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教你一招:電化學(xué)類煙氣分析儀如何避免現(xiàn)場“測不準(zhǔn)”等問題

日期:2018-09-21 信息來源:本站

電化學(xué)類煙氣分析儀的測試讀數(shù)與采氣流速呈“正相關(guān)”,凡是做不到“現(xiàn)場采氣流速=實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定流速”的分析儀,都不能保證現(xiàn)場測試準(zhǔn)確性!不幸的是,縱觀國內(nèi)外此類儀器,大都做不到這一點(diǎn)。


采用“定電位電解法”(電化學(xué)傳感器)設(shè)計(jì)的煙氣分析儀,不論是國產(chǎn)儀器,還是國外進(jìn)口儀器,在使用過程中經(jīng)常碰到“測不準(zhǔn)”問題,即:在實(shí)驗(yàn)室測試標(biāo)準(zhǔn)氣體是好的,到了現(xiàn)場卻測不準(zhǔn)。而這一問題,在實(shí)際使用中難以暴露。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室的標(biāo)氣濃度是已知的,而現(xiàn)場煙氣待測的某種氣體濃度是未知的。測出的示值究竟是準(zhǔn)確、還是偏高或偏低,在沒有其它方法作對比的情況下,不得而知。


結(jié)合現(xiàn)場跟蹤測試對比與理論分析,影響現(xiàn)場測試準(zhǔn)確性的主要有兩大癥結(jié):

1、煙道正壓使采氣流速增大

     煙道負(fù)壓使采氣流速降低


2、煙塵堵塞使采氣流速降低


這兩大癥結(jié),都是與儀器現(xiàn)場采氣流速直接相關(guān)。


這兩個(gè)影響測試的因素,在實(shí)驗(yàn)室是難以模擬的:實(shí)驗(yàn)室提供的是正壓氣體(無氣袋過渡)或零壓氣體(氣袋過渡),而煙道內(nèi)煙氣,不是正壓,就是負(fù)壓;而且往往忽大忽小。極端情況下,有些煙道還存在很大的負(fù)壓(如寶鋼燒結(jié)機(jī)頭負(fù)壓=20kPa)。實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)氣純凈而無灰塵,而現(xiàn)場煙氣往往存在濃度不一的灰塵,總會程度不一地堵塞濾塵材料,增大采氣管路阻力。


國家環(huán)保總局HJ/T 57-2000標(biāo)準(zhǔn)特別強(qiáng)調(diào):“采氣流速的變化直接影響儀器的測試讀數(shù)”。


國家環(huán)境監(jiān)測總站《火力發(fā)電業(yè)建設(shè)項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中也寫道:“定電位電解法監(jiān)測儀器對采樣流量要求甚嚴(yán),監(jiān)測數(shù)據(jù)的顯示與采樣流量的變化成正比,當(dāng)儀器采樣流量減小時(shí)(例如煙道負(fù)壓大于儀器抗負(fù)壓能力),監(jiān)測數(shù)據(jù)明顯變小。在使用時(shí)為了減少測定誤差,儀器的工作流量應(yīng)與標(biāo)定(校準(zhǔn))時(shí)的流量相等”。


為什么采氣流速的變化直接影響儀器的測試讀數(shù)?


因?yàn)殡娀瘜W(xué)傳感器對流速變化極為敏感,電化學(xué)類煙氣分析儀通過采樣槍從煙道抽取煙氣,經(jīng)冷凝脫水后,勻速流經(jīng)各個(gè)電化學(xué)傳感器。傳感器將所感受的不同氣體成分的濃度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)大小的電信號。


以二氧化硫?yàn)槔簾煔庵卸趸驍U(kuò)散通過傳感器滲透膜,進(jìn)入電解槽,在恒電位工作電極上發(fā)生氧化反應(yīng),由此產(chǎn)生極限擴(kuò)散電流i,在一定范圍內(nèi),其電流大小與二氧化硫濃度成正比,即:

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在規(guī)定工作條件下,電子轉(zhuǎn)移數(shù)Z、法拉第常數(shù)F、擴(kuò)散面積S、擴(kuò)散系數(shù)D和擴(kuò)散層厚度δ均為常數(shù),所以二氧化硫濃度C可由極限電流i來測定。

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對極限電流i進(jìn)行放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換后,送交單片計(jì)算機(jī)處理。


需指明的是:電子轉(zhuǎn)移數(shù)Z與流經(jīng)傳感器的流速V呈“正相關(guān)”關(guān)系,因此極限電流的大小,也與流速V呈“正相關(guān)”。國家環(huán)保總局HJ/T57-2000標(biāo)準(zhǔn)特別強(qiáng)調(diào):“采氣流速的變化直接影響儀器的測試讀數(shù)”。


在實(shí)驗(yàn)室,將已知濃度C的標(biāo)準(zhǔn)氣按恒定流速V抽送到傳感器,測得輸出電流I1,按下式計(jì)算出比例系數(shù)k并存儲在儀器內(nèi)。

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在現(xiàn)場,將未知濃度的煙道氣按在實(shí)驗(yàn)室相等的流速V抽送到傳感器,測得輸出電流I2。則煙道氣濃度:  x=k*I2  單片計(jì)算機(jī)按內(nèi)定的時(shí)間間隔(一般為1秒)采集并計(jì)算、顯示濃度值,然后按用戶預(yù)置的“采樣時(shí)段”計(jì)算、存儲平均值及相關(guān)數(shù)據(jù)。


正因?yàn)槿绱耍瑑x器在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定校準(zhǔn)之后,現(xiàn)場測試可能出現(xiàn)以下三種情況:

煙道正壓,使采氣流速增大,導(dǎo)致示值偏大

煙道負(fù)壓,使采氣流速降低,導(dǎo)致示值偏小

煙塵堵塞濾塵材料,增大采氣管路阻力,導(dǎo)致示值偏小


如何應(yīng)對這些在實(shí)驗(yàn)室難以模擬的實(shí)際情況?


針對國內(nèi)測試現(xiàn)場負(fù)壓居多的情況,不少國外儀器增大了抽氣泵的馬力,并在宣傳材料上強(qiáng)調(diào)“大功率泵”、“抗負(fù)壓xxkPa”。


例如某德國公司在新推出的系列煙氣分析儀中反復(fù)強(qiáng)調(diào)這一“特點(diǎn)”:

在產(chǎn)品1介紹中強(qiáng)調(diào):“大功率采樣氣泵,高負(fù)壓場合下正常工作”。

在產(chǎn)品2介紹中強(qiáng)調(diào):“配備大功率采樣氣泵,勝任大負(fù)壓的煙氣采樣”。

在產(chǎn)品3介紹中則描述:“抽力強(qiáng)勁,內(nèi)置兩個(gè)大功率氣泵,極限真空度可達(dá)-60kPa,煙道負(fù)壓為-15kPa時(shí)仍能正常工作”、“反應(yīng)迅速,大功率抽氣泵抽氣,確保傳感器接觸充分的煙氣,提高反應(yīng)速度”。


國內(nèi)同類儀器也有效仿。在一些煙氣分析儀招標(biāo)公告里,有些還做特別描述。例如某標(biāo)書寫到: “……煙氣分析儀主要配置:須配有高性能直流抽氣泵(當(dāng)阻力為20kPa,仍可達(dá)到0.7升/分),……”可見,采購者已經(jīng)意識到“抗負(fù)壓”問題。


殊不知,在煙氣檢測領(lǐng)域,“抗負(fù)壓xxkPa”是一個(gè)似是而非的指標(biāo)!加大泵抽力,可以保證在“xxkPa負(fù)壓”下還能抽出煙氣,但抽氣的流速卻大大低于同等情況下在實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定時(shí)的流速!這一措施僅能避免抽不出氣,仍然改變不了“負(fù)壓降低采氣流速”的問題。因此,不管你是大功率泵,還是小功率泵,只要煙道有負(fù)壓,檢測示值一定偏低。


其實(shí),采氣流速不在乎大、也不在乎小,關(guān)鍵是“現(xiàn)場采氣流速=實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定流速”換句話說,只要你現(xiàn)場采氣流速不等于實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定流速,測試示值肯定不準(zhǔn)。

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