烟气湿度仪原理

GR-3021型烟气湿度检测仪产品概述GR-3021型烟湿度速检测仪(以下简称检测仪）是采用湿敏电容法测量烟气中水分含量的一款湿度检测仪器，仪器采用进口传感器，自带温度、压力补偿修正，具有测量精度高，耐腐蚀，使用温度范围宽等优点，广泛应用于锅炉、炉窑以及各种排风管道的烟气湿度测量。适用范围本仪器采锅炉、炉窑以及各种排风管道的烟气水分或含湿量的测量，适用于应用于环保、职业卫生、劳动、安监、军事、科研、教育等部门。。采用标准GB/T 11605 -2005《温湿度测量方法》主要特点1. 采用原装进口湿度传感器，测量精度高，耐腐蚀，使用寿命长；2. 内置高能锂离子电池，一次充电可连续工作3小时以上；3. 采用独创的温湿度修正补偿算法，消除烟道温度、压力对测量结果的影响，测量分辨率可达0.01%，测量精度更高；4. 传感器表面双层粉尘过滤，有效保护传感器不受粉尘的影响；5. 传感器表面具有加热功能，防止传感器表面结露，有效保护传感器；6. 采用一体化设计，减少外部干扰，使用方便7.操作界面简单，开机直接进入测量，无需任何操作8．大容量数据存储，可存储1000组数据文件；9.大尺寸、宽温高亮彩色显示屏显示；10.内置蓝牙模块，可选配蓝牙打印机进行数据打印技术指标 检测仪主要技术指标技术指标参数范围分辨率准确度湿度(0～60)%0.01%不超过±2.0%大气压(50～110) kPa0.01 kPa不超过±2.0%烟气温度180℃（注：180度以上工况不可使用本仪器）响应时间（0-160）℃取样管长度1.2米（可定制） 电池工作时间大于5小时整机功耗60W 整机重量约3.5kg工作温度（-20-60）℃工作电压内置电池或AC220/DC24电压适配器创新点：GR-3021型烟湿度速检测仪是采用湿敏电容法测量烟气中水分含量的一款湿度检测仪器，仪器采用进口传感器，自带温度、压力补偿修正，具有测量精度高，耐腐蚀，使用温度范围宽等优点，1. 采用原装进口湿度传感器，测量精度高，耐腐蚀，使用寿命长；传感器表面双层粉尘过滤，有效保护传感器不受粉尘的影响； 烟气湿度检测仪

前言在CEMS(烟气连续排放监测) 系统中，湿度测量往往由于传感器寿命短，校准困难等问题，大多数情况下，工艺操作人员都对其测量数据存疑，很少从工艺角度分析数据的准确性，分析结果也几乎不会用于工艺控制的参考。稀释抽取式湿度计，由于在样品抽取时已经完成了大比例的稀释，样气中的湿度和颗粒物含量都极低，所以其运行条件好，传感器寿命长，且方便校零。在氨法脱硫工艺的实际使用中，稀释法烟气连续排放监测系统中配置的抽取式湿度计，因其良好的性能和极少的维护量，既能满足法规要求的污染物排放监测功效，又能帮助工艺人员实现对氨法脱硫工艺的运行优化控制。氨法脱硫工艺原理氨法脱硫工艺的原理简单讲，就是向烟道内加入适量的NH3（氨）、H2O、O2等物质，经过物理吸收、化学反应等复杂过程后，将烟气中含有的SO2去除，实现SO2的减排。其主要的化学反应如下：1）中和：SO2+H2O=H2SO3（亚硫酸） NH3+H2O=NH3H2O（氨水）2NH4OH+H2SO3=(NH4)2SO3（亚硫酸铵）+2H2O(NH4)2SO3+2H2SO3=2NH4HSO3（亚硫酸氢铵）+H2O2）氧化：2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO42NH4HSO3+O2=2NH4HSO4NH4HSO4+NH3H2O =(NH4)2SO4+H2O2NH4OH+SO3=(NH4)2SO4+H2O湿度叠加是造成抽取式湿度计结果出现偏差的主要原因在氨法脱硫工艺中，排放口的烟气工艺温度一般都控制在50℃左右。如果采用直插式的湿度计测量烟道中的湿度，且工艺控制中 NH3H2O处于过量状态(这种工艺控制是不合规的)，低温环境，又处于稳定工况，此时 NH3H2O以稳定的液态形式存在。直插式湿度计的测量结果仅仅是气态水的含量值，而烟气中的 NH3H2O对湿度计测量不会产生示值影响。但是，对于抽取式的湿度计来讲，根据HJ76-2017的要求，其取样探头、取样探杆等需要加热(120℃以上)。当工艺控制中NH3H2O过量了，烟气中部分NH3H2O被抽取到经过加热的探头、探杆后，由于温度的升高，NH3H2O很容易分解，生成气态的NH3和H2O。其反应原理如下：这时到达湿度计检测传感器的实际湿度是烟气中的实际湿度和NH3H2O分解产生的湿度之和，这就导致其测量结果出现系统性的偏差。抽取式湿度计可快速判断喷氨量的投用情况，为工艺提供控制参考这里分享两个测试案例：例一. 陕西某氨法脱硫排放口测试NH3.H2O明显过量的情况下，现场对抽取式探头的加热温度进行人为调整，温度从50℃~150℃~50℃顺序进行变化。在工况稳定时，发现湿度会随温度升高而升高，随温度的降低而降低，直到控制温度和烟气温度接近后，湿度不会再变化，大约12%左右，其过程见下面测试趋势图：点击查看大图在测试过程中，我们同时用便携的直插式湿度计进行了同步比对。期间直插式湿度计的示值一直保持在11%左右，没有出现明显上升和下降。我们的稀释抽取系统所配置的湿度计，检测的是水气的体积比，而体积浓度的特点是其测量结果不会随温度的变化而变化。但实际的测试中却出现了湿度随温度变化的现象，那么这个变化是怎么产生的呢？通过分析，我们认为其主要原因是过量的 NH3H2O，在样品稀释抽取过程中因为加热而出现了结合水的分解，产生了湿度叠加，造成湿度计示值增加。例二. 广东某氨法脱硫排放口测试在这个现场，我们没有调整探头等的加热温度，其温度一直保持在145℃，但工艺调整了NH3.H2O的喷入量，从下面的趋势明显看出，当NH3升高时，湿度也在升高，当NH3下降时，湿度也在下降，并且完全同步，至此，可以得出结论，湿度的升高就是NH3.H2O分解产生的湿度叠加的结果。点击查看大图相信文章看到现在，会有人提出一个质疑：抽取式湿度计测量不准确，它所测湿度值叠加了 NH3H2O的加热释放湿度，不能用于折干计算。

9月19日，国家科技部重大科学仪器设备开发专项——“面向复杂工况的激光高温湿度传感器研制及产业化”项目启动仪式在北京召开。该项目牵头单位——北京航天易联科技发展有限公司项目负责人在启动仪式上宣布：将用两年时间，突破包括湿度大动态范围自适应测量技术在内的4项关键技术、成功研制工作温度在20℃~350℃的激光高温湿度传感器并最终实现产品化和工业化推广应用。 p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/b65a533d-af10-4879-9e93-fcc6b8f4c5f8.jpg" title=" 1_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 项目启动会现场 /p p 　　“激光高温湿度传感器研制及产业化”项目的主要任务是研发面向复杂工况条件的激光高温湿度传感器。该类激光湿度传感器基于TDLAS技术(可调谐半导体激光吸收光谱技术的简称)实现湿度的测量。19日上午举行的启动仪式上，该项目专家组负责人、我国著名激光和非线性光学专家、中科院院士姚建铨言简意赅地介绍了TDLAS技术的基本原理：即基于每种气体存在吸收特定波长光的现象，通过特殊波长的激光光源照射气体，气体吸收使之强度变弱，判断变弱程度计算气体浓度。相比于传统测量方式，在高温环境下使用该技术进行湿度测量，具有无交叉干扰、测量范围大、精度高、实时测量等优势，可实现高温湿度实时监测。该传感器一旦研制成功，可提升我国高温湿度监测水平，提高环保排放测算准确性、工业过程节能减排。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/129a5385-e382-4fc9-9137-e4a0196ea234.jpg" title=" 2_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 中科院院士姚建铨担任该项目技术专家组组长 /p p 　　启动仪式上，来自科技部、航天科技集团、北京经济技术开发区、中国航天空气动力技术研究院的相关领导参加了该活动。科技部高技术研究发展中心的专家介绍了项目研制及产业化相关政策并同时表示，开展该仪器专项研制就是要解决我国环保、工业过程控制等多个领域高温湿度准确测量的难题。“高温环境下湿度测量，其准确性直接影响环保领域计算排放总量或工业生产领域过程控制效率。以环保领域为例，工业锅炉排放的污染物浓度测算需要测量烟气湿度。因此，烟气含湿量测量的准确性直接影响排放总量，影响国家环保指标考核。” 高温湿度测量如此重要，但其技术实现的难度却非常大，正因为如此，该项目于今年8月获批科技部重大科学仪器设备开发专项申请。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/1b8a8bca-d7e5-4b8a-9dae-a47cb33ad7d1.jpg" title=" 3_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 项目组负责人、北京航天易联科技发展有限公司总经理李刚在汇报项目实施方案 /p p 　　根据国家重大专项研发的相关要求，此次启动仪式一项重要议题就是由项目牵头单位——北京航天易联科技发展有限公司向技术专家组和用户委员会汇报项目具体实施方案。此前，航天易联已经开展四年 TDLAS技术研发，具备相关基础，并于2016年6月开展高精度TDLAS湿度测量技术的成果评价，技术水平达到国际先进。该公司负责人李刚在汇报中对研究背景、目标、研究内容、技术路线、科研团队及研究基础、预期成果、项目研究周期等做了详尽汇报。据他介绍，项目组将围绕测量环境湿度大、工况干扰因素多(腐蚀气、静电、烟尘、液滴等)、缺乏高温高湿标定技术及恶劣工况下器件可靠性等关键问题，突破湿度大动态范围自适应测量技术、复杂工况多波长测量控制技术及激光器温度电流控制技术，研制工作温度20℃~350℃的激光高温湿度传感器，开展示范应用改进优化，达到烟道气、废气、锅炉汽等高温湿度实时测量的目的，实现最终传感器产品化、产业化。 /p p 　　来自环境监测、无线电、仪表仪器等相关领域的技术专家组和由电力、环保、航天、石化等行业用户组成的用户委员听取了项目组汇报，审阅论证材料并进行质询，同时针对产品示范应用阶段提出了相关建议。经过项目组答疑，专家组和用户委员会讨论后认为：方案目标准确，内容翔实，技术路线可行，一致同意该方案通过评审，建议尽快组织实施，围绕典型代表性工况开展更具针对性的设计开发、示范应用。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/e5c3f041-6316-4495-ae98-f28eafd252ed.jpg" title=" 4_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 与会嘉宾了解TDLAS产品 /p p 　　据了解，该项目研发是航天易联与中科院半导体研究所、中科院电工研究所、武汉市天虹仪表有限责任公司的强强联合。北京航天易联科技发展有限公司是航天科技集团公司第十一研究院控股公司，具有四年TDLAS技术研发基础，拥有三款具有自主知识产权产品，承担项目传感器研制和产业化工作 中科院半导体研究所在半导体激光器研发领域一直处于我国领先行列，为本项目研制小型化半导体激光器 中科院电工研究所长期从事电力电子控制研究，擅长信号处理、仪器设计，为本项目开发核心算法和测量技术 武汉市天虹仪表有限责任公司在环保仪器设备领域有近二十年的科研开发经验，为本项目现场测试、示范应用推广提供有力支撑。 /p p 　　在项目实施方案中，研发团队提出：将在两年时间内，将本项目开发的激光高温湿度传感器应用在便携式烟道气参数测量仪、烟气排放连续监测系统和工业过程气湿度分析仪器中，开展5项示范应用，解决我国环保、工业过程控制等多个领域高温湿度准确测量难题。同时，形成自主知识产权，申请发明专利3项，文章1~3篇，标准1项。完成传感器质量体系文件，技术就绪度达到9级，开展产业化推广，项目完成后三年内实现年销售500套，年销售额2500万。 /p