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电化学气体分析仪的应用分析!

2020-03-27

电化学气体分析仪具有小型、轻便、快捷等优点在我国应用较多。但国内传感器制作技术有限大部分仍需进口传感器使用成本较大。实际使用中电化学仪器还会普遍存在取样流量、气体交叉干扰以及前处理等方面的问题。

取样流量对电化学仪器的影响

采用电化学传感器设计的烟气分析仪不论是国产仪器还是国外进口仪器在使用过程中经常碰到“测不准”问题,即在实验室测试标准气体是好的到了现场却测不准。这是因为电化学传感器对流速的变化极为敏感。通常电化学类烟气分析仪的测试读数与采气流速呈“正相关”。

HJ/T 57-2000《固定污染源排气中二氧化硫的测定 定电位电解法》标准特别强调:“采气流速的变化直接影响仪器的测试读数”。

国家环境监测总站《火力发电业建设项目竣工环境保护验收监测技术规范》中也写道:“定电位电解法监测仪器对采样流量要求甚严监测数据的显示与采样流量的变化成正比当仪器采样流量减小时(例如烟道负压大于仪器抗负压能力)监测数据明显变小。在使用时为了减少测定误差,仪器的工作流量应与标定(校准)时的流量相等”。

而烟道内烟气既有正压工况的也有负压工况的甚至存在压力忽大忽小的变化工况。极端情况下有些烟道还存在很大的负压(如宝钢烧结机头负压=20kPa)。针对大多数烟道负压的情况居多很多电化学烟气分析仪配置了大功率的取样气泵。这一措施仅能避免抽不出气的问题仍然改变不了“负压降低采气流速”的问题。因此不管你是大功率泵还是小功率泵只要烟道有负压检测示值一定偏低。换句话说只要你现场采气流速不等于实验室标定流速测试示值肯定不准。

而现场测试过程中流速对测量结果的影响往往难以暴露只有当测试数据明显偏离时才会引起注意。所以对仪器操作人员提出了较高的要求必须严格控制仪器标定和采样的流量尽量保持一致。

气体交叉干扰对电化学仪器的影响

电化学传感器通过设置不同的电极电位使得传感器对应某一特定气体敏感从而达到测定的目的。但对于电极电位相似的气体会产生交叉干扰。

实际的应用中燃油炉、燃气炉、水泥厂的监测过程中会出现SO2、NO测定值明显偏低或检测无的情况主要是因为排放烟气中NO2的干扰原因。而在测定锅炉、水泥窑、烧结机烟气时往往会出现SO2测定值明显偏大的情况主要是因为排放烟气中CO的干扰原因。

虽然这些气体的交叉干扰已知但由于干扰值的非线性和非重复性电化学仪器也无法对干扰值进行有效补偿。所以当监测数据异常时还必须选用其他测试方法重新测试。

预处理对电化学仪器的影响

电化学仪器的前处理普遍比较简单主要由取样探针、取样管和过滤器组成。

一般在不采用湿法脱硫的烟道气的含湿量不超过3% ,而采用湿法脱硫后的烟气含湿量往往大于5%,如果脱硫设备脱水不好, 烟气含湿量可高达12%。高含湿量的烟气进入取样管路后,由于温度下降超过露点温度, 取样管路将产生冷凝水,并会吸收一部分烟气中的SO2 , 导致进入传感器的SO2 浓度降低,造成监测结果出现负偏差甚至无。

也有少数高端的电化学仪器采用了加热探针、伴热管路以及冷凝除水的前处理系统来避免冷凝水对SO2的影响但成本过高不利于推广。

长期使用仪器后由于烟气湿度的影响在电化学传感器的渗透膜表面会形成结露水;结露水会影响气体分子的渗透从而导致测量结果偏低甚至测试不到目标污染物。所以电化学仪器每次使用前应抽取一段时间干燥清洁的空气吹扫传感器以保证测量准确。

此外电化学传感器使用寿命有限在超过量程测试时还容易出现“中毒”现象导致传感器失效。基于这些原因便携电化学气体分析仪的使用范围受到了一定的限制尤其在类似背景气体复杂、高湿低浓度的测试条件下已经不能满足监测或比对的要求。

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