預(yù)處理對(duì)電化學(xué)儀器的影響

電化學(xué)儀器的前處理普遍比較簡(jiǎn)單，主要由取樣探針、取樣管和過(guò)濾器組成，一般在不采用濕法脫硫的煙道氣的含濕量不超過(guò)3% ,而采用濕法脫硫后的煙氣含濕量往往大于5%,如果脫硫設(shè)備脫水不好,煙氣含濕量可高達(dá)12%。高含濕量的煙氣進(jìn)入取樣管路后,由于溫度下降超過(guò)露點(diǎn)溫度,取樣管路將產(chǎn)生冷凝水,并會(huì)吸收一部分煙氣中的SO2,導(dǎo)致進(jìn)入傳感器的SO2濃度降低,造成監(jiān)測(cè)結(jié)果出現(xiàn)負(fù)偏差甚至無(wú)。也有少數(shù)高端的電化學(xué)儀器采用了加熱探針、伴熱管路以及冷凝除水的前處理系統(tǒng)來(lái)避免冷凝水對(duì)SO2的影響，但成本過(guò)高，不利于推廣。長(zhǎng)期使用儀器后，由于煙氣濕度的影響，在電化學(xué)傳感器的滲透膜表面會(huì)形成結(jié)露水；結(jié)露水會(huì)影響氣體分子的滲透，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果偏低，甚至測(cè)試不到目標(biāo)污染物。所以電化學(xué)儀器每次使用前應(yīng)抽取一段時(shí)間干燥清潔的空氣吹掃傳感器，以保證測(cè)量準(zhǔn)確。此外，電化學(xué)傳感器使用壽命有限，在超過(guò)量程測(cè)試時(shí)還容易出現(xiàn)“中毒”現(xiàn)象，導(dǎo)致傳感器失效。基于這些原因，便攜電化學(xué)煙氣分析儀的使用范圍受到了一定的限制，尤其在類似背景氣體復(fù)雜、高濕低濃度的測(cè)試條件下，已經(jīng)不能滿足監(jiān)測(cè)或比對(duì)的要求。

紅外分析儀的應(yīng)用分析

紅外原理的氣體分析儀在污染源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上的廣泛應(yīng)用，已經(jīng)替代了電化學(xué)原理的儀器。隨著國(guó)內(nèi)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的紅外技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功，使得便攜式紅外煙氣分析儀的普及成為了必然的趨勢(shì)。

紅外分析儀具有抗干擾能力強(qiáng)、受流量影響小、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，克服了電化學(xué)分析儀在應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題。但在實(shí)際中還需要考慮以下因素的影響。

水分對(duì)紅外儀器的影響

由于煙氣排放中的水分，尤其是氣態(tài)水是影響二氧化硫和氮氧化物測(cè)定的主要干擾物（參考圖，SO2、NO、H2O紅外吸收光譜圖），直接影響了儀器的測(cè)量精度。這也是為什么部分紅外氣體分析儀在實(shí)驗(yàn)室條件下使用標(biāo)準(zhǔn)氣檢定時(shí)合格，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試卻達(dá)不到要求的主要原因。

SO2、NO、H2O紅外吸收光譜

雖然便攜紅外分析儀大多采用了加熱取樣、冷干脫水的預(yù)處理方法，以防止水分冷凝和氣態(tài)水分干擾。但事實(shí)上煙氣中的水分無(wú)法完全去除，而且由于排放工況的變化和冷凝效率的原因，冷凝器的出口露點(diǎn)往往也存在波動(dòng)。在高濕低濃度條件下，水分的干擾甚至超過(guò)了儀器本身的測(cè)量誤差，干擾誤差尤為明顯。

消除水分干擾誤差的方法通常有兩種：一是采用脫水裝置，二是設(shè)置水分傳感器并進(jìn)行軟件補(bǔ)償。采用脫水裝置的方法有采用高效干燥劑如無(wú)水高氯酸鎂，或者采用NAFION膜式干燥管。其主要問(wèn)題在于需要經(jīng)常更換，人為增加了運(yùn)行維護(hù)成本。儀器生產(chǎn)廠家也有可能在檢定時(shí)使用脫水裝置，但是在運(yùn)行時(shí)為減少運(yùn)行費(fèi)用不采用該裝置，造成實(shí)際運(yùn)行中的性能改變，導(dǎo)致儀器監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不確定度增加。

采用水分傳感器和軟件補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ话阒恍拚泓c(diǎn)的水分干擾，且低端的分辨率較低。對(duì)于同時(shí)含水和含SO2,NO的氣體的修正精度很差。此外對(duì)于NO分析儀，由于在相同的氣室長(zhǎng)度下，NO的分辨率低于H2O的分辨率，采用水分傳感器修正的方法對(duì)NO測(cè)定會(huì)造成很大的系統(tǒng)誤差。

*新的測(cè)試技術(shù)是在在傳統(tǒng)微流紅外傳感器的基礎(chǔ)上增加了特殊調(diào)水機(jī)構(gòu)。它是通過(guò)將不同溫度下的飽和空氣依次通入紅外傳感器，通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)水機(jī)構(gòu)，使得含有非冷凝水的氣體與零氣的信號(hào)一致，通過(guò)硬件調(diào)節(jié)及軟件線性修正，可*大限度消除H2O（氣）對(duì)SO2、NO的干擾。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，通過(guò)該方法調(diào)節(jié)后的傳感器可以滿足各種水分含量條件下的水分干擾消除，干擾的程度可控制在5ppm以內(nèi)。

為滿足類似高濕低濃度的測(cè)試條件，便攜紅外煙氣分析儀應(yīng)*大限度降低水分（氣）干擾的影響，以提高實(shí)際測(cè)試精度。

HC化合物對(duì)紅外儀器的影響

除了水分干擾以外，碳?xì)浠衔铮缃够瘡S排放的氣態(tài)污染物中存在未燃盡的CH4、C2H6、C2H4等對(duì)于SO2的測(cè)量結(jié)果會(huì)存在很大干擾。

針對(duì)可能對(duì)SO2測(cè)定產(chǎn)生的干擾，在紅外微流傳感器的前端設(shè)置可專門(mén)吸收HC波長(zhǎng)的氣體吸收過(guò)濾室，*大限度消除大部分HC化合物對(duì)SO2測(cè)量結(jié)果的影響。

在排放的碳?xì)浠衔锝M成復(fù)雜的特殊條件下，如果需要完全消除HC對(duì)SO2的影響，還可以考慮在煙氣流路中增加HC物理化學(xué)過(guò)濾器，以保證實(shí)際測(cè)試的精度。

測(cè)試分辨率對(duì)紅外儀器的影響

隨著污染物治理的加強(qiáng)，大量脫硫、脫硝裝置得以應(yīng)用，污染物實(shí)際的排放濃度也越來(lái)越小。這對(duì)便攜紅外煙氣分析儀的測(cè)試分辨率也提出了更高的要求。

很多儀器為提高零點(diǎn)穩(wěn)定性，會(huì)采用不同的算法，以保證減小零點(diǎn)的波動(dòng)；還有如前所述，為了補(bǔ)償水分的干擾影響，也會(huì)采用零點(diǎn)補(bǔ)償方式。這樣的直接結(jié)果*是在進(jìn)行零點(diǎn)附近的低濃度測(cè)試時(shí)儀器沒(méi)有反應(yīng)。

結(jié)論

煙氣分析儀在實(shí)際應(yīng)用中反映的流速、干擾、水分冷凝等問(wèn)題已經(jīng)能夠明顯限制了其在監(jiān)測(cè)和比對(duì)測(cè)試中的應(yīng)用。采用紅外原理的便攜煙氣分析儀克服了電化學(xué)儀器的主要缺點(diǎn)，開(kāi)始逐漸取代電化學(xué)儀器。為了解決紅外測(cè)試在應(yīng)用中的問(wèn)題，便攜紅外煙氣分析儀還應(yīng)該解決水分干擾、HC干擾以及高分辨率等問(wèn)題，以提高便攜紅外煙氣分析儀的適用性，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。