目前市场上的烟气分析仪气体传感器多为电化学式气体传感器。
电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作:
将待测气体经过多级烟气过滤器进入传感器室,经由渗透膜进入电解槽;
使在电解液中被扩散吸收的气体在规定的氧化电位下进行电位点解,根据耗用的电解电流求出其气体的浓度。
电化学气体传感器性能比较稳定,寿命较长,耗电小,对气体的响应快,工作环境温度较宽,体积小、操作简单、携带方便等优点;
所以,目前在烟气分析仪中,电化学气体传感器占有很重要的地位。
便携式烟气分析仪在锅炉热效率测试的应用
工业锅炉普遍热效率低,污染指数高,而且量大面广,是公认的耗能大户。
影响锅炉热效率的参数有排烟处O2含量、CO含量、排烟温度,炉体外表温度,过量空气系数,炉渣、漏煤、飞灰的含碳量等。
烟气分析仪能够准确、直观的检测排烟处O2、CO等气体含量,通过检测可以及时发现锅炉运行中存在的问题,提供科学数据;
并通过设备整改和操作调整,可以有效地提高锅炉的运行质量,节省燃料消耗,减少有害气体的排放,实现节能降耗、减排的目的。
分析影响便携式烟气分析仪在锅炉能效测试中准确性的因素
为了保证烟气分析仪数据的准确,可靠,需要对仪器设备检测能力进行综合评价;
例如加强规范仪器的溯源管理、测量不确定度评定、仪器的正确操作等。
便携式烟气分析仪的溯源是保证测试结果准确的前提
电化学气体传感器大都以水溶液作为电解液,电解质的蒸发或污染,会导致传感器信号下降;
在经长时间使用后,传感器灵敏度、重复性随着时间的推移不断下降,大量的烟尘、水汽会影响烟气分析仪的精度,一般电化学传感器的寿命2年左右;
因此根据JJG968-2002《烟气分析仪》检定规程定期对烟气分析仪示值误差、重复性、响应时间及稳定性等各参数进行自校或送校,以保持仪器原有准确度,减少测试中仪器本身带来的误差。
测量气体成分的流程分析仪表。在很多生产过程中,特别是在存在化学反应的生产过程中,仅仅根据温度、压力、流量等物理参数进行自动控制常常是不够的。
由于被分析气体的千差万别和分析原理的多种多样,气体分析仪的种类繁多。常用的有热导式气体分析仪、电化学式气体分析仪和红外线吸收式分析仪等。
原理
主要利用气体传感器来检测环境中存在的气体种类,气体传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器。
一般认为,气体传感器的定义是以检测目标为分类基础的,也就是说,凡是用于检测气体成份和浓度的传感器都称作气体传感器,不管它是用物理方法,还是用化学方法。
比如,检测气体流量的传感器不被看作气体传感器,但是热导式气体分析仪却属于重要的气体传感器,尽管它们有时使用大体一致的检测原理。
种类
热导式
一种物理类的气体分析仪表。它根据不同气体具有不同热传导能力的原理,通过测定混合气体导热系数来推算其中某些组分的含量。
这种分析仪表简单可靠,适用的气体种类较多,是一种基本的分析仪表。但直接测量气体的导热系数比较困难,所以实际上常把气体导热系数的变化转换为电阻的变化,再用电桥来测定。
热导式气体分析仪的热敏元件主要有半导体敏感元件和金属电阻丝两类。半导体敏感元件体积小、热惯性小,电阻温度系数大,所以灵敏度高,时间滞后小。
在铂线圈上烧结珠形金属氧化物作为敏感元件,再在内电阻、发热量均相等的同样铂线圈上绕结对气体无反应的材料作为补偿用元件。
这两种元件作为两臂构成电桥电路,即是测量回路。半导体金属氧化物敏感元件吸附被测气体时,电导率和热导率即发生变化,元件的散热状态也随之变化。
元件温度变化使铂线圈的电阻变化,电桥遂有一不平衡电压输出,据此可检测气体的浓度。热导式气体分析仪的应用范围很广,除通常用来分析氢气、氨气、二氧化碳、二氧化硫和低浓度可燃性气体含量外,还可作为色谱分析仪中的检测器用以分析其他成分。
热磁式
热磁式氧分析仪
其原理是利用烟气组分中氧气的磁化率特别高这一物理特性来测定烟气中含氧量。氧气为顺磁性气体(气体能被磁场所吸引的称为顺磁性气体),在不均匀磁场中受到吸引而流向磁场较强处。
在该处设有加热丝,使此处氧的温度升高而磁化率下降,因而磁场吸引力减小,受后面磁化率较高的未被加热的氧气分子推挤而排出磁场,由此造成"热磁对流"或"磁风"现象。
在一定的气样压力、温度和流量下,通过测量磁风大小就可测得气样中氧气含量。
由于热敏元件(铂丝)既作为不平衡电桥的两个桥臂电阻,又作为加热电阻丝,在磁风的作用下出现温度梯度,即进气侧桥臂的温度低于出气侧桥臂的温度。不平衡电桥将随着气样中氧气含量的不同,输出相应的电压值。
热磁式氧分析仪具有结构简单、便于制造和调整等优点。
电化学式
一种化学类的气体分析仪表。它根据化学反应所引起的离子量的变化或电流变化来测量气体成分。为了提高选择性,防止测量电极表面沾污和保持电解液性能,一般采用隔膜结构。
常用的电化学式分析仪有定电位电解式和伽伐尼电池式两种。
定电位电解式分析仪的工作原理是在电极上施加特定电位,被测气体在电极表面就产生电解作用,只要测量加在电极上的电位,即可确定被测气体特有的电解电位,从而使仪表具有选择识别被测气体的能力。
伽伐尼电池式分析仪是将透过隔膜而扩散到电解液中的被测气体电解,测量所形成的电解电流,就能确定被测气体的浓度。
通过选择不同的电极材料和电解液来改变电极表面的内部电压从而实现对具有不同电解电位的气体的选择性。