關于提高便攜式NDIR煙氣分析儀工作效率的探索

仇 石，劉光遜，關 勝

(天津經濟技術開發區環境保護監測站 天津300457)

關于提高便攜式NDIR煙氣分析儀工作效率的探索

仇 石，劉光遜，關 勝

(天津經濟技術開發區環境保護監測站 天津300457)

便攜式非分散紅外煙氣分析儀具有測量精度高、穩定性好、使用壽命長等特點，廣泛應用于鍋爐煙氣的測定。針對其存在的可操作性較差、維護保養復雜等問題，以北京雪迪龍科技股份有限公司生產的MODEL3080型便攜式煙氣分析儀為例，論述了便攜式非分散紅外煙氣分析儀的工作原理和流程，結合實驗室試驗和現場測試，提出了提高儀器工作效率的建議。

NDIR 煙氣監測 SO2效率

0 引 言

目前天津經濟技術開發區轄區內的燃煤鍋爐煙氣均采用濕法脫硫，[1]出口煙氣濕度高，SO2濃度低，對煙氣監測儀器提出了更高的要求。[2]定電位電解法儀器在現場監測時，易受到煙氣濕度、煙道負壓、干擾氣體等因素影響，[3]難以準確測量SO2濃度。便攜式非分散紅外(Non-dispersive Infrared，簡稱NDIR)煙氣分析儀，具有測量精度高、穩定性好、使用壽命長等特點，[4，5]廣泛應用于鍋爐煙氣的測定。[6]但便攜式NDIR煙氣分析儀存在可操作性較差、維護保養復雜等缺點，[7]本文對改進便攜式NDIR煙氣分析儀可操作性、提高工作效率進行了初步探索。

1 便攜式NDIR煙氣分析儀

本文使用儀器為北京雪迪龍科技股份有限公司生產的MODEL3080型 便 攜 式 煙 氣 分 析 儀(以 下 簡 稱“MODEL3080”)。

1.1 基本工作原理

SO2和NO氣體對特定波長紅外光譜可選擇性吸收。一束恒定波長為7.3μm(5.3μm)的紅外光通過SO2(NO)氣體時，其光通量的衰減與SO2(NO)的濃度符合朗伯-比爾定律。[8，9]

1.2 工作流程

MODEL3080由采樣探桿、采樣探頭、伴熱管線、預處理器和分析主機組成。儀器不帶電池，需外接220V電源工作。

MODEL3080在鍋爐煙氣監測時的系統連接情況如圖1所示，操作流程如圖2所示。煙氣監測時，按照采樣探桿、采樣探頭、伴熱管線、預處理器和分析主機的順序連接儀器，分析主機經過預熱校零、伴熱管線升溫至140 ℃后，可以開始煙氣測量。由預處理器抽取煙氣，經140 ℃的采樣探頭和伴熱管線加熱后，煙氣中的水分以氣態形式進入預處理器，再經冷凝器迅速冷凝至2 ℃脫水，干煙氣進入分析主機檢測。測量完成后，需要對預處理器進行反吹。

圖1 MODEL3080的系統連接圖Fig.1 MODEL3080 system connection diagram

圖2 MODEL3080的操作流程圖Fig.2 MODEL3080 operation flowchart

2 問題討論

由于MODEL3080不帶電池，需要現場接電，在監測多個點位時，需要進行多次重復開關機、預熱、校零和反吹的過程，操作繁瑣且極為耗時，除去測量時間，儀器準備時間至少30min(開機預熱15min、校零5min、反吹10min)，工作效率低。MODEL3080之所以不帶電池，是因為預處理器中的抽氣泵功率較大，不適合使用電池供電，如配備大功率移動電源，儀器過于笨重，不適于鍋爐監測。

MODEL3080需要進行開機預熱和預處理器反吹的原因為：①MODEL3080達到穩定工作狀態的標志是使氣室溫度達到相對穩定。開機后，分析主機中的氣室溫度會逐漸升高，15min后氣室溫度相對穩定，此時才能進行校零操作。②預處理器對SO2有一定的吸附作用，且濕煙氣冷凝后產生的水會有部分殘留在儀器管路中，這些水中含有一定量的SO2。因此在每次測量結束后要對預處理器進行反吹以去除SO2本底干擾。

由以上原因分析可知，若MODEL3080的分析主機在監測過程中一直保持運行狀態，監測多個點位時無需關機，則可省去點位與點位之間的儀器反吹、預熱和校零等步驟。

3 改進措施

為解決MODEL3080在實際監測中存在的問題，提高儀器的工作效率，筆者為MODEL3080的分析主機部分配置了移動電源(分析主機功率較小，一般電池即可滿足)，預處理器仍現場接電。在這種情況下考察能否省去儀器開機預熱、校零和反吹這幾個步驟，從而節省時間，提高工作效率。設計試驗如下：在正常監測完第一個點位后，分析主機不斷電，不反吹預處理器，立即移至下一個測點，在儀器不校零的情況下，分別測試SO2標氣和鍋爐煙氣，測試結果如表1所示。

表1 不反吹、不校零SO2測試結果Tab.1 Test results of SO2without blowback and zero calibration

表1顯示，在分析主機不斷電，不反吹預處理器，不校零的情況下，SO2標氣和煙氣的測試結果明顯偏低。可能有以下兩個原因：①分析主機在運輸過程中，其內部光源、氣室等可能會發生一定的變化，導致測量結果不準確，需要重新校零進行系統調整。②預處理器中殘留水分，對SO2有一定的吸收作用。

當反吹預處理器10min，分析主機重新校零后，測試結果回復正常(見表2)。

表2 反吹校零后SO2測試結果Tab.2Test results of SO2with blowback and zero calibration

因此，僅為分析主機配置移動電源，只能節省儀器重新開機預熱的時間15min，反吹預處理器和分析主機校零過程不能省去。

4 結 論

由于方法原理和制造工藝的限制，現有的便攜式NDIR煙氣分析儀存在儀器體積重量、準備時間、可操作性等方面的問題。儀器在進行煙氣監測時，除去測量時間，監測任一點位均需要開機預熱、校零、反吹等過程。通過標氣及現場比對測試顯示，為便攜式NDIR煙氣分析儀的分析主機配備移動電源，可以省去儀器的預熱步驟，提高工作效率。

同時，儀器廠家需要進一步提高便攜式NDIR煙氣分析儀的便攜性和可操控性，以更好地滿足煙氣現場監測要求。

［1］ 田順，王鈺. 天津經濟技術開發區二氧化硫減排淺析[J]. 天津科技，2012(3)：26-27.

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［9］ HJ692-2014 固定污染源廢氣 氮氧化物的測定 非分散紅外吸收法[S].

A Practice of Improving the Efficiency of Portable Non-Dispersive Infrared Gas Analyzer

QIU Shi，LIU Guangxun，GUAN Sheng
(Tianjin Economic-Technological Development Area Environmental Protection Monitoring Station，Tianjin 300457，China)

A portable non-dispersive infrared gas analyzer features high measurement precision，good stability and long service life and has been widely applied in the measurement of boiler flue. In view of its poor maneuverability and complicated maintenance requirements，the paper takes the Model MODEL3080 portable non-dispersive infrared gas analyzer (Producer：Beijing SDL Technology Co.，Ltd.)as an example，discusses its work principle and work flow and proposes suggestions on efficiency improvement of the apparatus on the basis of both laboratory and field tests.

non-dispersive infrared(NDIR)；flue gas monitoring；SO2；efficiency

X851

：A

：1006-8945(2015)01-0025-02

2014-12-03