便攜式煙氣分析儀的應用探討（下）

預處理對電化學儀器的影響

電化學儀器的前處理普遍比較簡單，主要由取樣探針、取樣管和過濾器組成，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%,如果脫硫設備脫水不好,煙氣含濕量可高達12%。高含濕量的煙氣進入取樣管路后,由于溫度下降超過露點溫度,取樣管路將產生冷凝水,并會吸收一部分煙氣中的SO2,導致進入傳感器的SO2濃度降低,造成監測結果出現負偏差甚至無。也有少數高端的電化學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來避免冷凝水對SO2的影響，但成本過高，不利于推廣。長期使用儀器后，由于煙氣濕度的影響，在電化學傳感器的滲透膜表面會形成結露水；結露水會影響氣體分子的滲透，從而導致測量結果偏低，甚至測試不到目標污染物。所以電化學儀器每次使用前應抽取一段時間干燥清潔的空氣吹掃傳感器，以保證測量準確。此外，電化學傳感器使用壽命有限，在超過量程測試時還容易出現“中毒”現象，導致傳感器失效。基于這些原因，便攜電化學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雜、高濕低濃度的測試條件下，已經不能滿足監測或比對的要求。

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以下因素的影響。

水分對紅外儀器的影響

由于煙氣排放中的水分，尤其是氣態水是影響二氧化硫和氮氧化物測定的主要干擾物（參考圖，SO2、NO、H2O紅外吸收光譜圖），直接影響了儀器的測量精度。這也是為什么部分紅外氣體分析儀在實驗室條件下使用標準氣檢定時合格，在現場測試卻達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、冷干脫水的預處理方法，以防止水分冷凝和氣態水分干擾。但事實上煙氣中的水分無法完全去除，而且由于排放工況的變化和冷凝效率的原因，冷凝器的出口露點往往也存在波動。在高濕低濃度條件下，水分的干擾甚至超過了儀器本身的測量誤差，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，二是設置水分傳感器并進行軟件補償。采用脫水裝置的方法有采用高效干燥劑如無水高氯酸鎂，或者采用NAFION膜式干燥管。其主要問題在于需要經常更換，人為增加了運行維護成本。儀器生產廠家也有可能在檢定時使用脫水裝置，但是在運行時為減少運行費用不采用該裝置，造成實際運行中的性能改變，導致儀器監測數據不確定度增加。

采用水分傳感器和軟件補償的方法一般只修正零點的水分干擾，且低端的分辨率較低。對于同時含水和含SO2,NO的氣體的修正精度很差。此外對于NO分析儀，由于在相同的氣室長度下，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NO測定會造成很大的系統誤差。

*新的測試技術是在在傳統微流紅外傳感器的基礎上增加了特殊調水機構。它是通過將不同溫度下的飽和空氣依次通入紅外傳感器，通過調節調水機構，使得含有非冷凝水的氣體與零氣的信號一致，通過硬件調節及軟件線性修正，可*大限度消除H2O（氣）對SO2、NO的干擾。進一步實驗結果還表明，通過該方法調節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。

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

HC化合物對紅外儀器的影響

除了水分干擾以外，碳氫化合物，如焦化廠排放的氣態污染物中存在未燃盡的CH4、C2H6、C2H4等對于SO2的測量結果會存在很大干擾。

針對可能對SO2測定產生的干擾，在紅外微流傳感器的前端設置可專門吸收HC波長的氣體吸收過濾室，*大限度消除大部分HC化合物對SO2測量結果的影響。

在排放的碳氫化合物組成復雜的特殊條件下，如果需要完全消除HC對SO2的影響，還可以考慮在煙氣流路中增加HC物理化學過濾器，以保證實際測試的精度。

測試分辨率對紅外儀器的影響

隨著污染物治理的加強，大量脫硫、脫硝裝置得以應用，污染物實際的排放濃度也越來越小。這對便攜紅外煙氣分析儀的測試分辨率也提出了更高的要求。

很多儀器為提高零點穩定性，會采用不同的算法，以保證減小零點的波動；還有如前所述，為了補償水分的干擾影響，也會采用零點補償方式。這樣的直接結果*是在進行零點附近的低濃度測試時儀器沒有反應。

結論

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。