定电位电解法烟气分析仪原理及操作

电化学烟气分析仪

原理

1、电化学气体传感器工作原理是：将待测气体经过除尘、去湿后进入传感器室，经由渗透膜进入电解槽，使在电解液中被扩散吸收的气体在规定的氧化电位下进行电位电解，根据耗用的电解电流求出其气体的浓度。

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。可测量SO2、NO、NO2、CO、H2S等气体，但这些气体传感器灵敏度却不相同，灵敏度从高到低的顺序是H2 S、NO、NO2、SO2、CO，响应时间一般为几秒至几十秒，一般小于1min；它们的寿命，短的只有半年，长则2年、3年，而有的CO传感器长达几年。

定电位电化学气体传感器的结构图

CO 气体传感器工作电极电位与响应电流的曲线

恒电位电路图

W —工作电极；C —对电极；R —参比电极

2、仪器一般由气路系统和电路系统两部分组成，其工作原理是气体采样泵将烟气经采样管送至传感器的气室，传感器的输出电信号通过电子线路将模拟信号放大，转换成被测气体的浓度。

被测气体通过渗透膜进入电解槽，传感器电解液中扩散吸收的二氧化硫发生以下氧化反应：SO 2 +2H 2O → SO 42- +4H + +2e

与此同时产生对应的极限扩散电流i ，在一定范围内其大小与二氧化硫浓度成正

比，即： Z — 电子转移数； F — 法拉第常数；

S — 气体扩散面积；D — 扩散常数；

δ — 扩散层厚度δ；i — 极限扩散电流；

C — 二氧化硫浓度。

在一定工作条件下， Z 、F 、S 、D 和δ均为常数。因此，电化学反应中流向工作电极的极限扩散电流i 与被测的二氧化硫浓度C 成正比。

C D S F Z i ××××=δ

仪器的结构流程图

仪器使用的质量保证（应用注意事项）

1、低温必须考虑SO2的吸附问题。采用特氟龙管、加热管线、帕尔贴冷却器。

2、样气经过多级烟尘过滤器过滤颗粒物（主要是煤灰和矿物质），以及帕尔贴冷却器除湿干燥，洁净的样气进入传感器参与化学反应，要得到稳定的浓度值，从开始测量到可以读数需要1-2分钟的等待时间。

3、清洁剂、去污剂、涂蜡、胶粘剂、甲醛等会影响仪器的正常操作。

4、帕尔贴冷凝器耗电量大，只能在主电源供电条件下才能使用。

5、不能使用充电电池操作仪器的手操器。

6、每次测量结束请重新校准（操作1小时后），这样可以得到更为准确的测量值。

7.加热探管仅在主电源供电条件下使用。取下加热探管冷却后，放回固定位置。

维护方法

电化学气体传感器大都是以水溶液作为电解质，电解质的蒸发或污染，常会导致传感器的信号下降，使用寿命短；由于在空气中有被测物质存在，传感器中的有效成分被消耗，因此传感器一旦被启封，就视为参加了使用，即使没用于测量，它的生命也在缩短；电化学型气体传感器的寿命期望值为2年，使用不当它的寿命可能更短，而传感器更换的费用较高。因此如何保证其使用寿命，传感器的正确维护对烟气分析仪的使用尤为重要。

1、仪器开机时，一定要在清洁的空气中。测量完毕后，不要立即关机，仪器必须在清洁空气保持运行时间5～10min，待仪器气体显示值降至10单位以下，保持仪器内部处于新鲜空气的环境，方可关机或停泵。因为传感器长时间暴露在烟气中会极大影响使用寿命，只有短时间与被测对象接触，长期处于新鲜的空气中即可维护其正常使用寿命。否则，传感器容易“中毒”并加速传感器的损耗。

2、对于装有粉尘过滤装置的仪器，要及时更换过滤芯，避免粉尘进入传感器内，污染传感器。对于便携式仪器，不论仪器是否经常使用，至少每隔2～3周充电一次，且采样时电池电量不应低于30％。

3、有些厂商安装了两个泵：抽气泵和内置的清洗泵，在仪器连续监测一段时间后，抽气泵会关闭，在仪器内部的清洗泵会自动开启，抽取仪器周围的清洁空气，使仪器的传感器得到充分的清洗，这样也延长了传感器的使用寿命。

为了保证烟气分析仪的精度和系统的完整性，对仪器还需要进行正常运行性流量检查及示值标定。

4、烟气分析仪是通过抽取烟道中气体到气体传感器，对被测量气体检测的，为利于烟气排放，烟道常采用负压，也就是说在烟道中如果仪器的泵抽力小，即泵的流量小，当负压超过仪器中泵的吸力时，会导致实际测量数值偏低。因此，使用仪器时，既要根据测试工况的负压范围，选择相应型号的仪器，还要对仪器的流量进行测量，一般仪器的流量要保证在0．7L／min以上，才有可能保证仪器测量的准确性。

5、日常工作中，可以根据本身具备的环境及条件选择不同的方法进行示值标定，以保证仪器的正常运转，但要对外出具公证数据时，则一定要到计量检定部门按

周期检定，以保证仪器的准确性。

其一：选择洁净的空气，对仪器的零点进行标定。此时有害气体的含量应为“零”，而氧的含量则应为20．9％。

其二，选择纯氮，通入氮气氧传感器的显示应迅速下降为0．2mg／m。以下，否则氧传感器失效，而有害气体的显示应为“零”。

其三，选择一定体积质量的被测量标准气体进行标定，按照仪器使用说明书对每个传感器进行一一标定，如果发现示值误差超过说明书给出的技术指标，可通过校准程序或仪器内部电器指标的调整，对仪器进行调整。如果在使用中监测的数据异常偏低，反应非常慢；或在标定过程中发现传感器反应非常慢，线性误差较大，无法调整；或是刚刚调整好，再进行测量数值又发生了变化，则可以考虑更换传感器。

在更换传感器之后，也要对传感器或仪器进行及时反复的标定，调整准确后才可使用。

故障排除

1、无法开机。蓄电池电量不足- 充电!

2、测量浓度值偏低。泵抽力减小 - 清洗泵、更换尘滤芯

管路漏气 - 检查管路、重新连接

锅炉工况 - 对照O2

传感器中毒 - 恢复后标定

传感器失效 - 更换传感器