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NDIR分析仪零点漂移在CEMS质控中的误差分析与建议

作者:邢台在线监测 2020-05-20 09:25  15 浏览量

随着大气污染防治工作的逐步深入,CEMS数据准确性越来越多的得到了环境执法部门和排污单位的重视,现场执法中常用的检查手段就是对CEMS进行标准物质测试,通过响应时间和示值误差来判断CEMS系统是否正常,以下通过对CEMS标准物质质控中经常出现的误差进行分析,希望能为相关人员带来一些参考。


CEMS标准物质进行测试是CEMS数据质量保证的基本措施,全程标气测试反应出CEMS系统(分析仪器和预处理系统)的响应情况,分析仪标气测试反应出分析仪的响应情况。以下针对CEMS在标气质控测试中产生的误差,通过对分析仪的零点、样气露点以及线性测试分析判断误差原因。


现场情况

01

CEMS采用冷干法NDIR原理,预处理采用固态除氨+渗透管除水+冷凝器+渗透干燥方式,采用高中低浓度SO2、NO标气进行测试均在误差范围内,排放标准为SO2:50mg/m3,NOx:100mg/m3,正常情况下SO2排放浓度在20mg/m3以下,NOx排放浓度在30-50mg/m3。


在一次巡检维护中,运维人员对CEMS 进行全程SO2标气(48mg/m3)测试时,发现SO2的响应时间较长,约3min无响应,直接通分析仪进行测试200S显示数据在39mg/m3,139mg/m3SO2标气测试显示数据139mg/m3。



测试过程

02

1.对分析仪进行手动校零后,分析仪通入48mg/m3 SO2标气显示18mg/m3,通入139mg/m3SO2标气测试显示数据139mg/m3;分析仪通入N2 SO2显示-21mg/m3,通入空气SO2显示-10mg/m3左右。


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2.检查渗透干燥器发现渗透干燥器变色严重,更换渗透干燥管后进行校零,分析仪通空气SO2显示-8mg/m3,通48mg/m3 SO2标气显示34mg/m3,通87mg/m3 SO2标气显示77mg/m3,通139mg/m3 SO2标气显示132mg/m3。


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3.对分析仪进行NO线性测试,分析仪通空气NO显示5mg/m3,通174mg/m3NO标气显示182mg/m3,通390mg/m3 NO标气显示401mg/m3,通612mg/m3NO标气显示626mg/m3。


4.全程通入48mg/m3 SO2标气在200S时显示32mg/m3。


5.对测量(分析仪进口)样气露点进行测试样气露点在-8.7℃。


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误差分析

03

1.通过对分析仪SO2不同浓度标气响应的示值进行分析发现,SO2在标气浓度较低时误差较大,在浓度相对较高时误差较小,且SO2在测量空气时SO2显示为-8mg/m3,初步判断SO2零点负漂移。

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2.通过对全程SO2(48mg/m3)标气测试与分析仪测试误差分析发现,全程示值32mg/m3,分析仪直通测试示值34mg/m3,全程与分析仪测试误差2mg/m3,相对较小,分析仪测试稳定时间在100S左右,全程测试稳定时间在200S,响应时间的误差主要为管路传输造成;示值与标准值误差较大的原因是分析仪漂移引起的误差。


3.分析仪SO2量程为0-150-750ppm,现场使用量程为0-429mg/m3,设置输出量程0-150mg/m3,分析仪最大允许误差为±2%,直通分析SO2(48mg/m3)标气误差为14mg/m3,其中分析仪零点负漂移-8mg/m3,该量程下分析仪测量最大允许误差429*±2%=±8.58mg/m3,即零点漂移和系统误差造成分析仪SO2误差较大的主要原因。


4.通过对分析仪NO不同浓度标气响应的示值进行分析发现,NO在标气浓度较低时误差较小,在浓度相对较高时误差较大,且NO在测量空气时显示为5mg/m3,初步判断NO零点正漂移。

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5.分析仪SO2量程为0-100-500ppm,现场使用量程为0-665mg/m3,设置输出量程0-700mg/m3,分析仪最大误差为±2%,直通分析仪NO0/174/390/612mg/m3)标气误差分别为5/8/11/14mg/m3,其中分析仪零点漂移5mg/m3,该量程下分析仪测量最大允许误差665*±2%=±13.3mg/m3,即零点漂移、跨度漂移和系统误差是造成分析仪NO误差的主要原因。



降低误差的建议

04

1.NDIR分析仪零点受零点气的纯度和露点影响较大,采用空气为零点气进行自动校准的分析仪,应对零点气的露点进行预处理或使用减压后的仪表气作为零气,并确保零点气露点稳定,最大程度降低露点对NDIR测量的影响。


2.对已经进行深度治理或达到超低排放的行业,原有分析仪量程较大,排放浓度低于量程30%的,受分析仪系统误差的影响,质控误差较大,应及时调整分析仪量程或者更换低量程的分析仪进行测量。


3.采用原位式除氨、除水的预处理,一定程度上降低了预处理系统对待测组分吸附损失形成的误差,但是应定期检查除氨和除水系统的运行情况,对性能不满足要求的要及时进行更换耗材。对采用渗透管对样气或者零气进行露点平衡的,应定期对渗透管进行检查,对出口样气露点进行测试,性能不满足要求的要及时更换。


4.渗透管稳定运行主要受反吹气的纯净度和样气及反吹气中氨的影响,运行中应确保反吹气中无水、无油、无尘以及环境空气中无氨,定期对反吹气净化装置进行检查和维护是提高渗透管使用寿命的有效方法。



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