перемещение, можно записывать показания. Силовое устройство может быть ручным (ручные газоанализаторы) или гидравлическим и электромеханическим (автоматические газоанализаторы).
Недостатки химических газоанализаторов: 1) периодичность работы при продолжительности одного определения от 1 до 5 мин; 2) громоздкость и хрупкость приборов из-за большого числа деталей из стекла. Эти недостатки явились причиной постепенной замены в промышленности химических газоанализаторов физическими.
Физические газоанализаторы основаны на различных физических явлениях. В электрических газоанализаторах используют теплопроводность и теплотворность газов. Для определения CO2, H2, Cl2, O2 используется их теплопроводность, значительно отличающаяся от теплопроводности других газов.

На рис. 119 приведена схема электрического газоанализатора CO2, основанного на дифференциальном измерении теплопроводности газовой смеси. Четырехплечий неуравновешенный мост, плечами которого являются одинаковые платиновые сопротивления R1 и R3 (рабочие, помещенные в камеры с анализируемым газом), и R2 и R4 (сравнительные, помещенные в камеры, наполненные воздухом). Эти сопротивления нагреваются до температуры 100—150° С электрическим током от источника питания, включенного в диагональ моста через токовый реостат Rр и миллиамперметр Л. Реостат и миллиамперметр необходимы для поддержания постоянной силы тока. Вследствие различной теплопроводности газовой среды, окружающей платиновые сопротивления, условия их теплообмена различны. В газоанализаторе для CO2 сопротивления R2 и R4, окруженные воздухом, охлаждаются интенсивнее, чем сопротивления и R3, окруженные газом, содержащим CO2. Из-за различных условий охлаждения температура сопротивлений R1 и R3 будет на 5—10°С выше, чем сопротивлений R2 и R4, что вызовет и соответствующую разницу в величине их омических сопротивлений- Разница в сопротивлениях плеч R1, R3 и R2, R4 будет тем больше, чем выше содержание CO2 в анализируемом газе. Изменение сопротивлений плеч моста будет нарушать его равновесие, в результате чего измерительный прибор И (милливольтметр или потенциометр), включенный в другую диагональ моста, покажет разность потенциалов. Схеме четырехплечного моста со сравнительными сопротивлениями R2 и R4 позволяет уменьшить влияние колебаний силы тока и температуры среды, окружающей газоанализатор, на равновесие моста и результаты измерения, так как эти колебания действуют сразу на все четыре плеча.