電化學(xué)煙氣分析儀.doc

電化學(xué)煙氣分析儀一、原理1、電化學(xué)氣體傳感器工作原理是：將待測(cè)氣體經(jīng)過除塵、去濕后進(jìn)入傳感器室，經(jīng)由滲透膜進(jìn)入電解槽，使在電解液中被擴(kuò)散吸收的氣體在規(guī)定的氧化電位下進(jìn)行電位電解，根據(jù)耗用的電解電流求出其氣體的濃度。 在一個(gè)塑料制成的筒狀池體內(nèi)安裝工作電極、對(duì)電極和參比電極，在電極之間充滿電解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在頂部封裝。前置放大器與傳感器電極的連接，在電極之間施加了一定的電位，使傳感器處于工作狀態(tài)。氣體在電解質(zhì)內(nèi)的工作電極發(fā)生氧化或還原反應(yīng)，在對(duì)電極發(fā)生還原或氧化反應(yīng)，電極的平衡電位發(fā)生變化，變化值與氣體濃度成正比?？蓽y(cè)量SO2、NO、NO2、CO、H2S等氣體，但這些氣體傳感器靈敏度卻不相同，靈敏度從高到低的順序是H2S、NO、NO2、SO2、CO，響應(yīng)時(shí)間一般為幾秒至幾十秒，一般小于1min；它們的壽命，短的只有半年，長(zhǎng)則2年、3年，而有的CO傳感器長(zhǎng)達(dá)幾年。 定電位電化學(xué)氣體傳感器的結(jié)構(gòu)圖CO氣體傳感器工作電極電位與響應(yīng)電流的曲線恒電位電路圖W工作電極；C對(duì)電極；R參比電極2、儀器一般由氣路系統(tǒng)和電路系統(tǒng)兩部分組成，其工作原理是氣體采樣泵將煙氣經(jīng)采樣管送至傳感器的氣室，傳感器的輸出電信號(hào)通過電子線路將模擬信號(hào)放大，轉(zhuǎn)換成被測(cè)氣體的濃度。被測(cè)氣體通過滲透膜進(jìn)入電解槽，傳感器電解液中擴(kuò)散吸收的二氧化硫發(fā)生以下氧化反應(yīng)：SO2 +2H2O SO42- +4H+ +2e與此同時(shí)產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的極限擴(kuò)散電流i，在一定范圍內(nèi)其大小與二氧化硫濃度成正比，即： Z 電子轉(zhuǎn)移數(shù)； F 法拉第常數(shù)；S 氣體擴(kuò)散面積；D 擴(kuò)散常數(shù)； 擴(kuò)散層厚度；i 極限擴(kuò)散電流；C 二氧化硫濃度。在一定工作條件下， Z、F、S、D和均為常數(shù)。因此，電化學(xué)反應(yīng)中流向工作電極的極限擴(kuò)散電流i與被測(cè)的二氧化硫濃度C成正比。 二、儀器的結(jié)構(gòu)流程圖 三、儀器使用的質(zhì)量保證（應(yīng)用注意事項(xiàng)）1、低溫必須考慮SO2的吸附問題。采用特氟龍管、加熱管線、帕爾貼冷卻器。2、樣氣經(jīng)過多級(jí)煙塵過濾器過濾顆粒物（主要是煤灰和礦物質(zhì)），以及帕爾貼冷卻器除濕干燥，潔凈的樣氣進(jìn)入傳感器參與化學(xué)反應(yīng)，要得到穩(wěn)定的濃度值，從開始測(cè)量到可以讀數(shù)需要1-2分鐘的等待時(shí)間。3、清潔劑、去污劑、涂蠟、膠粘劑、甲醛等會(huì)影響儀器的正常操作。4、帕爾貼冷凝器耗電量大，只能在主電源供電條件下才能使用。5、不能使用充電電池操作儀器的手操器。6、每次測(cè)量結(jié)束請(qǐng)重新校準(zhǔn)（操作1小時(shí)后），這樣可以得到更為準(zhǔn)確的測(cè)量值。7.加熱探管僅在主電源供電條件下使用。取下加熱探管冷卻后，放回固定位置。四、維護(hù)方法電化學(xué)氣體傳感器大都是以水溶液作為電解質(zhì)，電解質(zhì)的蒸發(fā)或污染，常會(huì)導(dǎo)致傳感器的信號(hào)下降，使用壽命短；由于在空氣中有被測(cè)物質(zhì)存在，傳感器中的有效成分被消耗，因此傳感器一旦被啟封，就視為參加了使用，即使沒用于測(cè)量，它的生命也在縮短；電化學(xué)型氣體傳感器的壽命期望值為2年，使用不當(dāng)它的壽命可能更短，而傳感器更換的費(fèi)用較高。因此如何保證其使用壽命，傳感器的正確維護(hù)對(duì)煙氣分析儀的使用尤為重要。1、儀器開機(jī)時(shí)，一定要在清潔的空氣中。測(cè)量完畢后，不要立即關(guān)機(jī)，儀器必須在清潔空氣保持運(yùn)行時(shí)間510min，待儀器氣體顯示值降至10單位以下，保持儀器內(nèi)部處于新鮮空氣的環(huán)境，方可關(guān)機(jī)或停泵。因?yàn)閭鞲衅鏖L(zhǎng)時(shí)間暴露在煙氣中會(huì)極大影響使用壽命，只有短時(shí)間與被測(cè)對(duì)象接觸，長(zhǎng)期處于新鮮的空氣中即可維護(hù)其正常使用壽命。否則，傳感器容易“中毒”并加速傳感器的損耗。2、對(duì)于裝有粉塵過濾裝置的儀器，要及時(shí)更換過濾芯，避免粉塵進(jìn)入傳感器內(nèi)，污染傳感器。對(duì)于便攜式儀器，不論儀器是否經(jīng)常使用，至少每隔23周充電一次，且采樣時(shí)電池電量不應(yīng)低于30。3、有些廠商安裝了兩個(gè)泵：抽氣泵和內(nèi)置的清洗泵，在儀器連續(xù)監(jiān)測(cè)一段時(shí)間后，抽氣泵會(huì)關(guān)閉，在儀器內(nèi)部的清洗泵會(huì)自動(dòng)開啟，抽取儀器周圍的清潔空氣，使儀器的傳感器得到充分的清洗，這樣也延長(zhǎng)了傳感器的使用壽命。為了保證煙氣分析儀的精度和系統(tǒng)的完整性，對(duì)儀器還需要進(jìn)行正常運(yùn)行性流量檢查及示值標(biāo)定。4、煙氣分析儀是通過抽取煙道中氣體到氣體傳感器，對(duì)被測(cè)量氣體檢測(cè)的，為利于煙氣排放，煙道常采用負(fù)壓，也就是說在煙道中如果儀器的泵抽力小，即泵的流量小，當(dāng)負(fù)壓超過儀器中泵的吸力時(shí)，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量數(shù)值偏低。因此，使用儀器時(shí)，既要根據(jù)測(cè)試工況的負(fù)壓范圍，選擇相應(yīng)型號(hào)的儀器，還要對(duì)儀器的流量進(jìn)行測(cè)量，一般儀器的流量要保證在07Lmin以上，才有可能保證儀器測(cè)量的準(zhǔn)確性。5、日常工作中，可以根據(jù)本身具備的環(huán)境及條件選擇不同的方法進(jìn)行示值標(biāo)定，以保證儀器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但要對(duì)外出具公證數(shù)據(jù)時(shí)，則一定要到計(jì)量檢定部門按周期檢定，以保證儀器的準(zhǔn)確性。其一：選擇潔凈的空氣，對(duì)儀器的零點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定。此時(shí)有害氣體的含量應(yīng)為“零”，而氧的含量則應(yīng)為209。其二，選擇純氮，通入氮?dú)庋鮽鞲衅鞯娘@示應(yīng)迅速下降為02mgm。以下，否則氧傳感器失效，而有害氣體的顯示應(yīng)為“零”。其三，選擇一定體積質(zhì)量的被測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行標(biāo)定，按照儀器使用說明書對(duì)每個(gè)傳感器進(jìn)行一一標(biāo)定，如果發(fā)現(xiàn)示值誤差超過說明書給出的技術(shù)指標(biāo)，可通過校準(zhǔn)程序或儀器內(nèi)部電器指標(biāo)的調(diào)整，對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)整。如果在使用中監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)異常偏低，反應(yīng)非常慢；或在標(biāo)定過程中發(fā)現(xiàn)傳感器反應(yīng)非常慢，線性誤差較大，無法調(diào)整；或是剛剛調(diào)整好，再進(jìn)行測(cè)量數(shù)值又發(fā)生了變化，則可以考慮更換傳感器。在更換傳感器之后，也要對(duì)傳感器或儀器進(jìn)行及時(shí)反復(fù)的標(biāo)定，調(diào)