一种烟气成份浓度快速测试方法和测试仪器技术

本发明专利技术公开了一种烟气成份浓度快速测试方法和测试仪器，属于大气污染防治技术领域。本发明专利技术的测试仪器包括封装有传感器的测试单元、连接单元、控制单元和数据处理单元；所述测试单元经所述连接单元与所述控制单元连接；所述控制单元通过无线传输模块或数据线与所述数据处理单元连接。本发明专利技术的方法为：将校准后的测试仪器的传感器插入到被测烟道内，获取测试结果。与现有技术相比，本发明专利技术测试结果的准确性得到大大提高，同时测试速度快，具有广泛的市场前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种烟气排放测试方法及仪器，特别涉及的是一种烟气成份浓度快速测试方法和测试仪器，属于大气污染防治

技术介绍
电厂锅炉、工业窑炉、供暖锅炉等污染源的烟气排放是我国大部地区环境大气污 染的主要源头，其中的二氧化硫(S02)和氮氧化物(N0X)是主要污染因子。世界大部分国家 都对其进行控制和监测。在我国，除了固定安装在锅炉排放口的在线连续烟气监测仪外，便 携式烟气成分直读监测仪是各个环保监测、环境监理以及烟气排放控制设备安装调试的主 要检测工具。现有仪器的基本工作方式都是抽气泵将烟气从烟道中抽取到在烟道外的电化 学传感器分析部分，对烟气中的二氧化硫、氮氧化物等进行分析。 最常用于烟气测试的电化学传感器是定电位电解式气体传感器，其工作原理是 使电极与电解质溶液的界面保持一定电位进行电解，通过改变其设定电位，有选择地使气 体进行氧化或还原，从而能定量检测各种气体。其结构是在一个塑料制成的筒状池体内安 装工作电极、对电极和参比电极，在电极之间充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在 顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于 工作状态。气体在电解质内的工作电极发生氧化或还原反应，在对电极发生还原或氧化反 应，电极的平衡电位发生变化，变化值与气体浓度成正比。 因为电化学传感器具有价格低、体积小、反应速度快和线性好的特点，采用电化学 传感器的泵吸式烟气分析仪是目前被使用最广泛的烟气测试工具。常用电化学传感器烟气 分析仪器的结构见附图1。 在实际进行烟气测量的过程中，烟气排放温度一定高于环境温度，如果不加处理， 烟气通过暴露在环境空气中的仪器导气管后，烟气中的气态水蒸气由于露点降低形成水 珠，附着在导气管壁上，从而形成冷凝水。由于气态二氧化硫和氮氧化物是易溶于水的物 质，烟气中的这些成分会被部分溶解进冷凝水中，在到达传感器之前就损失了 一部分。特别 是二氧化硫是极易溶于水的，1单位体积的水能够溶解40单位体积的二氧化硫，对分析结 果的准确性产生严重影响。因此，国内外众多烟气分析仪生产厂对此问题进行了研究，并推 出了各自的烟气预处理器对烟气在进入仪器分析部分前进行脱水处理，以降低仪器采样管 路中冷凝水的产生，减少烟气中二氧化硫和氮氧化物的损失。 目前在使用的众多型号品牌的烟气预处理器主要是采用半导体或压縮机对烟气 进行快速制冷进而进行气、水分离的方法。基本原理是冷凝器将烟气快速制冷到rc 3t:，形成的冷凝水经特殊通道向下排出，气体向上通过另外制冷器出口通道进入仪器分析部分。因为通常仪器的工作环境温度都高于制冷器的出口温度，这样烟气就不易在制冷器 后部的管路中形成冷凝水。相对于没有对烟气进行处理的直接采样烟气分析仪，使用冷凝 脱水预处理器的分析仪可以在一定程度上减少冷凝水对烟气中二氧化硫和氮氧化物气体 的溶解损失，虽然在一定程度上提高了二氧化硫和氮氧化物的分析准确度，但是增加了设备的生产成本和复杂性。见附图2和附图3。 近年来我国对烟气中二氧化硫排放制定了日益严格的控制标准，北京市政府甚至 制定了更严格的标准新建、改建和扩建锅炉二氧化硫排放浓度极限值仅为20mg/m3。严格 的烟气排放标准，促使锅炉运营企业采取各种措施降低烟气中二氧化硫的浓度。湿法脱硫 是目前在我国被最广泛采用的降低烟气排放中二氧化硫的方法。锅炉烟气通过湿法脱硫设 备后，其温度降低而湿度增高(通常烟气温度和露点温度都在70摄氏度以下，)，烟气中二 氧化硫的含量大大降低，通常只有30mg/m3以下。即使使用带有制冷脱水预处理器的便携 式烟气分析仪对这些锅炉的烟气排放进行监测，分析结果经常出现仪器读数为0mg/m3或 是只有几个mg/m3的情况。但是根据燃料含硫量分析以及脱硫装置的脱硫效率计算，烟气 中的二氧化硫浓度都应该大大高于仪器的监测结果。因此目前的测试设备和测试方法存在 很大的局限性。 对此，本专利技术创作人对以下两方面进行了详细的研究和大量现场实验。 第一、通过调查分析大量现场烟气二氧化硫测试结果为零或极低的记录中发现，由于采用湿法脱硫采用的是往脱硫塔内喷入大量含有碱性脱硫剂的水雾，这样在降低二氧化硫的同时也把烟道温度降低了，为了脱硫烟道内必须有液体的水存在，以便将二氧化硫溶解在液体的水中，这就保证烟道温度是低于IO(TC，同时烟道的湿度是接近露点。经大量现场测量数据证明绝大部分(99%以上)湿法脱硫测试点的烟气温度小于80摄氏度，在这些测试中，很多也使用了快速制冷器脱水烟气处理器以减少冷凝水对二氧化硫的损失，但是仪器的二氧化硫分析结果并没有提高，还是远远低于合理的计算值。 第二、通过对半导体制和压縮机制冷脱水处理器工作状态通过低浓度二氧化硫气体结果分析，很少的冷凝水产生都将在影响低浓度二氧化硫的分析结果。实验步骤如下 1)选用一台安装了二氧化硫电化学传感器的烟气分析仪，在洁净的环境空气中开机并完成零点校准。此时，仪器二氧化硫度数显示为Oppm。 2)选用一瓶内装有浓度为9ppm二氧化硫标准气的钢瓶，用聚四氟乙烯导管连接钢瓶气阀出口和仪器进气口 ，对仪器进行标定后，仪器显二氧化硫度数为9ppm。 3)关闭气瓶气阀，断开气瓶与仪器的导气管，仪器抽取环境空气，二氧化硫读数逐渐回到Oppm。 4)用聚四氟乙烯导管连接带有二氧化硫电化学传感器的烟气分析仪和制冷脱水处理器，打开仪器并开启处理器。此时仪器采气泵将环境空气通过脱水处理器抽到仪器传感器分析单元，仪器二氧化硫显示读数结果为Oppm。经过一段时间，处理器的制冷器壁上有冷凝水雾滴产生。马上用导气管连接处理器进气口和上述气瓶，打开气阀，此时仪器气泵抽的是9ppm的二氧化硫标准气体。仪器二氧化硫读数为O卯m。这种读数为O卯m的情况会保持5分钟以上，随之冷凝器壁上的水滴消失，度数才慢慢上升到9ppm。 以上研究结果说明，很少的冷凝水都会对二氧化硫有吸收，但采用制冷器脱水原理的烟气处理器进行烟气处理过程中，烟气中二氧化硫和氮氧化物气体不可避免的在冷凝器中共存，这样就不可避免的造成气体的溶解损失，特别是当烟道气体浓度低的时候造成测结果为零。因此，采用对烟气抽取后制冷脱水的方法不能有效地解决二氧化硫在测试中的损失，不能保证仪器对烟气中低浓度二氧化硫浓度测试的准确。 为了解决上述问题，本专利技术专利创作人经过长期研究和实验，开发出能够根本解决以上问题的烟气分析仪及测试方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种烟气成份浓度快速测试方法和测试仪器，可以直接、快 速和准确地分析出高湿度烟气中的二氧化硫、氮氧化物等污染物的浓度，不受烟气湿度的 影响。本专利技术是基于对烟道温度湿度的充分研究理解，及对高湿烟气测量问题的长期现场 测试和观察所得出。为了实现上述目的，本专利技术的方法为采用将测量烟气成分浓度的电化学传感器 直接放置于烟道内，使其直接接触烟气，从而从根本上解决烟气抽取法中冷凝水吸附二氧 化硫等气体的问题，本专利技术根据直接放置于烟道中的传感器的输出电信号随烟气中的气体 浓度的高低而变化，通过信号放大传输和A/D转换，得出分析结果。 本专利技术的技术方案为 —种烟气成份浓度快速测试仪器，其特征在于包括封装有传感器的测试单元、连 接单元、控制单元和数据处理单元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟气成份浓度快速测试仪器，其特征在于包括封装有传感器的测试单元、连接单元、控制单元和数据处理单元；所述测试单元经所述连接单元与所述控制单元连接；所述控制单元通过无线传输模块或数据线与所述数据处理单元连接。

【技术特征摘要】
一种烟气成份浓度快速测试仪器，其特征在于包括封装有传感器的测试单元、连接单元、控制单元和数据处理单元；所述测试单元经所述连接单元与所述控制单元连接；所述控制单元通过无线传输模块或数据线与所述数据处理单元连接。2. 如权利要求1所述的测试仪器，其特征在于所述测试单元具有一层保护罩，所述保 护罩内部封装有若干传感器；所述保护罩上开有进气孔。3. 如权利要求2所述的测试仪器，其特征在于所述测试单元为一腔体，所述腔体的一 端面为密封盖，另一端面通过接头与所述连接单元连接；所述腔体为圆柱状腔体。4. 如权利要求3所述的测试仪器，其特征在于所述传感器依次垂直或平行于圆柱壁进 行固定封装，每一所述传感器位于一传感器室内，所述传感器室设有进气孔。5. 如权利要求1或4所述的测试仪器，其特征在于所述传感器为电...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼竞晖，张万山，
申请(专利权)人：楼竞晖，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]