氢气含量范文

氢气含量范文（精选3篇）

氢气含量 第1篇

炼钢连铸火焰切割用氢气由连铸制氢系统生产, 连铸制氢的工艺原理是采用吸附剂对焦炉煤气各个组分吸附的强弱进行选择性吸附, 生产百分含量为99.5%的氢气。但经过两年的运行, 现发现将产品气氢气的百分含量降至97%也可达到炼钢连铸火焰切割用气的要求。

2 连铸火焰切割用氢气百分含量改变后实际生产、使用情况的探索

连铸制氢系统送出的氢气, 用于连铸切割钢坯, 将火焰切割用氢气的百分含量由99.5%降为97%, 为了对实际情况进行的分析, 现从用户使用情况和生产情况来进行分析。

首先, 是对用户的使用情况进行分析。为了分析百分含量分别为99.5%和97%的氢气在连铸火焰切割的实际使用情况, 首先就要分析99.5%和97%的氢气的成分组成。

连铸制氢的工艺原理是焦炉煤气在通过固体吸附剂时, 吸附剂对焦炉煤气中所含物质吸附的能力和吸附容量不相同, 其中对氢组分吸附能力很弱, 而对其它组分吸附能力较强, 所以在通过吸附床层后, 吸附剂将各种杂质吸附下来, 得到提纯后的氢气。

下图为不同组分在分子筛上的吸附强弱顺序示意图

而攀钢焦炉煤气的组分如下:

根据以上原理, 当产品气氢气的百分含量为99.5%的时候, 其中0.5%的杂质可能为氧气、氮气和一氧化碳。如果将其百分含量为97%时, 其3%的杂质组分就有可能为氧气、氮气、一氧化碳、甲烷和二氧化碳。

为了分析百分含量为97%的氢气在连铸火焰切割应用状况, 下面对百分含量为99.5%的氢气和焦炉煤气在连铸火焰切割应用状况进行分析, 通过二者的比较推论出百分含量为97%的氢气的应用情况:

1) 采用百分含量为99.5%的氢气切割时火焰集中, 锋线较好, 基本无烟尘产生, 不污染环境, 而煤气切割时要产生大量的黄烟。焦炉煤气产生黄烟的主要原因是因为其中含有约2%的Cn Hm类物质燃烧不完全造成的。而由于连铸制氢系统中的填料对此类物质有较强的吸附性, 所以百分含量为97%的氢气中不含或仅含有极其微量的Cn Hm类物质, 不会在火焰切割过程中产生较大的烟雾。所以百分含量为97%的氢气在这方面的使用结果也同99.5%的氢气一样。

2) 从连铸坯的切割设备上来看, 使用焦炉煤气进行切割时, 焦炉煤气质量较差, 割嘴容易堵塞, 换枪频繁, 而百分含量为99.5%的氢气行连铸坯的切割时未出现此类问题, 而百分含量为97%的氢气也同99.5%的氢气一样经过多层填料的过滤、吸附, 具有相似的颗粒物含量比。所以百分含量为97%的氢气在这方面的使用结果也同99.5%的氢气一样。

3) 从连铸坯的切割质量上来看, 使用焦炉煤气进行切割时, 由于煤气中含碳, 碳与连铸坯切头部熔化的钢发生反应, 造成连铸坯切口下部挂渣多、发粘、不易清理;氢气切割时切割端面光滑、平整, 端面下部基本不挂渣。采用极限思维法, 即百分含量为97%的氢气中那3%的杂质均为最不容易燃烧完全的Cn Hm类物质, 但照比焦炉煤气中含碳物质占33.5%的比例来说, 造成挂渣多这一的情况也是较轻微的。

4) 从连铸坯的切割工艺上来看, 使用焦炉煤气进行切割时, 焦炉煤气燃烧速度慢 (相对于氢气) , 火焰分散, 火焰挺直度不好。焦炉煤气燃烧速度相对于氢气慢, 是由于氢气与氧气反应的化学反应速度远远大于焦炉煤气与氧气反应的化学反应速度。同样采用极限思维法, 即百分含量为97%的氢气中那3%的杂质均为不利于燃烧的氮气, 但最终在切割过程中真正起作用的是氢气, 其与氧气反应的化学反应速度不变, 只是由于那3%的杂质为不利于燃烧的氮气, 其释放的化学能在与同体积的99.5%的氢气相比较会有所减少影响火焰切割的速度, 但相对于99.5%的氢气的切割280380mm厚的方坯 (现为炼钢连铸生产的最大断面的方坯) 平均切割时间为330秒来说, 即使增长为它的1.5倍495秒, 相对于方坯连铸所需的时间600秒来说还是足够的, 况且火焰切割机是跟随铸坯进行相对静止的火焰切割的, 切割完毕后会自动返回原点, 所以, 在切割时间上不存在问题。

所以从以上方面可以看出, 连铸火焰切割采用百分含量为97%的氢气除钢坯挂渣情况这方面相对于99.5%的氢气稍有逊色, 其他方面均不分上下。

再从连铸制氢工艺上进行分析:

1) 产品氢纯度要求越高, 穿透进入产品氢中的杂就要越少, 吸附时间就要越短, 而且每次再生时从吸附剂死空间中排出的氢气量就越大, 氢气的产量也就随之降低, 大量的氢气随着解析气回到焦煤主管网, 造成浪费。

2) 产品氢纯度要求越高, 其吸附压力要求就越高, 根据实际生产经验, 在生产99.5%的氢气时PSA的最佳工况点的0.6MPa左右, 需要连铸加压系统运转3台甚至4台压缩机来保证PSA的吸附压力, 而生产97%的氢气时PSA的最佳工况点的0.58MPa左右, 仅需要连铸加压系统运转3台压缩机来保证生产。

所以从节能方面, 生产97%的氢气要比99.5%的氢气更经济。

所以综合以上两大方面的分析, 为炼钢连铸火焰切割输送97%的氢气不会对连铸火焰切割系统产生明显的影响, 而且还能节约大量的能源, 是一次较为合理的工艺改革。

摘要：对连铸切割用氢气的百分含量由99.5%改变为97%后, 连铸火焰切割使用情况的探索。

关键词：氢气,火焰切割,百分含量

参考文献

[1]攀钢连铸机氢氧切割工艺技术研究.新钢钒公司动力厂.新钢钒公司炼钢厂.

互感器中氢气含量超过注意值的原因 第2篇

变压器油气相色谱法监测的对象是油中溶解气体 (氢气、甲烷、乙烯、乙烷、乙炔、一氧化碳、二氧化碳、总烃) , 对这些气体组分进行监测分析, 可以反映设备以及油质的好坏。加强周期试验和状态监测监督设备, 能够及早地发现充油电气设备内部存在的潜伏性故障, 是监督和保障设备安全运行的一个重要手段。

充油电气设备油质监督过程中, 互感器中经常发现油中的氢气含量超过注意值 (150µL/L) 或增长较快, 数据分析, 有的伴有烃类气体的增长, 有的单纯氢高。氢气含量是色谱分析的主要指标, 总结分析氢高的原因, 有利于保障设备安全运行和更好地管理设备。

互感器色谱分析情况

经过多年的油务化学工作, 发现油中氢气含量增长在充油设备特别是互感器缺陷和故障中占有一定的比例。我通过对某地区互感器中氢气含量超过注意值的大量数据分析, 总结归纳了以下几种情况。

氢气、总烃含量严重超标, 设备发生内部故障。

某220k V变电站110k V电流互感器综检, C相色谱分析氢气含量26684.92µL/L, 总烃2595.53µL/L, 高压试验介损增长, 内部存在局部放电故障, 上报主管领导后, 立即停电, 拆除更换。

某110 k V变电站35k V电压互感器B相谐振过电压引起设备烧毁, 油中气体色谱分析为高能量放电兼高温过热故障, 当天夜里拆除原设备进行更换。

结论:氢气、总烃含量突增, 故障严重, 需尽快停电检修或更换。

这类故障一旦在监测周期发现数据突增, 会及时处理。但也有不可预见性, 需要专业间协同监督, 加强状态检修, 及早发现、及早注意、及早处理。

氢气、总烃数据增长, 含量超标, 设备存在故障。

某220 k V变电站110k V电流互感器B相色谱分析氢气、总烃含量增长, 复查气体缓慢增长, 判断设备内部有低温过热故障, 建议加强监督并检修处理。该组设备后更换为少油倒置设备。

某35 k V变电站35k V Ⅰ 母电压互感器A相2008.4.29氢气、甲烷含量过高, 跟踪分析判断为低能量局部放电故障, 跟踪监督至更换。

结论:氢气、总烃超过注意值, 内部曾有过低能量放电和过热故障, 需加强监督, 跟踪分析是否有持续或继发故障。

历史氢高

某220 k V变电站110k V电流互感器B相氢气偏高属历史原因, 数据最高时氢气2231.96µL/L, 总烃110.44µL/L, 跟踪分析加强监督, 数据平稳基本无增长, 无继发故障, 归于正常监督。

结论:设备无继发故障, 数据平稳, 归于正常监督。油中气体含量较高在设备有停电机会时建议滤油、充氮或换油处理。

设备投运后总烃、氢气增长较快, 经复查后无增长趋势, 是设备残存气体在运行过程中释放。

某220 k V变电站110k V电压互感器A相2013.8.3投运, 投运后氢气增长较快, 复查后含量平稳, 转入正常监督。

某110k V变电站35k V电压互感器A相2008.10.29 投运, 投运后氢气、总烃都有增长, 监督一段时间后含量平稳。

结论:新投运电流互感器投运后氢气增长较快, 运行一段时间就稳定了。

一些35k V电流互感器还存在投运后总烃和氢气都增长的情况, 总烃中甲烷一般较高, 大部分在连续跟踪后数据渐趋稳定。

造成氢气、总烃增长的主因未查明和根除, 我们考虑是设备内部残存气体在运行过程中析出。设备内部特征气体含量较高时依然存在安全隐患, 建议在有停电机会时对油进行处理。

油中含水

某35 k V变电站35k V电压互感器投运前2010.3.6验收, 油中水分含量超标, 氢气、总烃含量过高, 通过充氮、换油处理后, 油质验收合格。2010.3.20 投运。运行一段时间后, 氢气还是有些高。

结论:油中微水含量与油质好坏和设备内部情况都有关系。油中微水含量高, 氢气含量相应会高些。

互感器中氢气含量超过注意值的原因分析

从以上数据分析我们考虑有三方面原因:设备内部残留气体、内部故障、油中有水。

设备出厂时残留氢气

由于互感器在制造时受干燥、浸渍、高电压试验的热应力和电应力的作用, 使绝缘材料分解产生氢、烃类气体, 吸附在较厚的纤维材料中, 短期内难以释放于油中, 在运行一段时间后发现数据较高, 也有一些互感器在投运前检测出烃类气体和大量的氢气。

互感器密封不严, 内部绝缘材料受潮, 油中水分在电场作用下, 会发生脱氢反应, 使油中氢气含量增加。

互感器内部的碳素钢或不锈钢会吸附氢气, 新的不锈钢可能在加工过程中或焊接时吸附氢而又慢慢释放到油中。特别是在温度较高, 油中溶解有氧时, 某些油漆 (醇酸树脂) 在加工过程中含有水分, 会吸收大量氢气, 在不锈钢的催化下, 可能生成大量的氢, 在制造过程中脱附处理又不彻底, 以致造成了设备投运后在电和热的作用下, 氢气慢慢释放出来。

出厂时打压、加压较高, 油质发生分解造成。

我们曾经请厂家处理了几组35k V电流互感器备用间隔, 这几组设备氢气、总烃含量都在70~100µL/L左右, 超过新油注意值, 不能投运。经厂家和检修班组充氮处理后, 含量降下来都在10µL/L以下。我们咨询厂家, 可能是出厂时打压、加压较高, 油质发生分解造成。考虑内部材质问题, 设备内部存在有活性的金属材质, 会起触媒作用, 同油发生化学反应, 使油中出现氢气含量较高的现象。

这类气体究其原因可能是在制造厂时, 某些非故障因素使设备内部残留有较多的故障特征气体, 因此, 投运前取样分析把好验收关是非常重要的, 投运后跟踪判断也不能盲目, 要综合多次数据, 防止误判断。

设备内部故障产生氢气。

氢气是放电性故障中的主要成分之一, 但在过热性故障时也会产生, 因此用它区别故障性质, 其特征性不很强, 但它也可能是一种故障信息, 需要综合气体判断。

局部放电产气特征是氢组分最多 (占氢烃总量的85% 以上) , 其次是甲烷。

油中水分脱氢

充油设备内部有水受潮时, 油中水分和含湿杂质易形成“小桥”或者绝缘中含有气隙均能引起局部放电, 而产生氢气;同时水分在电场作用下的电解作用和水与铁的化学反应, 也可产生大量的氢气。

绝大部分充油电气设备, 容器底部都有不同程度的水存在, 产生水的原因是多方面的, 水的存在加速了金属的腐蚀。由于钢材本身含有杂质, 铁与杂质间存在电位差, 当水溶解了空气中二氧化碳, 或油中的少量低分子酸后, 便成了能够导电的溶液, 这种溶液与铁及其杂质构成了一个微小的原电池。其化学反应为:

阳极 (铁) :Fe+2e = Fe2+

阴极 (杂质) :2H﹢+2e=H2↑

溶液中反应即为:

铁失去电子生成Fe2+后, 与溶液中的OHˉ结合形成Fe (OH) 2, 吸附在铁表面的H﹢, 在阳极获得电子, 生成H, 放出氢气。

水与铁也可生成氧化铁。

因此, 进水受潮的设备里, 氢气在氢烃总量中所占的比例更高。

总结

氢气含量是色谱分析的主要指标, 在气体监测过程中, 应考虑到多方面的因素, 严格按规程规定做好监督, 加强状态检修, 做好设备缺陷管理, 有异常及时回馈信息, 查找原因, 尽早排除隐患, 采取措施以保证设备的安全运行。

对数据异常设备应加强监督力度, 多次对比数据增长情况, 以保证数据的准确性, 必要时请电科院配合做好数据的分析采集对比, 做到不误判断导致设备异常扩大。

针对35k V互感器数据异常较多, 设备自身安全稳定性也差, 需加强跟踪、及时处理排除设备隐患。

氢气含量 第3篇

1实验部分

1.1主要仪器及材料

岛津GC-14C气相色谱仪,配氢火焰检测器。

TDX-01碳分子筛[1]:60～80目。

1.2色谱条件

色谱柱 Φ 3 mm×1 m不锈钢柱,填充60～80目的TDX-01碳分子筛。氢化柱 Φ 3 mm×1 m不锈钢柱,填充镍触煤。柱箱温度70 ℃,检测室温度120 ℃,转化炉温度360 ℃。 载气(N2)流速30 mL·min-1,燃气(H2)40 mL·min-1,助燃气(AIR)300 mL·min-1。

1.3试验方法

将1 mL样品直接进气相色谱仪,以含有CO和CO2的标准气的标样用外标法进行定性,定量, 按标样浓度及峰高计算样品中CO和CO2的含量。

2结果与讨论

2.1转化炉温度对测定结果的影响

一定的催化剂都有其最适宜的反应温度,转化温度对转化率起重要的作用。本方法考察了不同转化温度下的转化率。试验结果见表1。由表1可见,转化温度为360 ℃ 时,转化率较高。

2.2氢氮比对测定结果的影响

在保持载气流速不变的情况下,调解氢气流速,得到不同氢气流速下CO和CO2的峰高,结果见表2。从表2可见,氢氮比影响火焰的组成和组分的响应,在最佳氢氮比时,不但灵敏度高,而且稳定性好。选择CO2峰最高时的H2流速较合适,即H2流速为40 mL·min-1。

2.3助燃气流量的影响

助燃气为转化过程提供氧,同时带走燃烧产物。当氢气、氮气流量固定时,随着助燃气流量的增加,响应值也随之增加,助燃气流量为300 mL·min-1时获得最佳响应值。

2.4气体纯度及杂质的影响

在分析过程中,要求氮气和氢气的化学组成和物理状态保持恒定[2]。若气体纯度不够,含有与样品相同或相近的杂质时,会产生空穴峰、负峰等给测定带来极大的误差[3]。同时氮气或氢气纯度不够,所含杂质对镍触煤催化剂也有较大影响,使催化剂活性降低,甚至不反应。 资料指出[4],色谱仪器噪音大,稳定时间长的原因,很大程度上与镍催化剂柱被水、氧、CO2等杂质污染、毒化有关。高温下大量氧存在可以使镍催化剂失效,低于250 ℃,CO2在镍催化剂柱上不能定量转化,并倒致CO生成羰基而检测不出。若有机物长时间在镍催化剂上停留,会产生积炭,也使催化剂中毒[5]。因此在整个分析过程中必须时刻保护好镍催化剂的活性。仪器升温前,先通氮气脱除柱子中的杂质;停气前,先将炉子降至室温。如发现柱子活性降低,要用高纯气活化,甚至更换镍触煤催化剂。

2.5回收率和精密度试验

分析别向5个已知样品中加入一定量的CO和CO2,进行回收率和精密度试验,所得结果分别见表3、表4。

由表3、表4可以看出CO平均回收率在97%以上,CO2平均回收率高于98%,方法准确可靠。精密度以5次测定结果的标准偏差和变异系数表示,均在允许范围内,测定结果有较好的重复性。

3结论

本方法用外标法定量,分析速度快,重复性好,测定结果准确可靠,成功的运用于制氢装置生产的工业氢气中微量CO和CO2含量的测定。

摘要：用气相色谱法测定工业氢气中微量CO和CO2的含量,考察了转化温度、氢氮比、助燃气流量等诸因素对测定结果的影响。试验表明,方法有较高的灵敏度及准确度,适合工业氢气中微量CO及CO2的控制分析。

关键词：工业氢气,色谱法,一氧化碳,二氧化碳,测定

参考文献

[1]顾惠祥,阎宝石.气相色谱实用手册(第2版)[M].北京:化学工业出版社,1990:99.

[2]A.T.Blacles.J.Chromatogr.Sci.,1976,14(1):45.

[3]Armond.T.American Laboratory,may,1976,32:625.

[4]Horst Hachenberg,Industrical Gas chromatogr.Trace Aanlysis,P.68.Heyoer&Son Ltd.,1973.