烟气分析仪中电化学气体传感器的使用与维护

烟气分析仪广泛应用于烟道中有害气体和氧含量的测量。电化学气体传感器是烟气分析仪检测气体的核心。科学合理的使用和维护可有效延长电化学传感器的使用寿命。正确使用、维护和校准对保证测量结果的准确性尤为重要，以保证烟气分析仪的测量精度。
  烟气分析仪是检测二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳等有害气体排放量和含氧量的仪器。用于油气锅炉污染排放、烟气及污染源的环境监测。气体传感器是烟气分析仪检测气体的核心，常用的气体传感器大多是电化学传感器。
  电化学气体传感器性能相对稳定，寿命长，功耗低，对气体响应快，不受湿度影响。分辨率一般可达0.1μmol/mol（因传感器而异）。它的温度适应性也比较广（有时可以在-40°C到50°C之间工作）。但是，它也受读数温度变化的影响很大。所以很多仪器都有软硬件温度补偿处理。同时，电化学传感器具有体积小、操作简单、携带方便、可用于现场监测、成本低等优点。因此，在目前的各种气体检测设备中，包括烟气分析仪、电化学气体传感器等都占据着非常重要的地位。
   1 常用电化学传感器的原理及结构
  根据检测原理的不同，电化学气体传感器主要分为金属氧化物半导体传感器、催化燃烧传感器、恒电位电解气体传感器、原电池氧传感器、红外传感器、PID光电离传感器等。电势电解气体传感器和 Gavari 电池式氧传感器更常用于烟气分析仪。
  恒电位电解气体传感器的工作原理是使电极与电解液的界面保持一定的电解电位。通过改变其设定电位，可以对气体进行选择性氧化或还原，从而定量检测各种气体。其结构是：工作电极、对电极和参比电极安装在塑料制成的圆柱形罐中，电极之间填充电解液，顶部封装有多孔四氟乙烯制成的隔膜。前置放大器与传感器电极之间的连接在电极之间施加一定的电位，使传感器处于工作状态。气体在电解液中的工作电极处被氧化或还原反应，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。可以测量SO2、NO、NO2、CO、H2S等气体，但这些气体传感器的灵敏度不一样。灵敏度从高到低依次为H2S、NO、NO2、SO2、CO，响应时间一般为几秒到几十秒。二、一般不超过1分钟；它们的寿命只有半年，短则2年，长则3年，有些CO传感器长达数年。
  原电池气体传感器与恒电位电解式相同，通过测量电解电流来检测气体浓度。但是，由于传感器本身是电池，因此无需从外部施加电压。这种传感器主要用于O2的检测，几乎所有检测缺氧的仪器都使用这种传感器。隔膜式胃肠氧传感器的结构：塑料容器一侧安装有透氧性好、厚度为10-30μm的PTFE透气膜，贵金属（铂、金、银等）阴极电极，在容器的另一侧或容器的空部分提供阳极（一种极易与铅或镉电离的金属）。使用 KOH、KHCO3 作为电解液。当氧气通过电解质时，阳极和阴极发生氧化还原反应，使阳极金属电离并释放电子。电流与氧气量成正比。由于阳极金属在整个反应过程中都被消耗掉，因此需要定期更换传感器。
   2、如何科学延长电化学传感器的使用寿命
  电化学气体传感器大多使用水溶液作为电解质。电解液的蒸发或污染，往往会导致传感器信号降低，使用寿命缩短；因为在空气中有一种测试物质存在，传感器中的活性成分被消耗掉了。因此，一旦传感器开封，即视为已参与使用。即使不用于测量，其寿命也会缩短；电化学气体传感器的预期寿命为2年。不当的，它的寿命可能更短，更换传感器的成本更高。因此，如何保证传感器的使用寿命以及传感器的正确维护对于烟气分析仪的使用尤为重要。
  传感器长期暴露在烟气中会大大影响使用寿命。只有短时间与被测物体接触，长期暴露在新鲜空气中才能维持其正常使用寿命。因此，仪器开机时，必须处于清洁的空气中。测量结束后不要立即关机，仪器必须在清洁的空气中保持运行5-10 分钟后，当仪器的气体显示值下降到 10 个单位以下时，请在关闭或停泵前将仪器内部保持在空气新鲜的环境中。否则，传感器很容易“中毒"，加速传感器的损耗。
  对于装有滤尘装置的仪器，应及时更换滤芯，防止灰尘进入传感器污染传感器。对于便携式仪器，无论是否经常使用，都应至少每 2 至 3 周充电一次，采样时电池电量不应低于 30%。
  一些制造商安装了两个泵：一个抽吸泵和一个内置清洗泵。仪器连续监测一段时间后，抽吸泵将关闭，仪器内部的清洁泵自动开启，将清洁的空气吸入仪器周围，使仪器的传感器得到充分清洁，这也延长传感器的使用寿命。
   3、如何保证仪器的精度
  为了保证烟气分析仪的准确性和系统的完整性，仪器还需要进行正常的操作流量检查和校准。
  烟气分析仪通过将烟气中的气体抽取到气体传感器来检测被测气体。为了便于烟气的排放，烟道常采用负压，即如果仪表在烟道内的抽吸力小，即泵的流量小。当负压超过仪器内泵的吸力时，实际测量值会偏低。因此，在使用仪表时，要根据测试条件的负压范围选择相应型号的仪表，还要测量仪表的流量。一般必须保证仪表的流量在0.7L/min以上。测量精度。
  在日常工作中，您可以根据自己的环境和条件，选择不同的方式对数值进行校准，以保证仪器的正常运行。确保仪器的准确性。
  一：选择干净的空气，校准仪器的零点。此时有害气体含量应为“零"，氧气含量应为20.9%。
  其次，选择纯氮，氮氧传感器的显示应迅速下降到0.2mg/m。下面，否则氧传感器会失效，有害气体显示应为“零"。
  第三，选择一定体积和质量的被测标准气进行标定，按照仪器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手册中给出的技术指标，可以通过校准程序或仪器内部电指标的调整，对仪器进行调整。如果您正在使用介质中监测到的数据异常偏低，响应很慢；或者在标定过程中发现传感器响应很慢，线性误差大，无法调整；或者刚完成调整后测量值发生了变化，可以考虑更换Sensor。
  更换传感器后，应及时对传感器或仪表进行反复校准，调整准确后方可使用。
  总之，科学合理的使用和维护可以有效延长电化学传感器的使用寿命，保证烟气分析仪的测量精度。