如何在高浓度CO2环境下准确测量CO浓度

磨煤机是火力发电厂燃煤机组制粉系统的主要辅助设备，是将原煤磨碎至满足锅炉悬浮燃烧细度的动力机械。磨煤机在运行过程中，煤与空气接触被氧化形成CO气体和碳，同时摩擦产生的热量将首先引起煤粉的不完全燃烧，从而产生大量的CO气体。CO气体浓度在磨煤机内部有限空间的增加，降低了磨煤机内可燃混合物的着火点，增加了磨煤机着火或爆炸的危险性。

通过在线检测CO气体的浓度，可以检测到煤粉着火（阴燃、冒烟）发生前的征兆。在磨煤机内部CO气体的分布是均匀的，而温度的分布是不均匀的，CO气体的浓度变化比温度更能真实、全面反应磨煤机内部的燃烧情况。事实上CO气体浓度的增加往往发生在可视烟火前的1.5h左右，即局部温度开始发生明显变化之前，磨煤机的CO气体检测是防止磨煤机着火或爆炸的有效手段。《DLT5203-2005火力发电厂煤和制粉系统防爆设计技术规程》要求：在燃烧爆炸感度和挥发分较高的烟煤和褐煤，采用中速磨或双进双出磨煤机直吹式制粉系统时，宜设置磨煤机CO监测系统。

CO气体检测的主要方法有：红外线吸收法、电化学法、电气法（热导式和半导式）、色谱法，目前CO气体浓度在线检测通常使用红外线吸收法、电化学法。不难看出红外线吸收法无论在检测技术还是维护成本上较电化学法均有优势。除此之外，基于红外线吸收法的红外气体分析技术具有测量范围宽、灵敏度高、测量精度高、反应快、选择性好等优势，但在红外线法测量过程中也存在一些问题：水汽、CO₂对CO气体的干扰。

红外线吸收法与电化学法对比

CO的红外吸收波长在4.6μm附近，CO₂在4.3μm附近，水汽在1~9μm波长范围内，几乎有连续的吸收带。CO₂和水汽与CO的特征吸收波长范围有重叠部分，且CO₂和水汽的浓度远大于CO的浓度，这对CO的测量有着明显的干扰。因此需在测定前用制冷或干燥剂对样气进行脱水预处理，或在气体分析单元对水气进行特殊消除处理；同时通过设置滤波单元选择红外线波长，用窄带光学滤光片或气体滤波气室将红外辐射限制在CO吸收的窄带光范围内，以减少烟气中其他成分对测量值的影响，才可准确的测量出烟气中CO的浓度，保证磨煤机工业现场的安全。

由四方仪器最新研制的烟气分析仪（低量程在线型）Gasboard-3000Plus，除配备了专门的样气预处理装置对样气进行消除水分的预处理；整个气体分析单元均配备了恒温装置，防止低温环境下气态水在气体分析单元内发生冷凝，影响测量结果外。传感器内还配备水分的补偿调节装置：在微流红外传感器上采用机械结构设计，改变前后膨胀气室的空间比例，增加传感器对被测气体的响应灵敏度；通过调节叶片及线性修正，对水汽干扰信号进行调整，使含有非冷凝水的气体与N2的信号一致，这样传感器前后膨胀气室受水汽的影响就相互抵消，保证了对CO浓度测量结果的准确性。

对于高浓度CO₂的影响，Gasboard-3000Plus气体分析单元采用了特殊的CO₂干扰减除装置，配置了专门吸收CO₂波长的滤波气室，能够消除CO₂对CO特征吸收波长的影响。同时还采用了滤波效果极佳的窄带光学滤光片，仅使具有CO特性吸收波长的红外辐射通过，可有效阻拦CO₂红外辐射的影响，保证了对CO浓度测量结果的准确性。

带CO₂滤波气室的CO微流传感器

磨煤机内部CO气体的分布是均匀的，而温度的分布是不均匀的，对同一报警等级而言CO气体的报警时间要比温度的报警时间提前1个小时。因此，在磨煤机出口设置烟气分析仪（低量程在线型）Gasboard-3000Plus，对CO浓度进行准确的检测，通过合理的使用、科学的维护，当CO气体浓度达到限制可及时报警，提醒运行人员注意采取相应的措施，防止磨煤机着火或爆炸，保证发电机组安全运行。