基于氧泵原理的氮氧化物监测仪的性能评价

潘素素; 张国城; 杨振琪; 刘佳琪; 潘一廷; 李强

doi:10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.05

基于氧泵原理的氮氧化物监测仪的性能评价

doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.05

1.
北京市计量检测科学研究院，北京 100029
2.
北京牡丹联友环保科技股份有限公司，北京 100176

基金项目: 大气污染成因与控制技术研究国家重点研发计划（2017YFC0209702）；北京市科委“首都蓝天行动培育”项目（Z181100005418010）；首都科技条件平台与科技创新资助项目（Z201100009319003）

详细信息

作者简介:
潘素素（1987-），北京市计量检测科学研究院助理工程师，研究方向：气体分析仪的计量检测及环境空气的分析检测，邮箱：panss@bjjl.cn

通讯作者:
张国城（1980-），北京市计量检测科学研究院生态环境与能源资源研究所所长、教授级高工，研究方向：化学分析与环境监测仪器的计量检测研究，邮箱：zhanggc@bjjl.cn

计量
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出版历程
- 网络出版日期: 2021-04-13
- 刊出日期: 2021-03-12

Performance Evaluation of a Nitrogen Oxides (NO_x) Monitor with Zirconium Oxide (ZrO₂) Oxygen Pumping Sensors

1.
Beijing Institute of Metrology, Beijing, 100029, China
2.
Beijing Peony Friends Union Environmental Protection Technology Co., Ltd., Beijing 100176, China

摘要

摘要: 介绍了基于氧泵原理的氮氧化物监测仪，并对其性能进行评价。结果表明，该氮氧化物监测仪的准确度较高、重复性和稳定性较好，同时受环境影响小，在小锅炉氮氧化物排放连续监测和工业过程控制中具有较高的应用价值。
- 氮氧化物 /
- 氧泵原理 /
- 氧化锆 /
- 气体分析 /
- 连续监测
Abstract: This paper describes the concept and performance evaluation of an NO_x monitor with ZrO₂ oxygen pumping sensors. Test results showed that the NO_x monitor presented good repeatability, accuracy, and stability, and it was seldom affected by the environment. It suggested that the NO_x monitor could be used in the continuous monitoring of NO_x in exhaust gases produced by industrial processes.
- nitrogen oxides /
- oxygen pumping principle /
- zirconium oxide /
- gas analysis /
- continuous monitoring

HTML全文

图 1 氧泵示意图

Figure 1. Schematic diagram of an oxygen pump

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图 2 NO_X/O₂监测仪传感器结构图

Figure 2. Sensor structure diagram of the NO_X/O₂ monitor

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图 3 NO_X/O₂监测仪对NO测量值与标准气体浓度的对应关系

Figure 3. Relationship between the measured value of NO from the NO_X/O₂ monitor and the standard gas concentration

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图 4 NO_X/O₂监测仪对NO₂测量值与标准气体浓度的对应关系

Figure 4. Relationship between the measured value of NO₂ from the NO_X/O₂ monitor and the standard gas concentration

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图 5 NO_X/O₂监测仪对O₂测量值与标准气体浓度的对应关系

Figure 5. Relationship between the measured value of O₂ from the NO_X/O₂ monitor and the standard gas concentration

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表 1 NO_X/O₂监测仪的示值误差

Table 1. Indication error of the NO_X/O₂ monitor

组分标准值（μmol/mol）测量值（μmol/mol）示值误差（%）

NO 20.9 21.17 1.3
51.7 51.77 0.1
81.6 82.53 1.1
NO₂ 20.0 20.37 1.8
50.0 50.33 0.7
80.0 82.00 2.5
O₂ 5.0 5.05 1.1
12.5 12.40 −0.8
20.0 19.87 −0.7

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表 2 NO_X/O₂监测仪的重复性

Table 2. Repeatability of NO_X/O₂ monitor

组分测量值（μmol/mol）重复性（%）
1 2 3 4 5 6

NO 81.7 82.5 82.7 82.5 82.4 82.5 0.1
NO₂ 82.0 82.2 79.9 82.6 82.5 82.4 1.1
组分测量值（%）重复性（%）
1 2 3 4 5 6
O₂ 19.88 19.87 19.86 19.88 19.84 19.85 0.1

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表 3 NO_X/O₂监测仪的稳定性

Table 3. Stability of the NO_X/O₂ monitor

组分测量值（μmol/mol）稳定性（%）
0 15 min 30 min 45 min 60 min

NO 82.5 82.4 82.7 81.6 81.9 1.1
O₂ 19.88 19.82 19.78 19.80 19.75 0.7

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表 4 NO_X/O₂监测仪的环境实验示值误差

Table 4. Indication error of the NO_X/O₂ monitor in an environmental experiment

评价项目实测结果
组分示值误差（%）

高温实验 NO 1.2
O₂ −1.2
低温实验 NO −2.3
O₂ −1.1
恒定湿热实验 NO 1.6
O₂ −1.0

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参考文献(17)

[1]	李军, 雷鑫, 王皓, 等. 锅炉氮氧化物排放标准对比与低氮燃烧技术[J]. 区域供热, 2018, 1: 70-74.
[2]	许玲, 武增华. 煤燃烧过程中NO_x产生机制及影响因素[J]. 环境保护, 1998(5): 33-35.
[3]	刘小华. 基于氮氧化物危害及其防治对策[J]. 低碳世界, 2017, 9: 8-9. doi: 10.3969/j.issn.2095-2066.2017.34.005
[4]	Michael H, Juhua L, Catherine C, et al. Air pollution exposures from multiple point sources and risk of incident chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and asthma[J]. Environmental Research, 2019, 179: 108783. doi: 10.1016/j.envres.2019.108783
[5]	Gali C, David M S, Yuval, et al. Cancer and mortality in relation to traffic-related air pollution among coronary patients: Using an ensemble of exposure estimates to identify highrisk individuals[J]. Environmental Research, 2019, 176: 108560. doi: 10.1016/j.envres.2019.108560
[6]	钱斌. 燃煤锅炉氮氧化物的污染及控制技术综述[J]. 有色冶金设计与研究, 2000, 21(2): 41-46.
[7]	环境保护部, 国家质量监督检验检疫总局. 锅炉大气污染物排放标准: GB13271-2014[S]. 北京: 中国环境出版社, 2014.
[8]	北京市环境保护局, 北京市质量技术监督局. 锅炉大气污染物排放标准: DB11/139-2015[S]. 北京: 中国环境出版社, 2015.
[9]	吴方堃, 刘全, 王跃思, 等. 不同原理分析仪观测大气中氮氧化物对比研究[J]. 环境工程学报, 2010, 4(4): 865-869.
[10]	刘军, 冯艳军, 刘中军. 基于化学发光检测法的氮氧化物气体分析仪[J]. 仪表技术与传感器, 2008, 3: 83-84. doi: 10.3969/j.issn.1002-1841.2008.08.031
[11]	陈代胜, 张莉君, 鲍建国. 化学发光法和DOAS测定NO_x的对比研究[J]. 环境科学与技术, 2007, 30(9): 50-52. doi: 10.3969/j.issn.1003-6504.2007.09.018
[12]	朱卫东. 化学发光氮氧化物分析器的结构特点与应用[J]. 分析仪器, 2002, 2: 40-43. doi: 10.3969/j.issn.1001-232X.2002.02.016
[13]	庄马展, 吴宇光, 杨青. 差分光谱仪与传统点式仪器测定环境空气质量对比研究[J]. 环境保护, 2000, 5: 26-27. doi: 10.3969/j.issn.0253-9705.2000.03.009
[14]	杨丽萍. DoAS自动监测系统在天津市环境监测中的应用[J]. 天津科技, 2005, 3: 39-40. doi: 10.3969/j.issn.1006-8945.2005.03.020
[15]	姜乃雄. 氧化锆氧泵在气体净化中的应用[J]. 化学通报, 1988, 3: 49-50.
[16]	Kato N , Nakagaki K , Ina N . Thick Film ZrO₂ NO_x Sensor[C]. International Congress & Exposition, 1996.
[17]	国家质量监督检验检疫总局. 烟气分析仪型式评价大纲: JJF1362-2012[S]. 北京: 中国质检出版社, 2015.

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基于氧泵原理的氮氧化物监测仪的性能评价

doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.05

作者简介:
潘素素（1987-），北京市计量检测科学研究院助理工程师，研究方向：气体分析仪的计量检测及环境空气的分析检测，邮箱：panss@bjjl.cn

通讯作者:
张国城（1980-），北京市计量检测科学研究院生态环境与能源资源研究所所长、教授级高工，研究方向：化学分析与环境监测仪器的计量检测研究，邮箱：zhanggc@bjjl.cn

计量

Performance Evaluation of a Nitrogen Oxides (NO_x) Monitor with Zirconium Oxide (ZrO₂) Oxygen Pumping Sensors

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目录

组分	标准值（μmol/mol）	测量值（μmol/mol）	示值误差（%）
NO	20.9	21.17	1.3
	51.7	51.77	0.1
	81.6	82.53	1.1
NO₂	20.0	20.37	1.8
	50.0	50.33	0.7
	80.0	82.00	2.5
O₂	5.0	5.05	1.1
	12.5	12.40	−0.8
	20.0	19.87	−0.7

组分	测量值（μmol/mol）						重复性（%）
组分	1	2	3	4	5	6	重复性（%）
NO	81.7	82.5	82.7	82.5	82.4	82.5	0.1
NO₂	82.0	82.2	79.9	82.6	82.5	82.4	1.1
组分	测量值（%）						重复性（%）
组分	1	2	3	4	5	6	重复性（%）
O₂	19.88	19.87	19.86	19.88	19.84	19.85	0.1

组分	测量值（μmol/mol）					稳定性（%）
组分	0	15 min	30 min	45 min	60 min	稳定性（%）
NO	82.5	82.4	82.7	81.6	81.9	1.1
O₂	19.88	19.82	19.78	19.80	19.75	0.7

评价项目	实测结果
评价项目	组分	示值误差（%）
高温实验	NO	1.2
高温实验	O₂	−1.2
低温实验	NO	−2.3
低温实验	O₂	−1.1
恒定湿热实验	NO	1.6
恒定湿热实验	O₂	−1.0

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基于氧泵原理的氮氧化物监测仪的性能评价

doi: 10.3969/j.issn.2096-9015.2021.03.05

作者简介: 潘素素（1987-），北京市计量检测科学研究院助理工程师，研究方向：气体分析仪的计量检测及环境空气的分析检测，邮箱：panss@bjjl.cn

通讯作者: 张国城（1980-），北京市计量检测科学研究院生态环境与能源资源研究所所长、教授级高工，研究方向：化学分析与环境监测仪器的计量检测研究，邮箱：zhanggc@bjjl.cn

计量

出版历程

Performance Evaluation of a Nitrogen Oxides (NOx) Monitor with Zirconium Oxide (ZrO2) Oxygen Pumping Sensors

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出版历程

目录

作者简介:
潘素素（1987-），北京市计量检测科学研究院助理工程师，研究方向：气体分析仪的计量检测及环境空气的分析检测，邮箱：panss@bjjl.cn

通讯作者:
张国城（1980-），北京市计量检测科学研究院生态环境与能源资源研究所所长、教授级高工，研究方向：化学分析与环境监测仪器的计量检测研究，邮箱：zhanggc@bjjl.cn

Performance Evaluation of a Nitrogen Oxides (NO_x) Monitor with Zirconium Oxide (ZrO₂) Oxygen Pumping Sensors