便攜式煙氣分析儀的應用

     隨著我國對大氣污染防治的力度逐年加大，在國內已經逐漸建立起對污染物的排放監測網絡，連續污染物排放監測系統CEMS系統的安裝總數也接近兩萬套。如何有效保證監測系統的可靠運行，監測數據真實有效成為了環保和監測部門的重要關注點。

　　便攜式煙氣分析儀大量應用于監測系統的比對和校驗，以保證監測結果的可靠性。實際的應用中大多數監測系統已經采用了非分光紅外原理的氣體分析方法，但便攜式的煙氣分析儀仍然沿用電化學的測量原理。不同原理測試方法的相關性問題以及電化學原理儀器的抗干擾等問題已經在實際應用中凸顯出來，使用便攜紅外煙氣分析儀替代電化學儀器已經成為了監測比對方法的必然趨勢。

　　便攜式煙氣分析儀測量方法和原理

　　主流的煙氣分析儀大多采用電化學和非分光紅外的測試原理。電化學的儀器已經由進口儀器轉變為以國產儀器為主，但的應用儀器仍然是以德圖或凱恩為代表的進口儀器為主;紅外的儀器近年來隨著自主知識產權的紅外技術在國內逐漸推廣，也開始了批量國產化，并小型化，zui終實現在便攜煙氣分析儀中的應用。
  
         1、電化學測試原理
         電化學測試方法又稱為定電位電解法，是國家對二氧化硫的標準測定方法之一。其核心器件電化學傳感器的結構如圖1。

圖1   電化學傳感器的結構
        二氧化硫（SO2）擴散通過傳感器滲透膜，進入電解層，在恒電位工作電極上發生氧化反應；由此產生極限擴散電流，在一定范圍內，其電流大小與二氧化硫濃度成正比。
        電化學傳感器還可廣泛應用于一氧化氮、氯化氫、硫化氫等氣體的測定。由于傳感器的制作對工藝和材料的特殊要求，目前仍然主要依賴進口。

        2、非分光紅外測試原理
        非分光紅外氣體測試方法已經廣泛應用于工業過程和環境監測等領域。其核心部件紅外傳感器根據應用特點的不同，又可分為雙光束、微流、微音器等不同類型。固定污染源監測系統中大量使用的是微流紅外傳感器，可實現對二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳等主要污染物的測定。近年來，環保等相關部門也開始著手非分散紅外測定方法的標準制定，以規范測試方法的應用。紅外微流傳感器的結構如圖2。

圖2  微流紅外傳感器的結構
         微流紅外傳感器技術的工作原理為：紅外光源①發出的紅外光，經過切光器②調制頻率后，進入測量氣室④；由于二氧化硫等異種原子構成的分子對紅外光具有吸收特性，若測量氣室④中存在上述氣體，則進入測量氣室的部分紅外光會被吸收，未被吸收的紅外光進入檢測器⑤。檢測器⑤由前氣室、后氣室、微流傳感器⑥組成，前、后氣室充滿待測組分的氣體。在紅外光的作用下，檢測器前、后氣室中的氣體發生膨脹；由于存在膨脹差異，會導致前、后氣室之間產生微小的流量；微流傳感器⑥檢測到該流量后，產生交流電壓信號，信號經處理后得到氣體的濃度。

       3、 電化學分析儀的應用分析
        電化學分析儀具有小型、輕便、快捷等優點，在我國應用較多。但國內傳感器制作技術有限，大部分仍需進口傳感器，使用成本較大。實際使用中電化學儀器還會普遍存在取樣流量、氣體交叉干擾以及前處理等方面的問題。

        4、紅外分析儀的應用分析
        紅外原理的氣體分析儀在污染源監測系統上的廣泛應用，已經替代了電化學原理的儀器。隨著國內自主知識產權的紅外技術的開發成功，使得便攜式紅外煙氣分析儀的普及成為了必然的趨勢。
        紅外分析儀具有抗干擾能力強、受流量影響小、壽命長等特點，克服了電化學分析儀在應用中出現的問題。但在實際中還需要考慮水分、HC化合物和測試分辨率的影響。

       zui后，采用電化學原理的便攜煙氣分析儀在實際應用中反映的流速、干擾、水分冷凝等問題已經能夠明顯限制了其在監測和比對測試中的應用。采用紅外原理的便攜煙氣分析儀克服了電化學儀器的主要缺點，開始逐漸取代電化學儀器。為了解決紅外測試在應用中的問題，便攜紅外煙氣分析儀還應該解決水分干擾、HC干擾以及高分辨率等問題，以提高便攜紅外煙氣分析儀的適用性，保證測試結果的準確可靠。