1 前言

煙氣分析儀是 對鍋爐煙道有害氣體如SO2、CO2、NO2、CO 等以及煙氣中氧含 量 進行檢 測的儀器。常用于燃煤鍋爐、燃 油鍋爐煙道 排 放氣 及污染源附近的環(huán)境 監(jiān) 測。氣體傳感 器 是 煙 氣 分析儀 的 核心部 件，常用氣體傳感 器多為電化學傳感 器。電 化 學 氣 體 傳 感 器 性 能 比 較 穩(wěn) 定，壽命較長，對氣體響應快，不受濕度的影響，分辨率一般高達0.1μ mol/mol。其溫度 適應性較寬（可以在-40~50℃間工作），很多儀器都有軟硬件的溫度補償處理。同時電化學式傳感器又具有體積小、操作簡單、攜帶方便、可用于 現(xiàn) 場監(jiān) 測 及 成 本低 等 優(yōu) 點。所以，在目前各 類氣體 檢 測 設備中，電化學氣體傳感 器占有很 重要的地位。

2 電化學傳感器原理及結構

按照檢 測 原 理 的不同，電化學氣體傳感 器主要分為催 化燃 燒 式傳感 器、定電位電 解式傳感 器、迦伐尼電池式 氧氣傳感器、紅外式傳感器、PI D 光離子傳感器等。目前煙氣分析儀中使 用較 多的是 定電位電 解式傳感器、迦伐尼電池式氧氣傳感器。

   

2.1 定電位電解式傳感 器的工作原理

使電解池電解質 溶液的界面保持 一定電位進行電解，通過調整其設定電位，有選 擇 地使氣體進行氧化或還原，從而能定量檢測各種氣體。

   

2.2 定電位電解式傳感 器的結構

在一個塑料制成的筒 狀池體以內安裝感應電極、計數(shù)電 極和 參比電 極，在電 極 之間充 滿電 解 液，由多 孔四氟乙烯做 成的隔膜 在頂部封裝。前置 放 大器 與傳感器電 極 連 接，在電 極 之間 施 加 一定 的電位，使傳感 器處 于工作 狀 態(tài)。氣體 在電 解質內的工作電 極 發(fā) 生氧化或還 原反 應，在 對電 極 發(fā) 生 還 原 或氧化反 應，電 極的平 衡電位 發(fā) 生變 化，變 化值與氣體 濃 度 成 正比。可測量SO 2、NO、NO 2、CO、H 2S 等 氣體。但 這 些 氣體傳感器靈敏 度卻 不相同，靈敏 度 從高 到 低 的順 序 是H 2S、NO、NO2、SO2、CO，響應時間一 般為幾秒至幾十秒，一 般小于1min，其壽 命短的只有半年，長則2~3年。

       

2.3 迦伐尼電池式氧氣傳感 器的工作原理

與定電位電解式一樣，通 過 測 量電解電流 來檢測氣體濃度。但由于傳感 器本身就是電池，所以不需要由外界施加電壓。這種傳感 器主要是 用于O 2的 檢 測，檢測缺氧的儀器幾乎都使用這種傳感 器。

     

2.4 隔膜 迦伐尼電池式氧氣傳感 器的結構

在 塑 料 容 器 的 一 面 裝 有 對 氧氣 透 過 性 良 好，厚10~30μ m的聚四氟乙烯透氣膜，在其容器內側緊 粘著貴金屬（鉑、黃 金、銀）陰電極,在容 器 的另一面內側或容 器的空余部分設置陽極（用鉛、鎘等離子化傾向大的金屬）。用KOH、KHCO3作電解液。氧氣在通過電解質時在陰陽極發(fā) 生氧化還 原反 應，使陽極 金屬離子化，釋放出電子，電流的大小與氧氣的多少成正比。由于整個反 應中陽極金屬有消耗，所以傳感器需要定期更換。

3 科學地延長電化學傳感器的使用壽命

電化學傳感 器大 都是以水溶液作為電 解質,電 解質的蒸發(fā)與污染，常會導致傳感器的信號下降，縮短使用壽命；由于在空氣中有被測物質存 在，傳感 器 中的有效成分被消 耗，因此傳感 器 一旦被 啟封，就 視 為參加了使用，即使沒用于測量，其壽命也在縮短，電化學傳感器的壽命期 望值為2 年，若 使 用不當其壽 命可能更短，而傳感器更換的費用較高。因此如何保證其使用壽命，傳感器的正確維護對煙氣分析儀的使用尤為重要。

（1）傳感器長時間暴露在煙氣中會極大影響使用壽 命，只有短時間與 被 測 對 象 接 觸，長期處于新鮮的空氣中 才可維 護 其正常使 用壽 命。因 此，儀器 開機時，一定要 在清潔 的空氣中。測量完畢后不要立即關機，儀器必須在清潔空氣 運 行5~10min，待 儀器 氣體顯 示值 降至10 單位以下，保 持 儀器內部 處 于 新 鮮空氣的環(huán) 境方可關機 或停泵。否則，傳感 器容易“中毒”并加速傳感 器的損耗。

（2）對于 裝有粉塵 過 濾器 裝 置的儀器，要及時更換 過 濾 芯，避 免 粉 塵 進 入傳感 器內污染傳感 器。對 于便 攜式儀器，不論儀器是否經常使用，至少 每隔2~3周充電一次，且采樣時電池電量不應低于30%。

（3）有些 廠家安裝了兩個 泵：抽氣 泵 和內置的清洗 泵，在儀器連續(xù)監(jiān)測一段時間后，抽氣 泵會關閉，在儀器內部的 清 洗 泵會自動 開啟，抽取儀器周圍的 清 潔空氣，使儀器 的傳感 器 得到充分 的清洗，這 樣 也延 長了傳感 器的使用壽 命。

4 保證儀器的準確性

為了保證 煙 氣 分析儀 的精度 和系 統(tǒng)的完 整 性，對儀器還需要進行正常運行性流量檢查及示值標定。煙 氣 分析 儀 是 通 過 抽 取 煙 道 中氣體到 氣體傳感器。煙 道常采用負 壓，也 就 是說 在 煙 道中 如果 儀器 的泵 抽力小，即泵 的 流 量小，當負 壓 超 過儀器 中泵 的吸力時，會導致實際測量數(shù) 據(jù)偏低。因此，使用儀器時，既 要 根 據(jù) 測 試 工 況 的負 壓 范 圍，選 用 相 應 型 號 的 儀器，還 要對儀器 的流 量進行測 量，一 般儀器 的流 量 要保證在0.7L/min以 上，才有可能保證儀器 測量的準確性。日常工作中，可以 根 據(jù)本身具 備 的環(huán) 境 和 條 件選用 不 同 的 方 法 進 行 示 值 標 定，以保 證 儀 器 的 正常 運行，但 對外出具公 證 數(shù) 據(jù) 時，則一定要 到 計 量 檢 定 部門按周期檢定，以保證儀器的準確性。

（1）選 擇潔凈的空氣，對儀器的零點 進行標定。此 時 有 害 氣 體 的 含 量 應 為“ 零”，而 氧 的 含 量 則 為20.9%。

（2）選 擇 純氮，通 入氮氣，氧傳感 器的顯 示應 迅速 下降為0.2mg /m 3以下，否則氣體傳感 器失 效，而 有害氣體的顯示應為“零”。

（3）選 擇 一定濃度的標準氣體進行標定，按照儀器使用說明書對每 個傳感 器 進行 一 一標定，如果發(fā)現(xiàn)示值誤 差 超 過說明書給出的技 術指標，可通 過 校準程序 或儀器內部電位器 的調 整，對儀器 進 行 調 整。如 果在使 用中監(jiān) 測的數(shù) 據(jù) 異 常偏 低，反 應非常 慢，或 在 標定過 程中發(fā)現(xiàn)傳感 器反 應非常 慢，線 性 誤 差 較 大，無法調 整；或 是 剛剛調 整 好，再進行測 量 數(shù)值 又 發(fā) 生了變化，則可以考慮更換傳感 器。在更換傳感 器之后，也要對傳感 器或儀器進行及時反復的標定，調整準確后才能使用。

5 結束語

在實際應 用中，通 過 對電化學氣體傳感器進行科學合 理 的使 用和 維護，大大延長了電化學傳感器的使用壽 命，保證了煙氣分析儀的測量準確性。同時，電化學氣體傳感 器穩(wěn)定 運 行，也為煙氣的監(jiān) 測 提 供了可靠保障，為企業(yè)節(jié)能減排，保護環(huán)境發(fā)揮重要作用。