您好, 歡迎來(lái)到化工儀器網(wǎng)
一文看懂煙氣的濕度監(jiān)測(cè)技術(shù)及應(yīng)用選擇
閱讀：5131 發(fā)布時(shí)間：2021-4-16
煙氣濕度是重要的煙氣參數(shù)之一，對(duì)于煙氣處理影響很大，但其監(jiān)測(cè)手段受環(huán)境溫度、壓力、介質(zhì)吸附及其他多干擾因素影響大且校準(zhǔn)困難，如何準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)得到了相關(guān)部門越來(lái)越多的關(guān)注。
一、關(guān)于濕度的定義
水分，是指固體或液體物質(zhì)中水的含量；濕度，則是指氣體中水蒸氣的含量；當(dāng)氣體中水蒸氣的含量低于-20?C露點(diǎn)時(shí)(在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為1020×10-6)，工業(yè)中習(xí)慣稱為微量水分。
對(duì)濕度的表示方法有濕度、相對(duì)濕度、露點(diǎn)溫度、濕氣與干氣的比值(重量或體積)、水蒸氣分壓等。
其中，濕度(單位：g/m3或mg/m3)是指在一定溫度和壓力條件下，每單位體積混合氣體中所含的水蒸氣質(zhì)量；
日常生活中所指的濕度為相對(duì)濕度(單位：RH%)，即在一定的溫度、壓力下，濕空氣中水蒸氣的摩爾分?jǐn)?shù)與同一溫度和壓力下飽和水蒸氣的摩爾分?jǐn)?shù)比；
露點(diǎn)溫度(單位：?C或?F)，是指在一個(gè)大氣壓下氣體中的水蒸氣含量達(dá)到飽和時(shí)的溫度，簡(jiǎn)稱露點(diǎn)。同時(shí)，相對(duì)濕度又是溫度的函數(shù)，溫度嚴(yán)重地影響著空間內(nèi)的相對(duì)濕度。
二、主流濕度測(cè)量方法及對(duì)比分析
主流濕度測(cè)量方法可參見(jiàn)《GB/T11605-2005濕度測(cè)量方法》，常用濕度測(cè)量方法包括伸縮法、干濕球法、冷凝露點(diǎn)法、氯化鏗露點(diǎn)法、電阻電容法、電解法和重量法等。
1.機(jī)械式濕度計(jì)
①
測(cè)量原理：利用毛發(fā)等材料的長(zhǎng)度隨濕度而變化的特性直接指示相對(duì)濕度值。
②
適用范圍：適用于實(shí)驗(yàn)室、機(jī)房、倉(cāng)庫(kù)、廠房等室內(nèi)環(huán)境溫濕度的測(cè)量。
③
優(yōu)點(diǎn)：便宜，對(duì)大多數(shù)污染物不敏感，不需要電源，可以做記錄。
缺點(diǎn)：易漂移，如果在某一濕度下使用較長(zhǎng)的時(shí)間會(huì)喪失其靈敏度；響應(yīng)慢，運(yùn)輸或振動(dòng)搖擺會(huì)破壞其性能；且不能用于0℃以下。
2.干濕球濕度計(jì)
?、?br />
測(cè)量原理：利用兩支型式和尺寸均相同的溫度計(jì)，其中一支作為干球溫度計(jì)，另一支的球部纏上一層潔凈紗布，并用蒸餾水保持潤(rùn)濕，作為濕球溫度計(jì)。干球溫度與濕球溫度之差取決于當(dāng)時(shí)環(huán)境空氣的相對(duì)濕度，從而可利用干球溫度與濕球溫度來(lái)求得空氣的相對(duì)濕度。
?、?br />
適用范圍：干濕球濕度計(jì)是基本測(cè)量法，能較準(zhǔn)確測(cè)定100℃以下的煙氣含濕量，但不適合測(cè)量100℃以上及正壓煙氣。該方法目前多作為參比方法，與儀器檢測(cè)同步測(cè)量以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。
?、?br />
優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性好，當(dāng)相對(duì)濕度接近100%RH時(shí)，可以得到較高的準(zhǔn)確度；裝置簡(jiǎn)單，成本及維修費(fèi)用低。
缺點(diǎn)：當(dāng)濕球溫度低于0℃、高于100℃或被測(cè)煙氣為正壓時(shí)，很難得到可靠的結(jié)果。影響測(cè)量結(jié)果的因素多(風(fēng)速、輻射等)，對(duì)實(shí)驗(yàn)人員及環(huán)境要求高。
3.冷鏡式露點(diǎn)儀
?、?br />
測(cè)量原理：不同水份含量的氣體在不同溫度下的鏡面上會(huì)結(jié)露，通過(guò)光電檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)出露層并測(cè)量得結(jié)露溫度。冷鏡式露點(diǎn)儀采用的是直接測(cè)量方法，在保證檢露準(zhǔn)確、鏡面制冷高效率和精密測(cè)量結(jié)露溫度前提下，該類型露點(diǎn)儀可作為標(biāo)準(zhǔn)露點(diǎn)儀使用。
?、?br />
適用范圍：冷鏡式露點(diǎn)儀測(cè)量范圍較廣，其測(cè)量范圍已達(dá)到-95℃~70℃，測(cè)量精度±0.1℃~±0.5℃，能滿足大多數(shù)的測(cè)量要求。
③
優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量準(zhǔn)確且較為穩(wěn)定，應(yīng)用普遍。
缺點(diǎn)：價(jià)格較高；對(duì)操作人員的要求較高，儀表維護(hù)量較大；在-20℃~0℃區(qū)間內(nèi)存在過(guò)冷水，需注意區(qū)分過(guò)冷水及霜。
4.電容式濕度測(cè)量?jī)x
?、?br />
測(cè)量原理：電容式濕度測(cè)量?jī)x的基本原理是基于平板電容式溫度傳感器對(duì)于微量水分的測(cè)量，氣體中的水分含量(體積分?jǐn)?shù))與傳感器電容的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系。
?、?br />
適用范圍：適用于在線監(jiān)測(cè)。在-l0℃~80℃條件下，電容式濕度測(cè)量?jī)x測(cè)量范圍為0%RH~100%RH。
?、?br />
優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量范圍較廣，溫度系數(shù)低；體積小，便于制造，便于集成；日常維護(hù)量較小，相對(duì)穩(wěn)定且響應(yīng)較快。
缺點(diǎn)：該方法是間接測(cè)量，在較高的溫度下操作會(huì)引起漂移；當(dāng)被測(cè)介質(zhì)為腐蝕性氣體(如NH3、SO3、Cl2)時(shí)，必須定期校準(zhǔn)以克服老化、滯后及污染，不建議使用；一般而言，相比于電阻式在線濕度測(cè)量?jī)x，精度略低一些。
5.阻容式濕度測(cè)量?jī)x
①
測(cè)量原理：阻容式濕度傳感器的等效電路為并聯(lián)的電容和電阻，水分含量越大電容值越大，而電阻值越小。當(dāng)電容尺寸確定后，傳感電容的大小取決于介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，樣品的相對(duì)介電常數(shù)取決于樣品的含水量，樣品氣中的含水量(體積分?jǐn)?shù))與阻容法濕度傳感器的電阻和電容值的變化呈函數(shù)關(guān)系。
?、?br />
適用范圍：適用于在線監(jiān)測(cè)。在-l0℃~80℃條件下，電容式濕度測(cè)量?jī)x測(cè)量范圍為0%RH~100%RH。
③
優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量精度高，穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快；可對(duì)高溫段測(cè)量進(jìn)行溫度補(bǔ)償，滿足大范圍的測(cè)量環(huán)境溫度要求；便宜，能耗小。
缺點(diǎn)：該方法是間接測(cè)量，需定期校準(zhǔn)；不適用于低濕環(huán)境，且相對(duì)濕度低于15%RH時(shí)喪失靈敏度；一般而言，相比于電容式在線濕度測(cè)量?jī)x，響應(yīng)略慢一些。
6.*吸收電解法微量水份儀
?、?br />
測(cè)量原理：氣樣流經(jīng)一個(gè)特殊結(jié)構(gòu)的電解池時(shí)，所含的水蒸氣被P2O5膜層吸收并電解。當(dāng)吸收和電解過(guò)程達(dá)到平衡時(shí)，電解電流正比于氣樣中的水蒸氣含量，從而可通過(guò)測(cè)量電解電流得知?dú)鈽拥臐穸取?br />
②
適用范圍：*吸收電解法微量水份儀可用于多種惰性氣體及某些不與P2O5反應(yīng)的氣體，測(cè)量范圍一般為從1μL/L到2000μL/L，在低濕測(cè)量中被廣泛應(yīng)用。
③
優(yōu)點(diǎn)：屬測(cè)量法，穩(wěn)定性好，不漂移。
缺點(diǎn)：電解池壽命有限，使用成本偏高；高濕或低濕均會(huì)縮短其壽命，低濕時(shí)響應(yīng)慢；不能用于某些腐蝕性氣體及能與P2O5發(fā)生反應(yīng)的氣體。
結(jié)語(yǔ)：
鑒于對(duì)以上幾種濕度主流測(cè)量方法的對(duì)比分析，在選擇濕度儀表的時(shí)候可以參考以下建議：
濕度基準(zhǔn)或?qū)嶒?yàn)室分析(樣氣理想，要求測(cè)量準(zhǔn)確度高)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)(要求測(cè)量準(zhǔn)確度高)：建議選擇冷鏡式露點(diǎn)儀；
CEMS成套濕度測(cè)量(在線監(jiān)測(cè)，測(cè)量工況復(fù)雜，干擾因素多)：可以選擇阻容式濕度測(cè)量?jī)x；
氣體空分行業(yè)露點(diǎn)測(cè)量(水分含量低，露點(diǎn)在-70℃以下)：建議選擇電容式濕度測(cè)量?jī)x。