如何在高濃度CO2環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)量CO濃度

    磨煤機(jī)是火力發(fā)電廠燃煤機(jī)組制粉系統(tǒng)的主要輔助設(shè)備，是將原煤磨碎至滿足鍋爐懸浮燃燒細(xì)度的動(dòng)力機(jī)械。磨煤機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，煤與空氣接觸被氧化形成CO氣體和碳，同時(shí)摩擦產(chǎn)生的熱量將首先引起煤粉的不*燃燒，從而產(chǎn)生大量的CO氣體。CO氣體濃度在磨煤機(jī)內(nèi)部有限空間的增加，降低了磨煤機(jī)內(nèi)可燃混合物的著火點(diǎn)，增加了磨煤機(jī)著火或爆炸的危險(xiǎn)性。

    通過(guò)在線檢測(cè)CO氣體的濃度，可以檢測(cè)到煤粉著火（陰燃、冒煙）發(fā)生前的征兆。在磨煤機(jī)內(nèi)部CO氣體的分布是均勻的，而溫度的分布是不均勻的，CO氣體的濃度變化比溫度更能真實(shí)、全面反應(yīng)磨煤機(jī)內(nèi)部的燃燒情況。事實(shí)上CO氣體濃度的增加往往發(fā)生在可視煙火前的1.5h左右，即局部溫度開始發(fā)生明顯變化之前，磨煤機(jī)的CO氣體檢測(cè)是防止磨煤機(jī)著火或爆炸的有效手段。

    《DLT5203-2005火力發(fā)電廠煤和制粉系統(tǒng)防爆設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》要求：在燃燒爆炸感度和揮發(fā)分較高的煙煤和褐煤，采用中速磨或雙進(jìn)雙出磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)時(shí)，宜設(shè)置磨煤機(jī)CO監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

    CO氣體檢測(cè)的主要方法有：紅外線吸收法、電化學(xué)法、電氣法（熱導(dǎo)式和半導(dǎo)式）、色譜法，目前CO氣體濃度在線檢測(cè)通常使用紅外線吸收法、電化學(xué)法。

紅外線吸收法與電化學(xué)法對(duì)比

    不難看出紅外線吸收法無(wú)論在檢測(cè)技術(shù)還是維護(hù)成本上較電化學(xué)法均有優(yōu)勢(shì)。除此之外，基于紅外線吸收法的紅外氣體分析技術(shù)具有測(cè)量范圍寬、靈敏度高、測(cè)量精度高、反應(yīng)快、選擇性好等優(yōu)勢(shì)，但在紅外線法測(cè)量過(guò)程中也存在一些問(wèn)題：水汽、CO₂對(duì)CO氣體的干擾。

    CO的紅外吸收波長(zhǎng)在4.6μm附近，CO₂在4.3μm附近，水汽在1~9μm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，幾乎有連續(xù)的吸收帶。CO₂和水汽與CO的特征吸收波長(zhǎng)范圍有重疊部分，且CO₂和水汽的濃度遠(yuǎn)大于CO的濃度，這對(duì)CO的測(cè)量有著明顯的干擾。因此需在測(cè)定前用制冷或干燥劑對(duì)樣氣進(jìn)行脫水預(yù)處理，或在氣體分析單元對(duì)水氣進(jìn)行特殊消除處理；同時(shí)通過(guò)設(shè)置濾波單元選擇紅外線波長(zhǎng)，用窄帶光學(xué)濾光片或氣體濾波氣室將紅外輻射限制在CO吸收的窄帶光范圍內(nèi)，以減少煙氣中其他成分對(duì)測(cè)量值的影響，才可準(zhǔn)確的測(cè)量出煙氣中CO的濃度，保證磨煤機(jī)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的安全。

    由銳意自控研制的煙氣分析儀（低量程在線型）Gasboard-3000Plus，除配備了專門的樣氣預(yù)處理裝置對(duì)樣氣進(jìn)行消除水分的預(yù)處理；整個(gè)氣體分析單元均配備了恒溫裝置，防止低溫環(huán)境下氣態(tài)水在氣體分析單元內(nèi)發(fā)生冷凝，影響測(cè)量結(jié)果外。傳感器內(nèi)還配備水分的補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置：在微流紅外傳感器上采用機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，改變前后膨脹氣室的空間比例，增加傳感器對(duì)被測(cè)氣體的響應(yīng)靈敏度；通過(guò)調(diào)節(jié)葉片及線性修正，對(duì)水汽干擾信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，使含有非冷凝水的氣體與N₂的信號(hào)一致，這樣傳感器前后膨脹氣室受水汽的影響就相互抵消，保證了對(duì)CO濃度測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

    對(duì)于高濃度CO₂的影響，Gasboard-3000Plus氣體分析單元采用了特殊的CO₂干擾減除裝置，配置了專門吸收CO₂波長(zhǎng)的濾波氣室，能夠消除CO₂對(duì)CO特征吸收波長(zhǎng)的影響。同時(shí)還采用了濾波效果的窄帶光學(xué)濾光片，僅使具有CO特性吸收波長(zhǎng)的紅外輻射通過(guò)，可有效阻攔CO₂紅外輻射的影響，保證了對(duì)CO濃度測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

帶CO₂濾波氣室的CO微流傳感器

    磨煤機(jī)內(nèi)部CO氣體的分布是均勻的，而溫度的分布是不均勻的，對(duì)同一報(bào)警等級(jí)而言CO氣體的報(bào)警時(shí)間要比溫度的報(bào)警時(shí)間提前1個(gè)小時(shí)。因此，在磨煤機(jī)出口設(shè)置煙氣分析儀（低量程在線型）Gasboard-3000Plus，對(duì)CO濃度進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)，通過(guò)合理的使用、科學(xué)的維護(hù)，當(dāng)CO氣體濃度達(dá)到限制可及時(shí)報(bào)警，提醒運(yùn)行人員注意采取相應(yīng)的措施，防止磨煤機(jī)著火或爆炸，保證發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行。