关于提高便携式NDIR烟气分析仪工作效率的探索

仇 石，刘光逊，关 胜

(天津经济技术开发区环境保护监测站 天津300457)

关于提高便携式NDIR烟气分析仪工作效率的探索

仇 石，刘光逊，关 胜

(天津经济技术开发区环境保护监测站 天津300457)

便携式非分散红外烟气分析仪具有测量精度高、稳定性好、使用寿命长等特点，广泛应用于锅炉烟气的测定。针对其存在的可操作性较差、维护保养复杂等问题，以北京雪迪龙科技股份有限公司生产的MODEL3080型便携式烟气分析仪为例，论述了便携式非分散红外烟气分析仪的工作原理和流程，结合实验室试验和现场测试，提出了提高仪器工作效率的建议。

NDIR 烟气监测 SO2效率

0 引 言

目前天津经济技术开发区辖区内的燃煤锅炉烟气均采用湿法脱硫，[1]出口烟气湿度高，SO2浓度低，对烟气监测仪器提出了更高的要求。[2]定电位电解法仪器在现场监测时，易受到烟气湿度、烟道负压、干扰气体等因素影响，[3]难以准确测量SO2浓度。便携式非分散红外(Non-dispersive Infrared，简称NDIR)烟气分析仪，具有测量精度高、稳定性好、使用寿命长等特点，[4，5]广泛应用于锅炉烟气的测定。[6]但便携式NDIR烟气分析仪存在可操作性较差、维护保养复杂等缺点，[7]本文对改进便携式NDIR烟气分析仪可操作性、提高工作效率进行了初步探索。

1 便携式NDIR烟气分析仪

本文使用仪器为北京雪迪龙科技股份有限公司生产的MODEL3080型 便 携 式 烟 气 分 析 仪(以 下 简 称“MODEL3080”)。

1.1 基本工作原理

SO2和NO气体对特定波长红外光谱可选择性吸收。一束恒定波长为7.3µm(5.3µm)的红外光通过SO2(NO)气体时，其光通量的衰减与SO2(NO)的浓度符合朗伯-比尔定律。[8，9]

1.2 工作流程

MODEL3080由采样探杆、采样探头、伴热管线、预处理器和分析主机组成。仪器不带电池，需外接220V电源工作。

MODEL3080在锅炉烟气监测时的系统连接情况如图1所示，操作流程如图2所示。烟气监测时，按照采样探杆、采样探头、伴热管线、预处理器和分析主机的顺序连接仪器，分析主机经过预热校零、伴热管线升温至140 ℃后，可以开始烟气测量。由预处理器抽取烟气，经140 ℃的采样探头和伴热管线加热后，烟气中的水分以气态形式进入预处理器，再经冷凝器迅速冷凝至2 ℃脱水，干烟气进入分析主机检测。测量完成后，需要对预处理器进行反吹。

图1 MODEL3080的系统连接图Fig.1 MODEL3080 system connection diagram

图2 MODEL3080的操作流程图Fig.2 MODEL3080 operation flowchart

2 问题讨论

由于MODEL3080不带电池，需要现场接电，在监测多个点位时，需要进行多次重复开关机、预热、校零和反吹的过程，操作繁琐且极为耗时，除去测量时间，仪器准备时间至少30min(开机预热15min、校零5min、反吹10min)，工作效率低。MODEL3080之所以不带电池，是因为预处理器中的抽气泵功率较大，不适合使用电池供电，如配备大功率移动电源，仪器过于笨重，不适于锅炉监测。

MODEL3080需要进行开机预热和预处理器反吹的原因为：①MODEL3080达到稳定工作状态的标志是使气室温度达到相对稳定。开机后，分析主机中的气室温度会逐渐升高，15min后气室温度相对稳定，此时才能进行校零操作。②预处理器对SO2有一定的吸附作用，且湿烟气冷凝后产生的水会有部分残留在仪器管路中，这些水中含有一定量的SO2。因此在每次测量结束后要对预处理器进行反吹以去除SO2本底干扰。

由以上原因分析可知，若MODEL3080的分析主机在监测过程中一直保持运行状态，监测多个点位时无需关机，则可省去点位与点位之间的仪器反吹、预热和校零等步骤。

3 改进措施

为解决MODEL3080在实际监测中存在的问题，提高仪器的工作效率，笔者为MODEL3080的分析主机部分配置了移动电源(分析主机功率较小，一般电池即可满足)，预处理器仍现场接电。在这种情况下考察能否省去仪器开机预热、校零和反吹这几个步骤，从而节省时间，提高工作效率。设计试验如下：在正常监测完第一个点位后，分析主机不断电，不反吹预处理器，立即移至下一个测点，在仪器不校零的情况下，分别测试SO2标气和锅炉烟气，测试结果如表1所示。

表1 不反吹、不校零SO2测试结果Tab.1 Test results of SO2without blowback and zero calibration

表1显示，在分析主机不断电，不反吹预处理器，不校零的情况下，SO2标气和烟气的测试结果明显偏低。可能有以下两个原因：①分析主机在运输过程中，其内部光源、气室等可能会发生一定的变化，导致测量结果不准确，需要重新校零进行系统调整。②预处理器中残留水分，对SO2有一定的吸收作用。

当反吹预处理器10min，分析主机重新校零后，测试结果回复正常(见表2)。

表2 反吹校零后SO2测试结果Tab.2Test results of SO2with blowback and zero calibration

因此，仅为分析主机配置移动电源，只能节省仪器重新开机预热的时间15min，反吹预处理器和分析主机校零过程不能省去。

4 结 论

由于方法原理和制造工艺的限制，现有的便携式NDIR烟气分析仪存在仪器体积重量、准备时间、可操作性等方面的问题。仪器在进行烟气监测时，除去测量时间，监测任一点位均需要开机预热、校零、反吹等过程。通过标气及现场比对测试显示，为便携式NDIR烟气分析仪的分析主机配备移动电源，可以省去仪器的预热步骤，提高工作效率。

同时，仪器厂家需要进一步提高便携式NDIR烟气分析仪的便携性和可操控性，以更好地满足烟气现场监测要求。

［1］ 田顺，王钰. 天津经济技术开发区二氧化硫减排浅析[J]. 天津科技，2012(3)：26-27.

［2］ 樊保国，祁海鹰，由长福，等. 烟气中的凝结水对SO2浓度测量的影响[J]. 燃烧科学与技术，2002，8(5)：453-456.

［3］ 廖平德，王云龙，卢秋. 定电位电解法测定SO2过程中出现的问题及解决方式[J]. 北方环境，2011，23(11)：98，112.

［4］ 黄书华，孙友文，刘文清，等. 基于非分散红外光谱吸收法的SO2检测系统研究[J]. 红外，2011，32(12)：10-13.

［5］ 孙友文，刘文清，汪世美，等. 非分散红外多组分气体检测技术及其在CEMS中的应用[J]. 红外，2011，32(5)：23-26.

［6］ 陆立群，宋钊，张晖，等. 便携式NDIR烟气分析仪在烧结炉CEMS二氧化硫比对测试中的应用研究[J].环境科学与管理，2013，38(6)：172-176.

［7］ 王铮，霍昱. 扩散电化学法现场测定高湿度烟气中低浓度二氧化硫能力的研究[J]. 中国环境监测，2013， 29(5)：135-137.

［8］ HJ629-2011 固定污染源废气 二氧化硫的测定 非分散红外吸收法[S].

［9］ HJ692-2014 固定污染源废气 氮氧化物的测定 非分散红外吸收法[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