- Home
- Know How
- Emission Measuring Instrument
- Merilniki emisij – merilna načela & tehnologije | Testo
Tehnologije v merilnikih emisij –
Merilna načela & zasnova sistema
Merilniki emisij združujejo fizikalna merilna načela, kot sta NDIR in elektrokemijska senzorska tehnologija, s sistemom vzorčenja in kondicioniranja plina, prilagojenim aplikaciji, da bi zanesljivo določili plinske komponente, kot so CO, CO2, NOx ali SO2, v mg/m3 ali vol. %. Izbira prave tehnologije določa, ali so izmerjene vrednosti stabilne, skladne s standardi in sposobne dolgoročnega delovanja v realnih obratovalnih pogojih.
Merjenje NDIR – infrardeča tehnologija za analizo plinov
Nedisperzivno infrardečo merjenje (NDIR) je ena najpomembnejših tehnologij v tehniki merjenja emisij. Temelji na dejstvu, da določeni plini – kot so CO, CO2 ali NO – absorbirajo infrardečo sevanje v značilnih valovnodolžinskih območjih. Analizator NDIR pošilja infrardečo svetlobo skozi merilno kiveto, napolnjeno s plinom, ki ga je treba analizirati, in meri slabljenje svetlobe. Koncentracija plina se izračuna iz tega slabljenja po Beer-Lambertovem zakonu.
Merilne poti NDIR so značilne po visoki dolgoročni stabilnosti in selektivnosti za določene komponente. Pogosto se uporabljajo za kontinuirna merjenja emisij, kjer je treba pokriti merilne obsege, ki zajemajo več redov velikosti (npr. od nekaj mg/m³ do območja g/m³). V mnogih sistemih CEMS se več kanalov NDIR uporablja vzporedno za hkratno zaznavanje različnih komponent.
Prednosti in omejitve tehnologije NDIR
Prednosti meritev NDIR vključujejo:
visoko dolgoročno stabilnost in nizek drift,
dobro selektivnost za določene pline,
primernost za kontinuirna merjenja s kratkimi časi posodabljanja.
Omejitve se pojavijo tam, kjer plini nimajo izrazite IR absorpcije ali kjer je treba navzkrižne občutljivosti med podobnimi absorpcijskimi pasovi skrbno kompenzirati. Poleg tega meritve NDIR zahtevajo stabilno temperaturo in določen tlak v merilnem sistemu, da se pretvorba v mg/m3 pri standardnih pogojih izvede pravilno.
Elektrokemijski in paramagnetni senzorji
Elektrokemijski senzorji se pogosto uporabljajo za merjenje O2, NO, NO2, SO2 ali CO v merilnikih emisij. Elektrokemijski senzor je sestavljen iz merilne celice z elektrolitom in elektrodami. Plin, ki ga je treba izmeriti, difundira v celico, elektrokemično reagira in ustvari tok, ki je sorazmeren s koncentracijo plina. Elektrokemijski senzorji so kompaktni, razmeroma stroškovno učinkoviti in posebej primerni za mobilne merilnike emisij.
Paramagnetni senzorji se uporabljajo zlasti za natančne meritve O2. Izkoriščajo dejstvo, da je kisik paramagnetičen, tj. privlači ga magnetno polje, medtem ko je večina drugih plinov diamagnetičnih. V paramagnetnem senzorju O2 sprememba koncentracije O2 v merilnem plinu povzroči merljivo gibanje ali spremembo sile v magnetnem polju. Ta sprememba se električno zazna in pretvori v koncentracijo O2.
Za uporabnike se pojavljajo vprašanja, kot so: kdaj zadostuje elektrokemijski senzor in kdaj je priporočljiv paramagnetni senzor? Odgovor je odvisen od zahtev glede natančnosti, dolgoročne stabilnosti in vzdrževalnih naporov. V mobilnih napravah elektrokemijski senzorji ponujajo dober kompromis med natančnostjo in enostavnostjo uporabe. V stacionarnih sistemih z visokimi zahtevami glede natančnosti in razpoložljivosti lahko paramagnetni senzorji O2 ponudijo prednosti.
Vzorčenje, ogrevane linije in kondicioniranje plina
Da bi senzorji ali merilne poti zagotavljali zanesljive rezultate, mora biti dimni plin pred dejansko analizo pravilno odvzet in kondicioniran. Tipična veriga merjenja emisij zato vključuje:
ogrevana odvzemna sonda v toku dimnega plina,
ogrevana vzorčevalna cev,
filtri in separatorji delcev,
moduli za kondicioniranje plina (npr. hladilniki, pasti za kondenzat),
nadzor pretoka in po potrebi črpalke.
Ogrevana odvzemna sonda zagotavlja, da se kondenzabilne komponente ne usedejo že v sondi in ne izkrivljajo izmerjenih vrednosti. Ogrevane vzorčevalne cevi preprečujejo kondenzacijo do faze kondicioniranja plina. V fazi kondicioniranja plina se dimni plin pripelje na določene pogoje – na primer s sušenjem na določeno raven preostale vlage ali z ločevanjem prahu in aerosolov. Šele nato kondicioniran plin doseže analizatorje.
Tipične komponente sistema za kondicioniranje plina
Standardni sistem za kondicioniranje plina za kontinuirna merjenja emisij pogosto vključuje:
predfiltre za ločevanje grobih delcev,
plinske pralce ali sušilne enote za zmanjšanje vlažnosti,
fine filtre za odstranjevanje preostalih delcev,
naprave za nadzor pretoka in kondenzata.
Zasnova sistema za kondicioniranje plina je močno odvisna od aplikacije. V procesih z visoko vsebnostjo prahu (npr. cementne peči) morajo biti filtri in sonde posebej robustni in enostavni za vzdrževanje. V vlažnih dimnih plinih, ki vsebujejo žveplo, je ustrezna izbira materialov ključna za preprečevanje korozije in napak pri merjenju.
Izbira sistema: mobilni vs. stacionarni sistemi za merjenje emisij
S tehnološkega vidika se mobilni in stacionarni sistemi za merjenje emisij razlikujejo predvsem v zasnovi vzorčenja, kondicioniranja plina in tehnologije analizatorja. Mobilne naprave pogosto združujejo elektrokemijske senzorje in kompaktne merilne poti NDIR v prenosnem ohišju, optimiziranem za uporabo na spremenljivih merilnih mestih. Stacionarni sistemi pa so zasnovani za neprekinjeno delovanje na fiksnem merilnem mestu in imajo razširjeno kondicioniranje plina, samodejne preveritve ničle in razpona ter naprave za neprekinjeno nadzorovanje.
Odločitev med mobilno in stacionarno tehnologijo je odvisna od vprašanj, kot so:
Gre za ponavljajoče se preglede ali zakonsko zahtevano neprekinjeno nadzorovanje?
Koliko merilnih mest je treba nadzirati in kako dostopna so?
Kakšne zahteve glede natančnosti in razpoložljivosti veljajo?
Mobilni merilniki emisij so idealno primerni za servisne tehnike, zagon ali kampanjska merjenja na več napravah. Stacionarni sistemi so prva izbira, kadar je treba mejne vrednosti trajno nadzirati in so v veljavi ustrezne zahteve.
Imate vprašanja ali si želite osebnega svetovanja? Stopite v stik z nami!
Veselimo se, da vam bomo v pomoč z našim strokovnim znanjem in individualnimi rešitvami.