湿氧测量原理：极限电流法

定义：

       极限电流法（Limiting Current Method）是一种用于测定电极表面的活性物质的电化学活性表面积的方法。它基于极限电流与电极表面积之间的线性关系，通过测量在特定条件下电流无法再增大的值（即极限电流）来评估电极的活性表面积。

工作原理‌：

        极限电流法测湿氧主要基于氧化锆传感器的原理，在不同电压下，铂电极会对氧和水会有一个稳定的电离效果，利用氧化锆电解质的离子导电性，在高温下氧离子在电解质内部移动产生电流，若是将电压控制在2个合适的位置，则会产生对应稳定的2组电流，分别对应的纯氧电流和湿氧电流。

应用：

        广泛应用于高温环境下的湿氧测量，如火电厂、石化厂、垃圾焚烧厂等工业现场的锅炉或工业窑炉排放的烟气湿度测量。特别是在烟气在线连续监测系统（CEMS）中，如脱硫脱硝等工况中烟气湿度的在线测量。此外，它还广泛应用于木材、建材、造纸、化工、制药、纤维、纺织、烟草、蔬菜、食品加工等领域的在线湿氧测控。

优缺点：

优点：

1，‌高温稳定性‌：极限电流法湿氧仪能够在高温条件下保持良好的稳定性，适合用于高温烟气的测量。

2，‌高灵敏度‌：能够检测到非常低浓度的氧气，适合在复杂的烟气中进行精确测量。

3，‌抗干扰能力强‌：能够有效抵抗高温烟气中其他气体的干扰，提供准确的测量结果。

4，‌操作简便、无需温度稳定‌：通过极限电流氧传感器测定烟道的湿氧含量和在经脱水后的干氧含量，根据标准换算方法可得到烟气湿度，具有操作简便、无需温度稳定的优势。

5，‌测量湿度与氧气的能力‌：通过测量极限电流，可以计算出烟气中的湿度，一个仪器可以提供两个测量数据，无需额外安装测量氧气的分析仪。

缺点：

1，‌系统稳定性‌：随着时间的推移，传感器的特性可能会发生变化，影响其性能参数的稳定性。这主要是因为敏感元件或构成传感器的部件的特性随时间变化所导致的。

2，烟气具有高硫化物及还原性气体情况下会使电极污染导致测量准确度下降

3，高浓度S，Pb，Si等工况可能导致氧化锆损坏

湿度测量原理：阻容法

定义：阻容法是一种通过电化学方法在金属表面形成一层薄膜（如氧化铝膜），并在其上镀一薄层金属，从而构成一个电容器的方法。当气体（如SF6）经过时，多孔薄膜会吸附水蒸气，导致两极间阻抗或容抗发生改变，进而测定气体的含水量。

工作原理:

阻容法是一种利用材料介电常数随含水量变化而变化的原理来测量湿度的方法。具体来说：使用一个电容器，其两个电极之间填充有一种特殊的介质。当环境湿度变化时，介质的介电常数会随之变化，导致电容器的电容值也发生变化。通过测量电容值的变化，可以间接计算出环境湿度的变化。阻容法湿度测量通常需要将电阻和电容以一定的方式（如并联）组合起来，并在一定频率的激励下测量其阻抗或相位变化，从而确定电容中的电荷与电极之间的电场强度，进而计算出介电常数和湿度。

应用：

        广泛应用于烟气在线连续监测系统（CEMS）中脱硫设备、超低排放、VOC等场合水分量的测量，也可用于木材、建材、造纸、化工、制药、烟草、印染等场合的湿度控制。

优缺点：

优点：

1，‌响应时间快‌：阻容法湿度仪能够快速响应湿度的变化，提供及时的测量数据。

2，‌体积小‌：仪器设计紧凑，便于携带和安装。

3，‌高精度‌：通过高精度的温度自动补偿和温湿度修正补偿算法，能够消除烟道温度、压力对测量结果的影响，提高测量精度。

4，‌易维护‌：操作简单，使用寿命长，且易于进行维护和校准。

‌缺点‌：

1，‌温度限制‌：烟气环境温度不能超过一定范围（如150℃），否则可能影响测量结果的准确性。

2，‌数据波动‌：在高温条件下，数据容易出现波动，影响测量的稳定性。

3，‌低湿度测量难度‌：对于体积比小于一定值（如6%）的湿度，测量难度较大。

4，烟气有腐蚀性气体时容易受到损坏

总结：极限电流法和阻容法的主要区别在于它们的应用领域、工作原理和特性。极限电流法主要用于电化学领域，通过测量极限电流来评估电极的活性表面积；而阻容法则主要用于气体湿度测量，通过测量电容器阻抗或容抗的变化来测定气体中的水蒸气含量。两种方法各有优势，适用于不同的应用场景。

杭州盈创环境科技有限公司

2024年9月26日