采样与气体处理是排放测量链中的关键环节。通过加热采样、无冷凝输送、过滤、冷却和干燥等技术,可确保废气以稳定且具有代表性的状态进入分析仪,从而提高测量结果的准确性、可靠性和长期稳定性。
采样与气体处理确保废气以规定的条件进入排放测量仪器——避免冷凝、过高的粉尘负荷以及温度波动。因此,采样与气体处理对于测量质量的重要性并不亚于实际使用的传感器或 NDIR 测量通道。
即使采用最佳的测量原理,如果测量气体的采样和处理不当,也会得到错误的测量结果。采样管路中的沉积物、水蒸气冷凝,或采样系统中的化学反应,都可能导致测量读数失真,甚至损坏传感器。合适的采样与气体处理路径可以确保进入分析仪的气体能够代表实际废气气流,并且具有稳定的特性。
在排放测量中,经常会遇到高温、高粉尘和高湿度的废气。如果没有加热探头和加热管线,就会形成冷凝水,导致水溶性组分在其中积聚或析出。这会改变气体成分,并造成系统性测量误差。同时,还必须降低粉尘和颗粒物含量,以避免测量池、阀门和传感器发生堵塞。
典型的排放测量管路包含以下多个步骤:
在规定的测量点,通过加热探头在烟气流中进行采样;
通过加热软管将废弃输送至气体处理单元;
在分析盒内进行调理处理(干燥、除尘,必要时进行稀释);
将处理后的气体送入传感器或 NDIR 测量通道。
探头和管线的温度通常设置为能够防止冷凝的水平,通常在 160~180 °C 范围内。随后,在气体处理阶段,废气会被有控制地冷却并干燥至较低温度,然后再进入分析仪。通过这种受控的气体处理,可以建立稳定的测量条件,同时保护测量硬件。
根据具体应用,气体处理系统可能包括不同的组件:
探头中的预过滤器,用于分离较大的颗粒物;
加热软管,用于无冷凝输送;
气体冷却器和冷凝液排放装置,用于实现受控干燥;
精细过滤器,用于去除残余颗粒物;
流量监测装置和泵,用于确保稳定的采样流量。
对于潮湿且含硫的废气,采用耐腐蚀材料对于确保探头和管线的长期使用寿命非常重要。在粉尘负荷较高的应用中——例如水泥厂——过滤器应便于接触,以便定期清洁或更换。组件之间的合理组合决定了测量系统能否长期稳定运行。
采样与气体处理系统中最常见的误差来源包括:
加热管线温度不足,导致冷凝;
过滤器脏污或堵塞;
软管和连接处发生泄漏;
材料选择不当,导致腐蚀或吸附问题。
为避免上述问题,实际应用中可采取以下措施:
对加热路径进行温度监测,并定期检查其功能;
为过滤器、探头和冷凝液排放装置制定明确的维护周期;
在改造或维护后进行泄漏测试;
对测量系统中的维护操作和异常情况进行记录。
即使是简单的日常检查——例如目视检查是否存在冷凝液、定期更换过滤器以及检查泵的功能——也有助于保持测量系统的稳定性,并避免非计划停机。