排放測量儀器主要使用 NDIR 測量池與電化學感測器,可靠測定 CO、CO2、NO、NO2 或 SO2 等氣體的濃度,並以 mg/m3 或 Vol.-% 的形式輸出。兩種量測原理各有優勢,分別適用於特定組分、量測範圍與儀器概念。
NDIR 指非分散紅外量測,主要用於測定具有明顯紅外吸收帶的氣體,例如 CO、CO2 或 NO。其運作原理基於分子在特定波長下吸收紅外輻射。NDIR 分析儀將紅外光穿過充滿樣品氣體的量測池(比色皿),偵測器量測被氣體削弱後的輻射強度。透過入射強度與偵測強度之比,並利用朗伯-比爾定律計算氣體濃度。
典型的 NDIR 測量池包括:
紅外光源,
具有固定長度的量測池(比色皿),
用於選擇相關波長的光學濾光片,
紅外偵測器,
用於信號評估與濃度計算的電子元件。
在排放測量儀器中,通常會組合多個 NDIR 通道,以並行量測不同氣體。量測範圍可透過量測池長度、光學濾光片與信號處理進行調整,以滿足不同需求——從低 ppm 範圍到百分比範圍。
電化學感測器主要用於量測 O2、CO、NO、NO2 與 SO2,尤其適用於緊湊型行動式排放測量儀器。其由含電解質與電極的量測池構成。待測氣體擴散進入量測池並發生電化學反應,產生的電流與氣體濃度成正比。
電化學感測器的優點包括結構緊湊、可在一台儀器中組合多種感測器,以及響應時間相對較短。它們使得可攜式多氣體排放測量儀器成為可能,便於在日常服務工作中靈活使用。
同時,電化學感測器的使用壽命有限,取決於工作溫度、氣體負荷以及使用頻率。因此,定期檢查並在必要時更換感測器,是專業維護方案的一部分。
NDIR 測量池具有較高的長期穩定性,並對特定氣體具備良好的選擇性。它們非常適用於固定式排放測量系統,以及需要連續、長期量測的應用情境。典型應用包括:
在大型燃燒設備中連續量測 CO 與 CO2,
在能源與工業設備中量測 NO,
依相關標準整合至 CEMS。
電化學感測器的優勢在於靈活性與緊湊性。它們更常用於行動式排放測量儀器,此類儀器在服務與調試作業中需要同時量測多種組分。典型應用包括:
鍋爐與燃燒器設備的調試與維護,
在 CHP 或工業設備中的專案量測,
比較量測與合理性檢查。
選擇哪種量測原理取決於多個因素:
量測任務:連續監測 vs. 定期檢測,
要求的精度與長期穩定性,
待測組分的數量與類型,
可用安裝空間與環境條件。
在許多系統中,兩種技術會組合使用:電化學感測器可補充 NDIR 測量池,用於涵蓋更多組分或支援行動應用情境。對使用者而言,關鍵在於了解哪些組分採用哪種量測原理,以及由此帶來的維護要求。