رطوبة غازات المداخن مع مصدر تلوث ثابت

في المراقبة التقليدية لانبعاثات غازات المداخن، تُعدّ رطوبة غازات المداخن معيارًا هامًا، وهي أيضًا الأصعب قياسًا بدقة. يتأثر قياس الرطوبة نفسه بعوامل أخرى (كالضغط الجوي ودرجة الحرارة)، كما أن قياس رطوبة غازات المداخن يواجه تحدياتٍ كارتفاع درجة الحرارة، وكثرة الغبار، وارتفاع الرطوبة، والضغط السلبي، والتآكل.

بالإضافة إلى ذلك، تُعدّ معايرة الرطوبة مشكلة معقدة. ويعود السبب في ذلك إلى صعوبة تصنيع مولدات الرطوبة ذات درجات الحرارة العالية، مما يؤثر على دقة قياس الرطوبة باستخدام أجهزة القياس المباشر. وللتحقق من جهاز قياس رطوبة غازات المداخن ومعايرته، لا بد من وجود جهاز قادر على توليد مصدر رطوبة قياسي ومعيار رطوبة. ويمكن استخدام طريقة قياس رطوبة قادرة على إجراء قياس مطلق للرطوبة كمرجع. كما يمكن استخدام غازات ذات رطوبة معروفة كمعايير مرجعية للرطوبة. وينص معيار "طريقة أخذ عينات الملوثات الجسيمية والغازية في عادم مصدر التلوث الثابت" (GB/T16157-1996) على ثلاثة أنواع من طرق قياس رطوبة غازات المداخن: طريقة التكثيف، وطريقة الوزن، وطريقة الكرة الجافة الرطبة، والتي تُستخدم كطريقة مرجعية لقياس رطوبة غازات المداخن، ويمكن استخدامها لمعايرة جهاز قياس رطوبة غازات المداخن. علاوة على ذلك، يُولّد مولد الرطوبة رطوبة ثابتة عند درجة حرارة وضغط محددين، ويمكن استخدامه أيضًا لمعايرة مقياس رطوبة غازات المداخن.

1. مقدمة عن طريقة قياس رطوبة غازات المداخن

طريقة الكرة الجافة والرطبة

لا تُعدّ طرق قياس الرطوبة المرجعية الثلاث المذكورة في المعيار GB/T16157-1996 مثاليةً للتطبيق العملي. فطريقة الوزن وطريقة التكثيف معقدتان، وتتطلبان ظروف اختبار عالية ووقتاً طويلاً. أما طريقة الكرة الجافة/الرطبة فهي بسيطة، لكن نسبة الخطأ فيها كبيرة.

تكمن المشكلة الرئيسية في قياس رطوبة غازات المداخن بطريقة الكرة الجافة الرطبة في أن درجة حرارة غازات المداخن تكون عالية، وغالبًا ما تكون أعلى من 100 درجة مئوية، ولكن درجة حرارة الكرة الجافة لا يمكن أن تصل إلى درجة حرارة غازات المداخن الفعلية.

تتراوح درجة الحرارة عادةً بين درجة حرارة الجو المحيط ودرجة حرارة غازات الاحتراق، مما ينتج عنه هامش خطأ ثابت في القياس. ويرى زونغ نينغشنغ أنه عند قياس رطوبة غازات الاحتراق باستخدام طريقة الكرة الجافة والرطبة، ينبغي مراعاة ما يلي: عند استقرار مؤشر درجة الحرارة وعدم ارتفاعه، يمكن أخذ القراءات (بعد 5-10 دقائق). يجب أن يكون أنبوب التوصيل بين أنبوب أخذ العينات ومقياسي الحرارة الجاف والرطب قصيرًا، وأن يكون جدار الأنبوب سميكًا، وذلك لمنع انخفاض درجة حرارة غازات الاحتراق بشكل مفرط. في المناخ البارد، يُنصح باستخدام أنابيب تسخين لأخذ العينات.

قام تشانغ-آي بتحسين مقياس الحرارة الكروي الجاف والرطب وأنبوب أخذ عينات غاز المداخن المسخن لتجنب أخطاء وصول غاز المداخن إلى نقطة الندى وتكثف البخار في أنبوب أخذ العينات.

الشكل 1CI-PC39 مخطط تفصيلي

استنادًا إلى درجة حرارة غازات الاحتراق الفعلية عند نقطة القياس، ومن خلال تغيير درجة حرارة تسخين أنبوب أخذ العينات، يتم تجنب الفرق بين درجة حرارة غازات الاحتراق الداخلة إلى حجرة الكرة الجافة الرطبة ودرجة حرارة غازات الاحتراق عند نقطة أخذ العينات. وقد تم التحقق من دقة واستقرار مقياس الرطوبة ذي البصيلة الجافة الرطبة المصمم محليًا باستخدام طريقة البصيلة الجافة الرطبة القياسية وطريقة الوزن. وتُظهر النتائج أن بيانات الرطوبة المقاسة بواسطة مقياس الرطوبة موثوقة وفعالة، وتستجيب بحساسية لتغير رطوبة غازات الاحتراق، ويمكنها العمل بشكل مستمر ومستقر. وعلى الرغم من أن طريقة نفث الصدمة هي مبدأ عمل الكرة الجافة الرطبة، إلا أنها ليست أداة قياس رطوبة شائعة الاستخدام، على عكس أجهزة الأرصاد الجوية التي تقيس الرطوبة النسبية للهواء. يُعد جهاز قياس الرطوبة هذا تصميمًا جديدًا أو حتى مبتكرًا، ولتحقيق نتائج القياس المذكورة أعلاه، يظهر الشكل التوضيحي للمنتج في الشكل 1.

لقد طُبقت هندسة القياس من شركة Chang-Ai بنجاح في عمليات قياس درجات الحرارة والرطوبة العالية، وكذلك في العمليات التي تتضمن غازات أكالة ومُحمّلة بالغبار. في العديد من العمليات، ولضمان جودة المنتج، أو الاستخدام الأمثل للطاقة، أو تحقيق هدف خفض الانبعاثات، من الضروري مراقبة رطوبة غاز العملية والتحكم بها. يُعدّ جهاز قياس رطوبة العمليات CI-PC39 مُصمماً لتلبية أكثر المتطلبات الصناعية صرامة، بما في ذلك مقاومة التآكل، والتشغيل المستمر، وعدم التأثر بالتلوث.

طريقة التكثيف

تعتمد طريقة التكثيف على سحب حجم معين من غاز العادم من المدخنة وتمريره عبر المكثف، ثم حساب محتوى الماء في غاز العادم بناءً على كمية الماء المتكثف ومحتوى بخار الماء في الغاز المشبع الخارج من المكثف. أما طريقة الوزن، فتعتمد على سحب حجم معين من غاز العادم بحيث يمتص أنبوب امتصاص الرطوبة الرطوبة الموجودة فيه بواسطة مادة ماصة للرطوبة، ثم يُحسب وزن أنبوب امتصاص الرطوبة في غاز العادم بناءً على كمية الماء الموجودة في حجم غاز العادم المعروف. تتشابه الطريقتان في المبدأ، حيث يُحسب تركيز كتلة رطوبة غاز العادم مباشرةً بوزن محتوى الرطوبة وقسمته على حجم العينة، ثم يُحوّل تركيز الكتلة إلى نسبة مئوية حجمية.

تتميز طريقة الكرة الجافة والرطبة بسهولة التشغيل وقابلية التكيف العالية، وهي طريقة مرجعية شائعة لقياس رطوبة غازات المداخن عبر الإنترنت. أما طريقتا التكثيف والوزن فتتميزان بدقة أعلى، إلا أنهما معقدتان، وتتطلبان مهارة عالية من الفنيين، وتستغرقان وقتًا طويلاً، كما أنهما غير مناسبتين للقياس المباشر لرطوبة غازات المداخن، ولا يمكن استخدامهما إلا كطريقة مخبرية أو للمقارنة في القياس المباشر.

طريقة التثبيط

عند وضع مادة بين قطبين كهربائيين، تتغير السعة الكهربائية بينهما عند امتصاصها لبخار الماء. ويمكن تحديد نسبة الرطوبة في غازات المداخن بقياس تغير السعة الكهربائية للمادة الماصة للرطوبة، والتي تُسمى مستشعر الرطوبة السعوي. إلا أن أجهزة قياس الرطوبة السعوية التقليدية تعاني من بعض المشاكل المتعلقة بحساسية المستشعر، وتخلف الرطوبة، ومعامل درجة الحرارة، والاستقرار على المدى الطويل.

يتعلق هذا الاختراع بمقياس رطوبة غازات المداخن عالي الحرارة والمقاوم للحجم، وهو منتج حاصل على براءة اختراع، ويُعد مقياس رطوبة مُحسَّنًا بتقنية السعة الكهربائية، ويتميز بمقاومة جيدة للتآكل وحساسية عالية. ويستخدم مستشعر رطوبة سعوي ذو غشاء بوليمري.

يُستخدم مستشعر درجة حرارة مقاومته البلاتينية كمستشعر للرطوبة لتعويض درجة الحرارة. يوضح الشكل 1 مبدأ عمله، حيث يمر بخار الماء عبر القطب العلوي لمستشعر الرطوبة ذي السعة العالية للأغشية الجزيئية، ويصل إلى غشاء البوليمر النشط عالي الجزيئات. وبفضل صغر حجم المستشعر ورقة غشاء البوليمر، يستجيب المستشعر بسرعة لتغيرات الرطوبة في البيئة المحيطة.

الشكل 2: مخطط توضيحي لمبدأ عمل عداد المياه مع المقاومة والسعة

يؤدي امتصاص بخار الماء في البوليمر إلى تغيير الخصائص العازلة للمستشعر وقيمة سعته، مما يحول إشارة خرج مستشعر الرطوبة السعوي إلى قيمة جهد، ثم يُخرج إشارة جهد حراري عبر مستشعر الحرارة لإجراء تعويض تلقائي لدرجة الحرارة. يستطيع مقياس الرطوبة قياس محتوى الماء في نطاق 0-20% ± 2% عند درجة حرارة الدخان ≤ 180 درجة مئوية.

في السنوات الأخيرة، أُجريت العديد من الأبحاث للبحث عن وسائط استشعار رطوبة أفضل. ومن بينها، حظيت مواد البوليمرات العضوية باهتمام كبير نظرًا لحساسيتها العالية، واستجابتها السريعة، وانخفاض تباينها مع الرطوبة. يوجد نوعان رئيسيان من مواد وسائط استشعار الرطوبة: سلسلة CAB (أسيتات بوتيرات السليلوز) وسلسلة P (البولي إيميد).

كان مستشعر الرطوبة السعوي المصنوع من البوليمر العضوي يُصنع في الأصل من أسيتات السليلوز ومشتقاته. ويُستخدم أسيتات السليلوز حاليًا على نطاق واسع. وقد قارنت شركة ساكاي اليابانية خصائص مشتقات السليلوز المختلفة، ودرست خصائص السعة الكهربائية ودرجة الحرارة ومنحنيات امتصاص الرطوبة. وأظهرت النتائج أنه لصنع مستشعر رطوبة غير مسترطب، يجب تقييد كمية الماء ومنع التفاعل بين الجزيئات. ويُقترح أن مادة أسيتات السليلوز، وخاصة العنصر المصنوع من قطب كهربائي ذهبي مسامي، لا تتميز فقط بسرعة استجابة عالية، بل تتميز أيضًا بانخفاض التخلف الاسترطابي.

اقترح ماتسوجوتشي تصنيع بوليمرات منخفضة الوزن الجزيئي تحتوي على مجموعات أسيتيلين في طرفي البولي إيميد. في حالة البوليمر المنخفض، يُستخدم المحلول لإذابة البوليمر، ثم يُطلى الركيزة بالطبقة الرقيقة. بعد التسخين، نحصل على البولي إيميد ذي البنية الفراغية، والذي يصعب ذوبانه في الماء. ولأن المادة لا تنفصل عن الماء عند التصلب، ويصعب تكوين ثقوب دقيقة على الطبقة المتصلبة، فإنها تُعد مادة حساسة للرطوبة ذات مقاومة جيدة للماء. تُظهر النتائج أن العنصر الحساس للرطوبة المصنوع من البولي إيميد المُعدَّل يتميز بسرعة استجابة عالية وانعدام التخلف تقريبًا. كما أن معامل درجة الحرارة منخفض، ومقاومة المذيبات (الأسيتون) جيدة، والاستقرار مُحسَّن بشكل كبير.

اقترح تشن شينغتشو نوعًا جديدًا من مستشعرات الرطوبة ذات الغشاء العازل المركب السعوي. يتكون غشاء هذا المستشعر من نوعين من البولي إيميد (PI) وكربونات الأمونيوم (CAB)، يتميزان بخصائص خطية وحرارية مختلفة. بالمقارنة مع استخدام البولي إيميد وكربونات الأمونيوم منفردين، يتميز هذا المركب بانخفاض التخلف المغناطيسي، وانخفاض الخطأ غير الخطي، وانخفاض معامل درجة الحرارة، بالإضافة إلى تحسن ملحوظ في قابلية التكرار والاستقرار على المدى الطويل. يقدم هذا المستشعر فكرة جديدة لتصميم المواد العازلة لمستشعرات الرطوبة السعوية. يوضح الشكل 3 نموذجًا توضيحيًا لهذا المنتج.

الشكل 3: مخطط مستشعر نقطة الندى CI-XS200

تتمثل المزايا الرئيسية لطريقة قياس السعة في الحساسية العالية، والاستجابة السريعة، وسهولة التصنيع، وسهولة تصغير الحجم ودمجه. في الوقت الحالي، تُستخدم أجهزة قياس رطوبة غازات المداخن عبر الإنترنت على نطاق واسع في الصين، إلا أن استقرارها على المدى الطويل ليس مثاليًا، حيث يُلاحظ انحراف كبير في معظمها مع الاستخدام المطول، مما يؤدي إلى أعطال وتلف. كما أن مستشعرات الرطوبة السعوية أقل مقاومة للتآكل، مما يستلزم غالبًا بيئة نظيفة للغاية. ولا تزال بعض المنتجات تعاني من بعض الظواهر مثل الأعطال الناتجة عن الصواعق والكهرباء الساكنة. باختصار، هذه طريقة قيد التطوير المستمر.

طريقة الحد من التيار

أظهرت دراسة نظرية معمقة، من خلال عدد كبير من التجارب، أن استخدام مستشعر تدفق الأيونات يُتيح قياس الرطوبة بدقة. ويمكن قياس الرطوبة بتغيير الجهد المطبق على قطبي المستشعر (الكاثود والأنود). يحل هذا الاكتشاف مشكلة عدم قدرة مستشعرات الرطوبة التقليدية على العمل في بيئات ذات درجات حرارة عالية (على سبيل المثال، أعلى من 100 درجة مئوية).

يُطبَّق جهد تشغيل على قطبي الزركونيا الموجب والسالب لتوفير مجال كهربائي يدفع أيونات الأكسجين من السالب لتشكيل تيار أيوني عبر الزركونيا إلى الموجب. عندما يكون تركيز الأكسجين في الجو المقاس ثابتًا، لا تزداد قيمة تيار مستشعر الزركونيا مع زيادة الجهد المطبق، بل تصل إلى قيمة ثابتة. تُسمى هذه القيمة الثابتة لتيار الحد الأول لتركيز الأكسجين. وفقًا لمبدأ العمل، عندما يحتوي الجو المقاس على بخار ماء، يؤدي زيادة الجهد المطبق إلى تأين بخار الماء أيضًا إلى أيونات أكسجين. وعندما يكون تركيز بخار الماء في الجو المقاس ثابتًا، يُخرج مستشعر الزركونيا قيمة تيار ثابتة، تُسمى قيمة تيار الحد الثاني.

الشكل 4: العلاقة بين تيار الحد والجهد المطبق

الشكل 5: مخطط منحنى تيار حد الخرج للمستشعر تحت بخار الماء

يكون التفاعل عند قطب الكاثود والأنود في المستشعر كما يلي:

جانب الكاثود ：O2+4e- →2O2- (4)

H2O+2e- →H2+O2- (5)

جانب الأنود: O2- → 1/2O2+2e- (6)

وفقًا لقاعدة فيكس لحدود انتشار الغاز في المستشعر، يتم تمثيل تيار الحد الأول I1 وتيار الحد الثاني I2 على التوالي بالصيغة التالية بشرط أن يكون معامل انتشار الأكسجين مساويًا لمعامل انتشار بخار الماء:

I1={-4FDSP/(RTL)}Ln(1-PO2/P) (7)

I2={-4FDSP/(RTL)}{(1+PH2O/2PO2)} (8)

PO2=0.21(P- PH2O) (9)

في الصيغة: F هو ثابت فاراداي، D هو معامل انتشار جزيء الغاز المختلط، S هي مساحة فتحة الانتشار، P هو الضغط الكلي للغاز المختلط، PO2 هو الضغط الجزئي، PH2O هو الضغط الجزئي لبخار الماء، R هو ثابت الغاز، T هي درجة الحرارة المطلقة، L هو طول فتحة انتشار الغاز، 0.21 هو محتوى الأكسجين في الهواء.

نطاق تطبيق قياس الرطوبة باستخدام التيار الأيوني هو:

قامت شركة Chang Ai المحدودة، بالتعاون مع الدكتور تشانغ يي كان (الصيني، أول من أدخل مستشعر الزركونيا ذي التيار العالي إلى الصين) وفريقه، بقيادة يانغ بانغ تشاو، مدير معهد الإلكترونيات الدقيقة والمواد الصلبة بجامعة تشنغدو للعلوم والتكنولوجيا الإلكترونية، بريادة تطبيق مستشعرات التيار الأيوني في قياس درجات الحرارة والرطوبة العالية. في عام 2006، طرحت الشركة لأول مرة جهاز GRL-12 لقياس درجات الحرارة والرطوبة العالية، والمبني على مستشعر تدفق الأيونات (الشكل 5). وقبل دورة الألعاب الأولمبية الخضراء لعام 2008، تم تطبيق هذا الجهاز على نطاق واسع في مصانع فحم الكوك في شانشي، وفي مراقبة انبعاثات محطات الطاقة الحرارية، مما جعلها شركة محلية ملتزمة ومساهمة في حماية البيئة ومراقبتها. على مدار أكثر من عشر سنوات من التطوير، قامت شركة Chang'ai بتطوير عدد كبير من أجهزة تحليل الرطوبة القائمة على مستشعرات تدفق الأيونات، مثل جهاز إرسال الرطوبة من سلسلة CI-PC18، وجهاز مراقبة رطوبة التربة CI-PC19، وجهاز تحليل الرطوبة عالي الحرارة من سلسلة CI-PC168، ونظام الكشف عن الرطوبة في صناعة الأغذية CI-PC193، ونظام تحليل الرطوبة عالي الحرارة من سلسلة CI-PC196، والذي يمثل شكل المنتج، انظر الشكل 6.

الشكل 6: مخطط مقياس الرطوبة عالي الحرارة CI-PC18

بنية المستشعر:

الشكل 6: بنية مستشعر رطوبة التدفق الأيوني ثلاثي الأبعاد

تُستخدم هذه المنتجات على نطاق واسع في مجالات حماية البيئة، والطباعة والصباغة، والأخشاب، ومواد البناء، وصناعة الورق، والصناعات الكيميائية، والألياف، والصيدلة، بالإضافة إلى صناعة معالجة وتخزين الأغذية والتبغ والخضروات والحبوب.

طريقة الأكسجين الجاف والرطب

يُستخدم مستشعر الأكسجين في نظام مراقبة الانبعاثات المستمرة (CEMS) لقياس محتوى الأكسجين قبل وبعد إزالة الرطوبة من غازات المداخن. عند حساب محتوى الرطوبة في غازات المداخن، تُحسب رطوبة غازات المداخن وفقًا للصيغة التالية:

Xsw=1-X,O2/XO2 (1)

في الصيغة (1)، X و O2 هما النسبة المئوية لحجم الأكسجين في غاز المداخن الرطب، %، و Xo2 هي النسبة المئوية لحجم الأكسجين في غاز المداخن الجاف، %.

تكمن المشكلة الرئيسية في قياس الأكسجين الجاف والرطب في الحاجة إلى جهازين منفصلين. وينتج عن اختلاف نقاط أخذ العينات وأخطاء أخذ العينات أخطاءٌ في الجهازين، مما يجعل التغلب على هذه الأخطاء صعباً في هذه الطريقة.

امتصاص الأشعة تحت الحمراء

يُعدّ التحليل الطيفي للامتصاص تقنيةً مهمةً في قياس الرطوبة الحديث، بما في ذلك امتصاص الأشعة تحت الحمراء وفوق البنفسجية. وقد نضجت تقنية القياس القائمة على طيف امتصاص الأشعة تحت الحمراء القريبة، وأصبحت دقتها وحساسيتها ونطاق قياسها أفضل من طرق تحليل الرطوبة التقليدية.

تعتمد طريقة امتصاص الأشعة تحت الحمراء على مبدأ امتصاص الماء للأشعة تحت الحمراء ذات أطوال موجية محددة، ويختلف معدل امتصاص الضوء باختلاف محتوى الماء، ويخضع لقانون لامبرت-بير. وبقياس نفاذية الغاز عند طول موجة الامتصاص وطول الموجة المرجعي، نجد أن نسبة النفاذية عند هذين الطولين الموجيين هي دالة لمحتوى بخار الماء في الغاز. وقد وجد وان جيا رونغ أن أطوال موجات الامتصاص الأكثر شيوعًا هي 1.45 ميكرومتر و1.94 ميكرومتر، بينما أطوال الموجات المرجعية الأكثر شيوعًا هي 1.73 ميكرومتر و2.1 ميكرومتر.

توجد طريقتان لقياس الرطوبة تعتمدان على مطيافية امتصاص الأشعة تحت الحمراء القريبة: مطيافية التوهين الرنيني لثنائي الليزر (CRDS) ومطيافية امتصاص ثنائي الليزر القابل للضبط (TLDAS). يتميز رنان CRDS ببساطة تركيبه وصغر حجمه، مما يضمن سرعة استبدال الغاز، لذا فهو مناسب جدًا للقياس المباشر. أما TDLAS فهي تقنية قياس طيف الامتصاص ناضجة نسبيًا، وقد استُخدمت في مجال قياس الرطوبة الدقيقة، وتتميز بحساسية عالية واستجابة سريعة.

ومع ذلك، فإن طريقة امتصاص الأشعة تحت الحمراء المستخدمة في قياس رطوبة غازات المداخن تحتاج إلى تجنب تداخل الطول الموجي الحساس لثاني أكسيد الكربون/ثاني أكسيد الكبريت/أكاسيد النيتروجين، وهو أمر صعب، بالإضافة إلى ارتفاع سعر الجهاز، لذلك نادراً ما يتم استخدامها في قياس رطوبة غازات المداخن.

مولد رطوبة بدرجة حرارة عالية

نظرًا لأن درجة حرارة غازات الاحتراق عادةً ما تكون مرتفعة، حيث تتراوح بين 80 و120 درجة مئوية، فإن مولدات الرطوبة العادية تُنتج رطوبة ثابتة عند درجة حرارة الغرفة. وحتى في حال ثبات الرطوبة عند درجات الحرارة المرتفعة، يصعب ضمان ثبات درجة الحرارة أثناء الاستخدام. غالبًا ما يصعب تلبية متطلبات معايرة مقياس رطوبة غازات الاحتراق عند درجات الحرارة العالية باستخدام مولدات الرطوبة العادية، مما يفرض قيودًا كبيرة على البحث والتطبيق في مجال قياس الرطوبة عند درجات الحرارة العالية. خاصةً مستشعر الرطوبة السعوي، فهو حساس لدرجة الحرارة بالإضافة إلى رطوبة البيئة، وعرضة للانحراف الحراري، لذا من الضروري تطوير مولد رطوبة مصمم خصيصًا لدرجات الحرارة العالية.

يُمكن لمولد الرطوبة عالي الحرارة إنتاج رطوبة مستقرة عند درجات حرارة مرتفعة. وهو جهاز معايرة سهل الاستخدام وبديهي لأجهزة قياس رطوبة غازات الاحتراق. طوّر تشانغ وين دونغ مجموعة من مولدات الرطوبة عالية الدقة باستخدام مبدأ طريقة الضغط والحرارة المزدوجة. أُجريت تجارب استقرار درجة الحرارة عند 50 و100 و150 درجة مئوية لمدة ساعتين. وكانت نتائج اختبار استقرار درجة حرارة خزان زيت التشبع وغرفة الاختبار في حدود 0.02 درجة مئوية. الحد الأقصى للخطأ النظري للجهاز هو ±1.09% رطوبة نسبية. تم التحقق من دقة الجهاز من خلال نتائج اختبار مقياس الرطوبة الوزني. يُمكن استخدام الجهاز لتصحيح مستشعر ومرسل الرطوبة عالي الحرارة.

2. ملخص

يُعدّ قياس رطوبة غازات المداخن مشكلة معروفة. وتُعتبر طريقة الكرة الجافة الرطبة، المُعتمدة كطريقة مرجعية في المعيار الوطني، عرضةً للأخطاء. أما طريقتي التكثيف والوزن، فتتميزان بدقة عالية، لكنهما معقدتان، ولا يُمكن استخدامهما إلا في المختبرات. وتعتمد طرق القياس المباشر لرطوبة غازات المداخن في أنظمة مراقبة الانبعاثات المستمرة (CEMS) في الصين على طريقتي السعة الكهربائية والتيار المحدود. وتنتمي كلتا الطريقتين إلى أجهزة استشعار الرطوبة الإلكترونية. وتتمتع هذه الطرق بآفاق تطبيق واسعة، ولكن يجب تحسين مقاومتها للتلوث واستقرارها على المدى الطويل. ومع ذلك، فإن طريقة الأكسجين الجافة الرطبة تُعاني من نسبة خطأ عالية، وطريقة امتصاص الأشعة تحت الحمراء مكلفة، لذا فهي أقل استخدامًا. كما أن مولد الرطوبة ذي درجة الحرارة العادية لا يُلبي متطلبات معايرة أجهزة قياس رطوبة غازات المداخن. لذا، يُعدّ تطوير مولد رطوبة ذي درجة حرارة عالية أمرًا ضروريًا، ويُمثل تحديًا تقنيًا.