氫氣類分析儀表雜識

1、氫氣的理化特性,氫的分子式：H，原子量：1，氫的單質(zhì)形態(tài)：H2（氫氣），在所有元素中，氫排第一位，它又輕又小，“跑”的也快，在較高溫度下活躍性強，如果人們讓每種元素的原子進(jìn)行一場別開生面的賽跑運動，那么冠軍非氫原子莫屬。氫氣是最輕的氣體，它的“體重”還不到空氣的十四分之一，它的這種特點，很早就引起了人們的興趣。在1780年時，法國一名化學(xué)家便把氫氣充入豬的膀胱中，制成了世界上第一個、也是最原始的氫氣球。這樣輕的氣體，自然具有最大的擴(kuò)散

2、速度和很高的導(dǎo)熱能力。存在即有價值，那么氫氣的應(yīng)用有哪些呢？我們找萬能的度娘咨詢下：,,討論時間：金屬提純介質(zhì)、電子管保護(hù)氣、合成氨、人造液體燃料、汽油加氫、五大發(fā)電集團(tuán)、發(fā)電四小豪門……,回到氫氣的應(yīng)用上，目前我司主要生產(chǎn)的氫氣（可燃?xì)猓╊悆x表主要客戶對象是發(fā)電廠，鄭總也有涂料行業(yè)、石化行業(yè)的業(yè)績，所以說我司相關(guān)儀表不僅僅應(yīng)用在發(fā)電行業(yè)。不論是銷售還是技術(shù)，氫氣在其他行業(yè)的應(yīng)用最好也能有相關(guān)的了解，我在這方面了解也較少，尚需大家?guī)?/p>

3、助擴(kuò)寬眼界，增長知識。,我司氫氣類儀表總覽,便攜式氫氣純度分析儀：100、200、300便攜式氫氣露點分析儀：20、30、40、401（HD）便攜式氫氣綜合分析儀：901系列（HODP、HOP、HDP）便攜式氫氣（可燃?xì)猓z漏儀：NA系列、3110在線式氫氣純度分析儀：H、HG在線式氫氣露點分析儀：60、242P、364在線式氫氣綜合分析儀：902系列（HODP、HOP、HDP）在線式氫氣（可燃?xì)猓┬孤﹫缶到y(tǒng)：300

4、ON在線式氧中氫、氫中氧分析儀：OPH、HPO,關(guān)于型號有意見要說！,上述的儀器儀表用在什么地方？ 怎么用？ 用了效果怎么樣？本人因為工作需要，大概了解一些信息，與諸位分享，如有歪理，歡迎斧正。我認(rèn)為真理往往會在爭執(zhí)中理論出來的（這真的是爭理）。這個PPT的價值說不定還沒有一場爭執(zhí)獲得的知識多，再次感謝海立普讓我有機會了解下面的

5、知識點。,氫氣的制備,工業(yè)上通常采用以下方法制取氫氣：一、水蒸氣通過灼熱的焦炭（炭還原法），能得到純度約75%的氫氣；二、水蒸氣通過灼熱的鐵，能得到純度97%以下的氫氣；三、由水煤氣中提取氫氣，能得到純度約80%的氫氣；四、電解水制氫，純度達(dá)99%以上；五、其他辦法（甲醇制氫、石油熱裂解、陽光分解等）。,電解水制氫是常用在電廠的一種制氫手段，目前供貨給電廠的制氫設(shè)備廠家均采用該原理，代表廠家有718所、天津大陸、蘇州競立等。,

6、氫氣的制備,網(wǎng)上找來了電解水制氫的PPT，可以看得出，此PPT的編者專業(yè)學(xué)識較之本人多多，但審美觀要略差于我，我是沒心思細(xì)看內(nèi)容，只大略捋了下，如果有人想深入了解，可以留下郵箱，回頭給你們發(fā)過去。上面的PPT，結(jié)合本人了解，總結(jié)如下：首先有個堿液（KOH）處理槽，通過壓縮泵將處理好的堿液充入電解槽，電解槽極片上施加低電壓高電流的直流電，在電解槽的兩極會分別產(chǎn)生氧氣和氫氣，對氣體進(jìn)行水氣初分離后，再次進(jìn)行干燥，然后匯流至儲氣罐或直接使用

7、。下面是我簡化后的制氫設(shè)備框圖，阿彌陀佛，千萬要誤導(dǎo)各位觀眾。,氫氣的制備,氫氣的制備,通過上面的簡圖可以看出，我司氫氣類儀表可在此大展拳腳。由于電解水設(shè)備沒有相關(guān)的國標(biāo)限制，所以電解水制氫產(chǎn)生的氫氣要求一般是制氫設(shè)備廠家和業(yè)主在簽訂技術(shù)協(xié)議時，為了效果好看整出的數(shù)據(jù)，例如：純度要求99.9%以上，露點要求-50℃以下，氧中氫要求在0.7%以下，氫中氧要求0.5%以下等。從我司儀器在電解水制氫上的應(yīng)用結(jié)果來看，要滿足數(shù)據(jù)，大多需要校調(diào)

8、才能實現(xiàn)。我認(rèn)為，售服過程中，售服人員畢竟和制氫設(shè)備廠家接觸較多，所以以滿足他們的要求，共同應(yīng)對業(yè)主的檢查為佳。不是特別大的偏差，修正下不為過，如果偏差較大，一定要積極配合制氫設(shè)備廠家檢查原因。在此對售服同仁強調(diào)：靈活應(yīng)對現(xiàn)場情況！自己無法圓通的情況下，可告知業(yè)主，這事情我很愿意為您處理，但我沒有權(quán)限，需要請示領(lǐng)導(dǎo)，然后電話到我的手機假意商量。用這種迂回暫擱的方式能處理很多事情，最不理想的結(jié)果是經(jīng)理不同意這樣處理，我是很樂意，你不能怪

9、我，我可還要吃皇糧的！,氫氣類儀表的應(yīng)用 —制氫站部分,氫氣純度儀的安裝位置：制氫設(shè)備框架上或者墻壁上，物理位置在干燥設(shè)備后，匯流排附近。純度一般要求99.9%以上。露點儀安裝環(huán)境和純度儀一致，不再累述，要求是達(dá)到-50℃以下。,氫中氧和氧中氫的安裝位置：安裝在框架或者墻壁上，物理位置在氫（氧）分離器后端。我們是建議至少氫中氧安裝在干燥器的后端，但該設(shè)備一般由制氫設(shè)備廠家協(xié)同電建公司安裝，此建議往往忽略。氧中氫要求≤0.7%，氫

10、中氧要求≤0.5%。,氫氣類儀表的應(yīng)用 —制氫站部分,氫氣泄漏報警系統(tǒng)安裝位置：主機安裝在主控室墻壁或制氫設(shè)備控制屏上，變送器安裝制氫室（儲氫室、堿液室）屋頂上合適位置。要求泄漏量≤40%LEL。,氫氣類儀表的應(yīng)用 —制氫站部分,%LEL的名詞解釋,說起這個單位，本人也很頭疼，至少對于我來講，這兒說的泄漏肯定不好用體積比來量化，因為背景體積不定。但業(yè)主往往不考慮這些，他們認(rèn)的就是數(shù)字，那么我們只能用數(shù)字來表達(dá)：“LEL”是

11、英文Lower Explosion Limited的縮寫，字面意思是爆炸下限，指可燃?xì)怏w在空氣中遇明火會發(fā)生爆炸的最低濃度。氫氣的爆炸極限是4%~74%，它的LEL就是4%，那么%LEL就是再把4%分成100份，所以可得出100%LEL=4%的結(jié)論。,本人在現(xiàn)場時，一般是強調(diào)這個公式只是理論計算，甚至有時會說%LEL不是一個體積單位，僅僅表達(dá)一種可能性，畢竟沒有明火的情況下，即使100%LEL也不會發(fā)生爆炸。如果真按上述結(jié)論公式計算的

12、話，儀表上檢測結(jié)果是50%LEL，那么計算出的泄漏量是2%，客戶可能質(zhì)疑純度儀的讀數(shù)（怎么漏了2%了，純度還是那么高？）這樣就得不償失了。即使與其解釋2%只是相對于泄漏點周圍一定體積內(nèi)的泄漏量，那也要轉(zhuǎn)到儀表是否精準(zhǔn)定量檢測的問題上，坑就愈加難填。以上觀點本人保留意見，歡迎諸位討論！不管怎樣，現(xiàn)場多變，遇人說人話，逢鬼說鬼話！,氫氣的應(yīng)用,針對電廠來說，電廠用氫主要是因為氫氣的導(dǎo)熱能力強（按說是空氣的6.9倍），用來導(dǎo)走定轉(zhuǎn)子間摩擦產(chǎn)

13、生的熱量效果杠杠的！那么電廠里常見的水冷塔究竟是冷卻什么的？空冷島呢？氫氣究竟是在什么樣的部件里？需要檢測什么項目？用什么儀器進(jìn)行檢測？標(biāo)準(zhǔn)有又哪些？,氫氣的應(yīng)用,先通過下圖看下火電廠的生產(chǎn)過程,氫氣的應(yīng)用,通過上面的圖，我們了解到水冷塔或空冷島用在什么位置，那么氫氣用在什么位置呢？還是萬能的度娘搜來的很好的一個PPT（氫冷發(fā)電機氫、油系統(tǒng)）。這個PPT讓我們了解到氫冷系統(tǒng)很多神奇的地方，例如需要用油來做為密封的功能件等。再通過幾張圖

14、來看看發(fā)電機內(nèi)部的東西：發(fā)電機的主要部件，氫氣走向，轉(zhuǎn)子剖視，密封瓦放大。順便介紹下氫氣置換的過程及儀表測試要求。有了上述的原因，當(dāng)然更多的結(jié)果就出現(xiàn)了：因為有氣液共存的現(xiàn)象，所以必須對氫氣含水量進(jìn)行檢測；因為氫冷系統(tǒng)的彎彎繞繞且不停循環(huán)，所以必須對氫氣純度進(jìn)行檢測；因為氫冷系統(tǒng)的形態(tài)不是完全的密封，所以必須對氫氣的泄露進(jìn)行檢測等。各大發(fā)電廠均有自己的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下，氫冷機組的氫氣純度要求96%以上，氫氣露點控制在0~-25

15、℃，泄露量當(dāng)然是以0為佳（一般控制在日補氫量不超10方）。針對上述要求，我司氫氣類儀表除了氧中氫和氫中氧不太適用外，其他均可在此應(yīng)用。,氫氣類儀表的應(yīng)用 —氫冷機組部分,圖比較簡單，重點表達(dá)我司相關(guān)儀表安裝在氫氣干燥部分的進(jìn)氣支路上，在放電機內(nèi)的氫氣經(jīng)由鼓風(fēng)機加壓至干燥回路（干燥回路內(nèi)也自帶壓縮機），在回路上做露點及純度的檢測，一般氫氣純度要求96%以上。,氫氣類儀表的應(yīng)用 —氫冷機組部分,氫氣露點儀的安裝，和純度一致，露點要求為

16、0~-25℃。太低會導(dǎo)致設(shè)備內(nèi)非金屬件老化，太高影響絕緣性。結(jié)果的高或者低可以通過氫氣干燥系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。,露點的定義,說到現(xiàn)在了，有新員工要說了：純度很容易理解，露點是什么東西？露點定義：科學(xué)點的叫法應(yīng)該是飽和濕度，至少是露點溫度。對單相氣體來說，可以稱之為該氣體的含水量；專業(yè)點的解釋應(yīng)該是壓力不變的情況下降低樣氣溫度，用樣氣首次凝結(jié)出液相水時的溫度表達(dá)氣體的含水量。該溫度越低，含水量越少，通俗點說，像標(biāo)氣的含水量就低于空氣，一般要降

17、溫到-40℃以下時，才有可能“結(jié)露”，而空氣一般降溫到5℃就能“結(jié)露”。我們可以用這個“溫度”換算出真正的“含水量”，常用的有露點轉(zhuǎn)換體積比（ppmv），我一般要求售服人員記住的幾組數(shù)字：-20℃約等于1000ppmv；-30℃約等于380ppmv；-40℃約等于120ppmv；-50℃約等于40ppmv；-60℃約等于10ppmv。,,再說帶壓露點和常壓露點的問題，統(tǒng)一口徑：在電廠項目中，我司儀表已經(jīng)考慮了壓力關(guān)系，儀表顯示值即為帶

18、壓露點。如果結(jié)果有出入，請靈活利用壓力說事，正常情況下，同種氣體，帶壓露點比常壓露點低，下面附表一張：,壓力越大、含水量越大，常壓露點和帶壓露點差值也越大。,現(xiàn)場圖片 —溫故知新,電解水制氫1電解水制氫2供氫車間1供氫車間2電廠效果電廠安全油田安全劣馬配劣鞍劣馬配劣鞍,在線表安裝工藝-管路架空在線表安裝工藝-管路布局在線表安裝工藝-泄漏報警在線表安裝工藝-設(shè)備安裝在線表安裝工藝-電路布局在線表安裝工藝-

19、框架安裝在線表安裝工藝-框架選址在線表安裝工藝-客戶要求在線表安裝工藝-多變現(xiàn)場在線表安裝工藝-顯示表,儀表詳解 —純度、氧中氫、氫中氧,下面介紹儀表內(nèi)在的東西，首先是純度相關(guān)儀器。根據(jù)銷售合同確定儀表是全進(jìn)口或者僅是傳感器進(jìn)口，默認(rèn)情況下，我司純度傳感器進(jìn)口自德國HLP，測量方法采用熱導(dǎo)法。熱導(dǎo)法測量氫氣純度絕對是得心應(yīng)手，前面說了氫氣的導(dǎo)熱率高，所以不同純度的氫氣導(dǎo)走熱量的多少十分明顯，易于分辨，所以氫氣純度儀的精度就

20、相對較好，能小于0.2%，對外接觸時，說0.1%也不為過。目前市場同類廠家大多采用此辦法生產(chǎn)氫氣類純度儀，儀表的競爭力并不在測量本身，側(cè)重于外觀、界面乃至售服能力。,大多數(shù)業(yè)主對氫氣純度儀也不陌生，還有很多電廠停留在奧氏分析儀階段，遇到這樣的業(yè)主，是我們的福氣！因為奧氏分析儀缺點多多！,純度、含量的分析方法能適用于氫氣的不外乎熱導(dǎo)和奧氏分析，另外光譜法是不得不說的。光譜法精度高，甚至能對PPM級的氣體進(jìn)行分析，不過一般的氣相光譜儀體

21、積大、質(zhì)量重，不適合到現(xiàn)場，且電廠氫氣一般都存在油汽污染的現(xiàn)象，容易堵塞光譜儀的注射口。所以光譜法在測氫應(yīng)用上遠(yuǎn)沒有熱導(dǎo)法來的實際。我司的純度、氧中氫、氫中氧在出廠前使用5~8種標(biāo)準(zhǔn)濃度氣體對其進(jìn)行多次標(biāo)定，確保了測量的精準(zhǔn)性。我司純度儀在江蘇省計量院進(jìn)行校驗，誤差小于0.1%，所以各位同事在業(yè)主面前使用儀器時，大可信心十足，對異常測量結(jié)果要敢于質(zhì)疑，畏首畏尾將大幅降低業(yè)主對儀器的信任。,儀表詳解 —純度、氧中氫、氫中氧,氫中氧、氧

22、中氫目前和氫氣純度在外形上沒有區(qū)別，后期可能從安全性考慮增加過濾裝置。內(nèi)在的區(qū)別一方面是軟件程序，另一方面是標(biāo)氣的使用，例如氧中氫標(biāo)定采用的標(biāo)氣就是低濃度的氫氣。,現(xiàn)場情況不是這樣的！,儀表詳解 —露點,GB 11605-89《濕度測量方法》中提及的濕度測量方法共有七種，市場上的測量儀器一般采用冷鏡法、阻容法、重量法，其他的如干濕球法、機械法就不一一累述。冷鏡法是一種直觀的測量方法，簡單點說就是樣氣流經(jīng)鏡面，鏡面降溫到液滴析出，測量

23、此時鏡面的溫度就是樣氣的露點。因為半導(dǎo)體制冷技術(shù)和光電檢測技術(shù)的進(jìn)步，冷鏡法露點儀的精度也越來越高，代表廠家英國Michell、美國GE、瑞士MBW的露點儀精度可優(yōu)于±0.1℃。不過由于冷鏡法露點儀對樣氣的清潔度和腐蝕性要求較高，一般僅適用在國家濕度基準(zhǔn)和廠家濕度基準(zhǔn)等精度要求高的場所。它還有一個致命性的缺點：鏡面溫度在-20℃左右時，過冷水和結(jié)霜會干擾露點測量，需要用內(nèi)窺鏡人為排除。阻容法是目前主流的測濕方法，簡單點說就是

24、樣氣流經(jīng)氧化鋁薄膜，水分被薄膜吸收，導(dǎo)致薄膜和外層的多孔透膜間的電容發(fā)生變化，測量該電容的變化值即可知道水分的多少。該方法測量范圍大，速度快，代表廠家有英國Michell、芬蘭Vaisala、美國Xentaur。目前我司儀表大多采用的就是芬蘭Vaisala的露點變送器，該公司的DRYCAP是其專利產(chǎn)品，一般說的高分子薄膜特指該專利。另外Michell公司的陶瓷傳感器也是我司變送器選型之一。按網(wǎng)上的說法，重量法是一種經(jīng)典的測量方法，原理

25、是用干燥劑吸收樣氣中的水分，再稱量水分，與樣氣體積之比就是樣氣的濕度。一般采用電解法或者振蕩頻率法來計算水分含量，此方法對低濕無解（-30℃以下）所以面臨淘汰。,這三種方法是市場主流方法，我們要了解其優(yōu)缺點，在現(xiàn)場靈活運用，有的放矢。我司露點儀在江蘇省計量院計量時，精度均在±2℃內(nèi)，經(jīng)過校調(diào)可優(yōu)于±0.5℃，所以和純度儀一樣，放心推薦吧！,儀表詳解 —露點,現(xiàn)場情況不是這樣的！,體積比（ppmv）是很小的單位，p

26、pm是英文part per million的縮寫，意思是一百萬分之一。那么ppmv就是百萬分之一的體積。想象下你中了五百萬的大獎，讓你出個百八十塊請吃個飯的心態(tài)~那么氫冷機組里多個百八十ppmv的水份危害性有多大就可以理解了。,氫氣（可燃?xì)猓┬孤﹫缶b置的傳感單元均采用催化燃燒原理，形象點說就是傳感器上發(fā)生了“燃燒”，通過燃燒程度判斷氫氣（可燃?xì)猓┑亩嗌佟?儀表詳解 —泄漏報警,專業(yè)點來看催化燃燒原理，核心其實就是惠斯通電橋，其中一個

27、電阻采用貴金屬覆蓋催化劑，當(dāng)給該電阻通電后，電阻發(fā)熱，假如被測環(huán)境中有可燃?xì)獯嬖冢驗榇呋瘎┑拇嬖?，發(fā)生“燃燒”（局部溫度200~400℃），此時，檢測貴金屬的電阻值的變化即可知道可燃?xì)獾亩嗌佟Ｓ眠@種辦法測量可燃?xì)獾暮坑蓙硪丫?，技術(shù)相對成熟，不過這種辦法有幾個缺點：,1、由于此方法需要環(huán)境氧含量至少超過5%，所以不能測很高濃度的可燃?xì)怏w，否則會發(fā)生過度燃燒損壞傳感器或者直接讀數(shù)0%LEL的現(xiàn)象；2、此方法中被測電阻一般采用鉑進(jìn)行拉