Hay dos caminos principales para calcular el potencial de carbono: el método CO + O₂ utiliza la sonda de oxígeno mV (convertida a presión parcial de oxígeno), la temperatura y el CO% para calcular el potencial del carbono. Tiene una respuesta rápida y es adecuado para el control de circuito cerrado; el método CO + CO₂ utiliza el CO, CO₂ y la temperatura medida por el analizador de infrarrojos para calcular el CO. El CO es un valor medido real y tiene fuertes capacidades de diagnóstico, pero requiere muestreo y calibración. Ambos se basan en la actividad del carbono y las reacciones de equilibrio. La parte 3 de la norma alemana DIN 17022 da ideas de cálculo relevantes. Gos Control CARBMATETM-18 admite ambos métodos de cálculo.
- CO + O₂ método: sonda de oxígeno mV + temperatura + CO%
- Método CO+CO₂: medición infrarroja de CO, CO₂ + temperatura
- Ambos convierten el potencial de carbono a partir de la actividad de carbono
- La desviación entre el valor establecido de CO% y el valor real es la principal fuente de error en el método de CO + O₂
- Se pueden realizar cálculos bidireccionales para verificar entre sí
Base teórica: actividad del carbono
El núcleo del cálculo del potencial de carbono es la actividad de carbono aC. De acuerdo con la reacción límite 2CO ⇌ [C] + CO₂, en equilibrio:
aC = K₁(T) × p(CO)2 / p(CO₂)
K₁ es una constante de equilibrio que depende de la temperatura. En base a la relación entre la actividad del carbono y el contenido de carbono en la austenita, aC se puede convertir en potencial de carbono CP. La tercera parte de la norma DIN 17022 proporciona la ecuación de correlación entre la transferencia de carbono y el cálculo del potencial de carbono.
A través del equilibrio entre CO, CO₂ y O₂ (2CO + O₂) ⇌ 2CO2), el CO₂ puede ser reemplazado por presión parcial de oxígeno, y se obtiene la fórmula de cálculo basada en la sonda de oxígeno.
Método 1: Método CO+O₂ (sonda de oxígeno)
entrar: Sonda de oxígeno mV, temperatura, CO% (generalmente valor establecido)
proceso: mV → Presión parcial de oxígeno (ecuación de Nernst) → Combinado con CO% para encontrar actividad de carbono → Potencial de carbono
ventaja: Medición in situ, respuesta rápida, adecuada para bucle cerrado en tiempo real; limitaciones: CO% es principalmente el valor establecido. Si el CO real se desvía (tal como fluctuaciones de CO en una atmósfera de nitrógeno-metanol), los resultados calculados estarán sesgados.
Método 2: método CO + CO₂ (análisis infrarrojo)
entrar: Analizador infrarrojo medido CO%, CO₂%, temperatura
proceso: CO, CO₂ → Actividad de carbono → Potencial de carbono
ventajaCO es el valor real medido; CH₄ se puede medir al mismo tiempo para determinar si la atmósfera está cerca del equilibrio; limitacionesSe requiere muestreo (con retraso) y calibración de gas estándar regularmente; los requisitos de resolución son altos cuando el contenido de CO₂ es muy bajo.
Comparación de dos métodos
| Dimensiones | CO+O₂ | CO+CO₂ |
|---|---|---|
| sensor | Sonda de oxígeno | Analizador infrarrojo |
| Velocidad de respuesta | rápido | Más lento (retraso de muestreo) |
| CO% fuente | En su mayoría ajustes | Medición real |
| Capacidad de diagnóstico | limitado | Fuerte (se puede medir con CH₄) |
| mantener | La sonda quema carbón, reemplazar | Sistema de muestreo, calibración regular |
| Usos típicos | control de bucle cerrado | Calibración, diagnóstico, y también se puede utilizar para el control |
Mejores prácticas para combinar
- La sonda de oxígeno es responsable del control de circuito cerrado;
- El analizador de infrarrojos realmente mide CO y lo escribe de nuevo en el controlador (o se utiliza para corregir el valor establecido de CO);
- Se muestran dos canales de potencial de carbono al mismo tiempo, y se emite una alarma cuando la desviación supera el umbral;
- Utilice láminas de carbono fijo o resistencias de alambre caliente para calibrar regularmente y corregir los factores de proceso.
Preguntas frecuentes
¿Cuál debe ser el valor de ajuste de CO en el controlador?
El valor medido de CO de la atmósfera real debe usarse como base, no el valor teórico. El gas endotérmico generalmente está cerca del 20% (materia prima de gas natural). El nitrógeno-metanol cambia con la relación y la temperatura. Se recomienda usar un analizador para medirlo y configurarlo.
¿Qué debo hacer si el potencial de carbono calculado por los dos métodos es inconsistente?
Primero confirme la calibración del analizador y el estado de la sonda, y luego verifique si el valor de ajuste de CO es preciso y si el CH₄ en la atmósfera es demasiado alto. Cuando la desviación es estable, se puede corregir por factores de proceso.
¿Se puede usar H₂O para calcular el potencial de carbono?
Sí, basado en la reacción del gas de agua, el punto de rocío (H₂O), H₂ y CO se utilizan para calcular el potencial de carbono. Este es el principio del método de control del punto de rocío, que se utiliza comúnmente en generadores y algunos hornos.