氧氣煙氣分析儀核心的檢測過程

更新時間：2025-07-16

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氧氣煙氣分析儀是工業燃燒控制、環保監測及能源管理中的核心設備，其分析過程涵蓋氣體采樣、預處理、核心檢測、數據應用四大環節。

一、氣體采樣：精準捕捉煙氣“原生態”

1.采樣點選擇

代表性原則：根據煙道形狀（圓形/矩形）、流速分布（湍流/層流）及溫度梯度，選擇煙道直管段（前3倍直徑、后1倍直徑無彎頭/閥門）作為采樣點，確保樣本能反映煙氣整體成分。

安全防護：在高溫（＞400℃）、高壓（＞0.1MPa）或腐蝕性環境（如含SO?、HCl）中，采樣點需配備耐高溫、耐腐蝕的采樣探頭（如陶瓷涂層探頭），并設置冷卻裝置（如水冷套管）保護設備。

多點采樣：對于大截面煙道（直徑＞2m），采用網格法布置3-5個采樣點，通過等面積環法或對數線性法計算混合樣本，避免因流速不均導致成分偏差。

2.采樣方式優化

等速采樣：通過調節采樣槍入口流速（使用皮托管或熱線風速儀測量煙氣流速），使采樣流速與煙氣流速一致（誤差≤±5%），防止因流速差異導致顆粒物沉降或氣體分壓變化。

防堵設計：在采樣槍前端加裝濾網（孔徑≤50μm）或旋風分離器，攔截大顆粒物（如飛灰、未燃盡碳粒），避免堵塞采樣管路或損壞傳感器。

保溫伴熱：對采樣管路進行全程保溫（溫度≥120℃），防止煙氣中的水蒸氣冷凝（導致SO?溶解、NOx損失）或酸性氣體凝結（腐蝕管路）。

二、氣體預處理：凈化樣本，消除干擾

1.除塵過濾

多級過濾：采用“粗濾+精濾”組合，先通過金屬濾網（孔徑100-200μm）去除大顆粒物，再用玻璃纖維濾膜（孔徑1-5μm）截留細顆粒物，確保進入分析儀的氣體潔凈度（顆粒物濃度＜1mg/m³）。

反吹清灰：對連續運行的采樣系統，配置脈沖反吹裝置（壓縮空氣壓力0.4-0.6MPa），定期（每2-4小時）反吹濾網，防止濾網堵塞導致采樣阻力升高（＞10kPa需更換濾網）。

2.除濕干燥

冷凝除濕：通過半導體冷凝器（溫度≤4℃）或壓縮機制冷（溫度≤2℃）將煙氣中的水蒸氣冷凝為液態水，經疏水閥排出，確保氣體濕度＜5%RH（相對濕度）。

化學干燥：對含微量水分的氣體，使用干燥管（填充無水氯化鈣或硅膠）進一步吸附水分，避免水蒸氣對紅外傳感器（如檢測CO、CO?）或電化學傳感器（如檢測O?、NOx）的干擾。

3.溫度壓力補償

實時監測：在預處理系統中安裝溫度傳感器（量程-20℃~200℃）和壓力傳感器（量程-10kPa~100kPa），實時采集氣體溫度（T）和壓力（P）。

三、氧氣煙氣分析儀核心的檢測：多技術融合，精準定量

1.氧氣（O?）檢測

電化學傳感器：利用氧氣在電極表面發生氧化還原反應產生電流的原理，通過測量電流大小（μA級）計算O?濃度（量程0-25%Vol，分辨率0.01%Vol），具有響應快（＜10秒）、成本低的特點，但需定期校準（每3-6個月）以補償傳感器老化。

氧化鋯傳感器：基于氧化鋯固體電解質在高溫（600-800℃）下產生氧濃差電勢的原理，通過測量電勢差（mV級）計算O?濃度（量程0-100%Vol，分辨率0.001%Vol），適用于高溫煙氣（如鍋爐、窯爐），但需配備加熱裝置和參比氣體（如空氣）。

2.氮氧化物（NOx）檢測

化學發光法（CLD）：利用NO與O?反應生成激發態NO?*，退激時發射特征光（波長600-3000nm）的原理，通過光電倍增管測量光強計算NO濃度（量程0-1000ppm，分辨率0.1ppm），再通過轉化爐（溫度300-400℃）將NO?還原為NO，實現NOx總量檢測，具有靈敏度高（檢測限＜0.1ppm）、線性范圍寬的特點，但需定期更換O?發生器催化劑。

非分散紅外法（NDIR）：利用NOx分子在特定波長（如NO：5.26μm，NO?：6.2μm）吸收紅外光的原理，通過測量吸收前后光強變化計算濃度，適用于低濃度檢測（量程0-50ppm，分辨率0.01ppm），但需定期校準以消除水蒸氣、CO?等干擾。

3.二氧化硫（SO?）檢測

紫外熒光法：利用SO?分子吸收紫外光（波長190-230nm）后被激發，退激時發射熒光（波長330-390nm）的原理，通過光電倍增管測量熒光強度計算濃度（量程0-500ppm，分辨率0.1ppm），具有抗干擾能力強（不受NOx、CO?影響）、響應快（＜5秒）的特點，但需定期清洗光路以防止粉塵沉積。

電化學傳感器：適用于低濃度SO?檢測（量程0-20ppm，分辨率0.01ppm），通過SO?在電極表面發生氧化反應產生電流的原理測量濃度，但易受濕度、溫度影響，需配備溫濕度補償電路。

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