制氢装置(5)

1、原理：吸收法是利用气体的某种特性，即当与试剂接触后可以被吸收且固定后不在逸

出，由气体体积的减少计算出气体的含量。

⑴CO2用KOH溶液吸收，反应如下： 2KOH＋CO2＝K2CO3＋H2O

吸收后体积的减少即为CO2的含量。通常用KOH而不用NaOH，因为NaOH浓溶液常起泡沫，并且易析出难溶于NaOH溶液的Na2CO3而使管道堵塞。碱性溶液也能吸收H2S和SO2及其它酸性气体，分析时必须注意。

⑵O2用焦性没食子酸钾吸收，分析纯氧时可以用铜氨溶液或氯化亚铬溶液。焦性没食子酸的学名为1，2，3――三羟基苯，与碱性溶液混合生成焦性没食子酸钾：

C6H5(OH)3＋3KOH→C6H3(OK)3＋3H2O

焦性没食子酸钾和氧气反应生成六氧基联苯钾：

2C6H3(OK)3＋1/2O2→｛(KO)3C6H2－C6H2(OK)3｝＋H2O

如欲迅速吸收多量氧气则以铜氨溶液为好（即铜丝浸在氨水及氯化铵的溶液中）。 ⑶氮气在气体分析中一般不分析氮，而将分析的各成分总和用100减去，剩余的气体则认为是氮气。

2、吸收液的配制

⑴30%KOH溶液的配制：取含量为95％的分析纯KOH100g溶于200ml蒸馏水中即可。如溶液内有杂质，应放置1～2天澄清后，取上面的透明溶液使用。

⑵6%焦性没食子酸钾溶液的配制：取20g焦性没食子酸溶于60ml水中，再与180gKOH的130ml水溶液混合，并在此溶液上层注入薄层液体石蜡（或密封油），以避免吸收空气中的氧。1毫升此溶液能吸收8毫升氧气，但此溶液的吸收速度随温度降低而减少，在0℃时几乎不吸收，所以用以吸收氧气时的温度不应低于15℃。

⑶封闭液的配制：

a．称硫酸铁或氯化钴适量，溶于270毫升水中，再加入10毫升硫酸。 b．取5毫升硫酸加入250毫升水中，再加入几滴甲基橙。 3、气体分析

仪器严密性检查：首先使吸收瓶液位提高到旋塞下毛细管中，关闭旋塞后3分钟内吸收瓶中液位不下降；然后关闭三通，提高或放低平衡瓶，量管内液面3分钟不变化即为严密。

取样：将取样球胆与仪器连通，利用三通和平衡瓶的动作，吸取气样并排出连续冲洗仪器数次，然后取气样100ml，关闭三通，用平衡瓶液面对准量管液面，记下所取气样体积数V0。

按先吸收二氧化碳后吸收氧气的顺序进行试验；打开吸收瓶旋塞，降低或提高平衡瓶反

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复操作7～8次，使吸收瓶液面达到分析前液面，关闭旋塞，用平衡瓶液面对准量管液面，读取减少的体积。重复上述方法体积不变时，记下减少的体积数V1（V2）。 4、计算：

CO2含量： CO2%= V1/V0×100% O2的含量： O2%= V2/V0×100%

制氢机出口氢纯度： H2%=（100-V2）×100%

发电机氢纯度： H2%=［V0-V1-V3-3.81×（V2-V3）］／V0×100%

式中： V0—气体试样的体积 ml，

V1—吸收CO2的体积 ml， V2—吸收O2的体积 ml，

V3—氢站含氧量 ml ，一般取0.2%， 3.81—空气中氮气的体积是氧气的3.81倍。

操作中，应避免吸入空气或将吸收液窜入梳形管中。

（四）氢气湿度的监督意义

发电机在运行中，如果湿度过大时，会使机内纯度降低，导致通风损耗增加和降低效率，另外还会使铁心表面生锈，定、转子绕组受潮，绝缘电阻降低，并因此发生击穿闪络造成事故。氢气系统的水份的来源，一方面是通过电解水而得，虽经过分离、冷却和干燥，但在氢气中仍带有一定的水份。另一方面，在发电机系统中，运行时密封油的水分蒸发或净油设备中的真空泵运行不正常以及氢冷器漏水等原因都会造成氢气湿度增大。

发电机氢气湿度的检测必须与最低入口风温相对应，否则就会失去意义。

（五）氢气湿度的测定

气体湿度分绝对湿度和相对湿度两种。气体中水蒸气的含量称绝对湿度，常采用g/m3

为单位，现正在普及露点温度作为绝对湿度的单位；某一温度下，气体的绝对湿度对同一温度下饱和绝对湿度的百分比称为相对湿度。

氢气湿度的分析方法很多：有湿度计法、重量法、露点法、电量法、色谱法等。这些方法各有优缺点。目前所有的手工分析方法已几乎不再使用，大多都在使用在线露点分析仪或便携式露点分析仪；SERIES-5湿度仪是河南郑州市光力科技发展有限公司生产的一种氢气湿度分析仪，有在线式和便携式两种。现将其特点和分析原理简介如下：

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SERIES-5湿度仪采用M2R氧化铝镀金薄膜传感器（美国巴纳公司产），氧化铝敏感元

件是用一片带有多孔氧化层的铝基片制成的，在这个用特殊阳极氧化工艺制成的铝片上，蒸发了薄薄的一层金，铝基片与镀金层形成了氧化铝电容的两个电极，有气体通过时，多孔的氧化铝层就吸附了水蒸汽，使两极间电容发生改变，其改变量与水蒸气压形成一定关系，经过标定即可定量使用。

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由于在实际工作中很少用水的蒸气压来表示气体或液体中的含量，而露点是水出现饱和

时的温度，在露点温度下，汽水混合物中水分子进入气体的速率与水分子进入液体的速率相等，因此可直接测量介质的露点。

它在本质上是与氧化铝传感器相匹配的交流电抗测试仪，在传感器两端加上一定的交流电压，用露点对输出信号进行标定，就可完成响应曲线的定义，这个响应曲线可用下式表达出来： R=Ae+C

其中，A、B、C对与特定的传感器而言是个常数，R是仪器转化后的电参量，T是露点温度。

发电机氢压下使用的氢气湿度仪，必须具备在运行压力下长期使用的条件，并能够承受0.8MPa下15分钟的压力试验。对于所测得的露点应进行压力修正，测定氢气湿度值的压力修正公式： es2＝es1（p2/p1）

式中： es2—被测氢气在p2下的饱和水气压值 Pa； es1—被测氢气在p1下的饱和水气压值 Pa； p2—被测氢气所规定的绝对压力 MPa； p1—湿度计所处的氢气绝对压力 MPa； 注：es1（es2）由饱和水蒸气压表查得。

关于第二、三内容的有关说明：

1、 统自动默认颜色文字部分内容依据设备说明书和国标GB 4962—85和DL/T 651—1998相关规定。

2、 红色文字部分内容依据（83）火电基火字（137）号文件 火电施工质量检验及评定标准（水处理及制氢装置篇）相关规定。

3、 绿色文字部分内容依据水利电力部编写的《发电机运行规程》（82）水电电生字第24号文件相关规定。

4、 蓝色文字部分内容依据《电业安全规程》相关规定。

5、 黄色文字部分内容依据东北电力学院编写的《汽轮发电机的氢冷与制氢》相关规定。

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