प्रदूषण के स्थिर स्रोत के साथ फ्लू गैस की नमी

फ्लू गैस उत्सर्जन की पारंपरिक निगरानी में, फ्लू गैस की नमी एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है, और इसे सटीक रूप से मापना सबसे कठिन है। नमी का मापन स्वयं अन्य कारकों (वायुमंडलीय दबाव, तापमान) से प्रभावित होता है, साथ ही फ्लू गैस की नमी के मापन में उच्च तापमान, अत्यधिक धूल, अत्यधिक नमी, नकारात्मक दबाव और संक्षारण जैसी समस्याएं भी शामिल होती हैं।

इसके अलावा, आर्द्रता अंशांकन एक कठिन समस्या है। इसका कारण यह है कि उच्च तापमान वाले आर्द्रता जनरेटर का निर्माण करना मुश्किल है, इसलिए यह ऑनलाइन आर्द्रता मापन उपकरण के मापन को प्रभावित करता है। द्रव गैस आर्द्रता उपकरण के सत्यापन और अंशांकन के लिए, एक ऐसा उपकरण होना आवश्यक है जो मानक आर्द्रता स्रोत और आर्द्रता मानक उत्पन्न करने में सक्षम हो। आर्द्रता का पूर्ण मापन करने में सक्षम आर्द्रता मापन विधि को आर्द्रता संदर्भ के रूप में उपयोग किया जा सकता है। ज्ञात आर्द्रता वाली गैसों को भी आर्द्रता के लिए बेंचमार्क के रूप में उपयोग किया जा सकता है। मानक "स्थिर प्रदूषण स्रोत के निकास में कण और गैसीय प्रदूषकों की नमूना विधि" (GB/T16157-1996) द्रव गैस आर्द्रता मापन की तीन विधियाँ निर्धारित करता है: संघनन विधि, भार विधि और शुष्क-गीली गेंद विधि, जिनका उपयोग द्रव गैस आर्द्रता मापन की संदर्भ विधि के रूप में किया जाता है और द्रव गैस आर्द्रता उपकरण के अंशांकन के लिए किया जा सकता है। इसके अलावा, आर्द्रता जनरेटर एक निश्चित तापमान और दबाव पर स्थिर आर्द्रता उत्पन्न करता है, और इसका उपयोग द्रव गैस आर्द्रता मीटर के अंशांकन के लिए भी किया जा सकता है।

1. फ्लू गैस आर्द्रता मापन विधि का परिचय

शुष्क-गीली गेंद विधि

मानक GB/T16157-1996 में वर्णित आर्द्रता संदर्भ की तीन विधियाँ व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए आदर्श नहीं हैं। भार विधि और संघनन विधि जटिल हैं, परीक्षण की परिस्थितियाँ उच्च स्तर की होती हैं और परीक्षण में अधिक समय लगता है। शुष्क-गीली गेंद विधि सरल है, लेकिन इसमें त्रुटि अधिक होती है।

शुष्क-गीली गेंद विधि द्वारा फ्लू गैस की नमी को मापने की मुख्य समस्या यह है कि फ्लू गैस का तापमान अधिक होता है, अक्सर 100 डिग्री सेल्सियस से अधिक, लेकिन शुष्क गेंद का तापमान वास्तविक फ्लू गैस के तापमान तक नहीं पहुंच पाता है।

तापमान आमतौर पर परिवेश के तापमान और द्रव गैस के तापमान के बीच होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक निश्चित माप त्रुटि होती है। ज़ोंग निंगशेंग का मानना ​​है कि शुष्क-गीली गेंद विधि का उपयोग करके द्रव गैस की नमी को मापते समय निम्नलिखित बातों का ध्यान रखना चाहिए: जब तापमान संकेतक स्थिर हो जाए और बढ़ना बंद कर दे, तब रीडिंग ली जा सकती है (5-10 मिनट)। नमूना पाइप और शुष्क एवं गीले थर्मामीटर के बीच का कनेक्टिंग पाइप छोटा होना चाहिए, और पाइप की दीवार पतली नहीं होनी चाहिए, ताकि द्रव गैस का तापमान अत्यधिक गिरने से रोका जा सके। ठंडे मौसम में, गर्म नमूना ट्यूबों का उपयोग किया जाना चाहिए।

चांग-ऐ ने फ्लू गैस के ओस बिंदु तक पहुंचने और सैंपलिंग ट्यूब में भाप के संघनन से होने वाली त्रुटियों से बचने के लिए शुष्क-गीले गोले वाले थर्मामीटर और गर्म फ्लू गैस सैंपलिंग ट्यूब में सुधार किया।

चित्र 1CI-PC39 रूपरेखा

मापन बिंदु पर वास्तविक द्रव गैस तापमान के अनुसार, नमूना ट्यूब के तापन तापमान को बदलकर, शुष्क-गीली गेंद कक्ष में प्रवेश करने वाली द्रव गैस के तापमान और नमूना बिंदु पर द्रव गैस के तापमान के बीच के अंतर को दूर किया जाता है। मानक शुष्क-गीली गेंद विधि और भार विधि का उपयोग करके स्व-निर्मित शुष्क-गीली गेंद आर्द्रतामापी की सटीकता और स्थिरता की जाँच की गई। परिणामों से पता चलता है कि आर्द्रतामापी द्वारा मापा गया आर्द्रता डेटा विश्वसनीय और प्रभावी है, और द्रव गैस की आर्द्रता में परिवर्तन के प्रति संवेदनशील प्रतिक्रिया देता है, और निरंतर और स्थिर रूप से कार्य कर सकता है। यद्यपि प्रभाव जेट विधि शुष्क और गीली गेंद का कार्य सिद्धांत है, यह एक सामान्य आर्द्रता उपकरण नहीं है जो मौसम विभाग द्वारा हवा की सापेक्ष आर्द्रता को मापने के लिए उपयोग किया जाता है। यह आर्द्रता उपकरण एक बिल्कुल नया या बल्कि एक बिल्कुल नया अभिनव डिज़ाइन है, जो उपरोक्त मापन परिणाम प्राप्त करने के लिए बनाया गया है, इसका प्रतिनिधि उत्पाद चित्र चित्र 1 में दिखाया गया है।

चांग-ऐ मापन इंजीनियरिंग को उच्च तापमान और उच्च आर्द्रता मापन प्रक्रियाओं के साथ-साथ संक्षारक और धूलयुक्त गैसों वाली प्रक्रियाओं में सफलतापूर्वक लागू किया गया है। कई प्रक्रियाओं में, उत्पाद की गुणवत्ता सुनिश्चित करने, ऊर्जा का कुशल उपयोग करने या उत्सर्जन में कमी लाने के लक्ष्य को प्राप्त करने के लिए, प्रक्रिया गैस की आर्द्रता की निगरानी और नियंत्रण करना आवश्यक है। CI-PC39 एक प्रक्रिया आर्द्रता मीटर है जो संक्षारण प्रतिरोध, निरंतर संचालन और संदूषण के प्रति असंवेदनशीलता सहित सबसे कठोर औद्योगिक आवश्यकताओं को पूरा करता है।

संघनन विधि

संघनन विधि का सिद्धांत यह है कि चिमनी से एक निश्चित मात्रा में निकास गैस निकाली जाती है और उसे संघनक से गुजारा जाता है। संघनित जल की मात्रा और संघनक से निकलने वाली संतृप्त गैस में जल वाष्प की मात्रा के आधार पर निकास गैस में जल की मात्रा की गणना की जाती है। भार विधि का सिद्धांत यह है कि चिमनी से एक निश्चित मात्रा में निकास गैस निकाली जाती है, जिससे नमी सोखने वाली नली में मौजूद नमी को नमी सोखने वाले एजेंट द्वारा अवशोषित किया जाता है। निकास गैस में नमी सोखने वाली नली का भार, निकास गैस की ज्ञात मात्रा में मौजूद जल की मात्रा होती है। सिद्धांत रूप में दोनों विधियाँ समान हैं। चिमनी गैस की नमी की द्रव्यमान सांद्रता सीधे नमी की मात्रा को तौलकर और नमूने की मात्रा को विभाजित करके प्राप्त की जाती है, और फिर द्रव्यमान सांद्रता को आयतन प्रतिशत में परिवर्तित किया जाता है।

शुष्क-गीली गेंद विधि का संचालन आसान है और यह अत्यधिक अनुकूलनीय है। यह द्रव गैस की नमी के लिए एक सामान्य ऑनलाइन मापन संदर्भ विधि है। संघनन विधि और भार विधि की सटीकता अधिक होती है, लेकिन परीक्षण जटिल होता है, इसमें उच्च स्तर के कर्मियों की आवश्यकता होती है, परीक्षण में अधिक समय लगता है, और यह विधि द्रव गैस की नमी के ऑनलाइन मापन के लिए उपयुक्त नहीं है, और इसका उपयोग केवल प्रयोगशाला विधि और तुलनात्मक परीक्षण के लिए ऑनलाइन मापन विधि के रूप में किया जा सकता है।

अवरोध विधि

जब किसी पदार्थ को दो इलेक्ट्रोडों के बीच रखा जाता है, तो जल वाष्प को अवशोषित करने पर इलेक्ट्रोडों के बीच की धारिता में परिवर्तन होता है। द्रव गैस की नमी की मात्रा को नमी अवशोषित करने वाले पदार्थ की धारिता में परिवर्तन को मापकर प्राप्त किया जा सकता है, जिसे संधारित्रीय आर्द्रता संवेदक कहा जाता है। पारंपरिक संधारित्रीय आर्द्रता उपकरण में संवेदक संवेदनशीलता, आर्द्रता हिस्टैरेसिस, तापमान गुणांक और दीर्घकालिक स्थिरता जैसी कुछ समस्याएं होती हैं।

यह आविष्कार पेटेंट प्राप्त उत्पाद के ऑनलाइन वॉल्यूम-प्रतिरोधी उच्च-तापमान फ्लू गैस नमी मीटर से संबंधित है, जो एक उन्नत कैपेसिटेंस विधि नमी मीटर है और इसमें अच्छी जंग प्रतिरोधकता और उच्च संवेदनशीलता है। यह पॉलिमर फिल्म कैपेसिटेंस आर्द्रता सेंसर का उपयोग करता है।

नमी संवेदक के रूप में, तापमान क्षतिपूर्ति के लिए प्लैटिनम प्रतिरोध तापमान संवेदक का उपयोग किया जाता है। कार्य सिद्धांत चित्र 1 में दर्शाया गया है। जल वाष्प उच्च आणविक फिल्म धारिता आर्द्रता संवेदक के ऊपरी इलेक्ट्रोड से होकर गुजरती है और उच्च आणविक सक्रिय बहुलक फिल्म तक पहुँचती है। संवेदक का आकार छोटा होने और बहुलक फिल्म बहुत पतली होने के कारण, संवेदक आसपास के वातावरण की आर्द्रता में परिवर्तन के प्रति त्वरित प्रतिक्रिया दे सकता है।

चित्र 2: प्रतिरोध और क्षमता सहित जल मीटर के कार्य सिद्धांत का ब्लॉक आरेख

पॉलिमर में अवशोषित जल वाष्प सेंसर के परावैद्युत गुणों को बदल देती है और सेंसर के धारिता मान को परिवर्तित कर देती है, जिससे धारिता आर्द्रता सेंसर का आउटपुट सिग्नल वोल्टेज मान में परिवर्तित हो जाता है और तापमान सेंसर के माध्यम से तापमान वोल्टेज सिग्नल आउटपुट होता है, जिससे तापमान का स्वचालित समायोजन होता है। यह नमी मीटर 180°C या उससे कम के धुएं के तापमान के अंतर्गत 0~20% ± 2% की सीमा में जल की मात्रा को माप सकता है।

हाल के वर्षों में, बेहतर नमी संवेदन माध्यमों की खोज में काफी शोध किया गया है। इनमें से, कार्बनिक बहुलक सामग्री अपनी उच्च संवेदनशीलता, तीव्र प्रतिक्रिया और कम आर्द्रता हिस्टैरेसिस के कारण बहुत ध्यान आकर्षित कर रही हैं। नमी-संवेदनशील माध्यम सामग्री के दो मुख्य प्रकार हैं: सीएबी श्रृंखला (सेल्यूलोज एसीटेट ब्यूटाइरेट) और पी श्रृंखला (पॉलीइमाइड)।

कार्बनिक बहुलक संधारित्रीय आर्द्रता संवेदक मूल रूप से सेल्युलोज एसीटेट और इसके व्युत्पन्न पदार्थों से बना होता था। वर्तमान में, सेल्युलोज एसीटेट का ही सबसे अधिक उपयोग होता है। जापान के साकाई ने विभिन्न सेल्युलोज व्युत्पन्न पदार्थों के गुणों की तुलना की और धारिता, तापमान और अवशोषण समतापी गुणों का अध्ययन किया। परिणामों से पता चलता है कि गैर-आर्द्रता संवेदक आर्द्रता संवेदक बनाने के लिए, जल की मात्रा को नियंत्रित करना और अणुओं के बीच परस्पर क्रिया को रोकना आवश्यक है। यह प्रस्तावित किया गया है कि सेल्युलोज एसीटेट सामग्री, विशेष रूप से छिद्रित स्वर्ण इलेक्ट्रोड से बना तत्व, न केवल तीव्र प्रतिक्रिया गति रखता है, बल्कि इसमें बहुत कम आर्द्रता-संवेदी हिस्टैरेसिस भी होता है।

मात्सुगुची ने पॉलीइमाइड के दोनों सिरों पर एसिटिलीन समूह वाले निम्न पॉलिमर के संश्लेषण का प्रस्ताव दिया। निम्न पॉलिमर अवस्था में, घोल का उपयोग करके इसे घोला जाता है और फिर इसे सब्सट्रेट पर लेपित करके एक परत बनाई जाती है। गर्म करने के बाद, स्टीरियो-लिंकिंग संरचना वाला पॉलीइमाइड प्राप्त होता है, जो पानी में आसानी से नहीं घुलता। चूंकि यह पदार्थ जमने पर पानी से अलग नहीं होता है और कठोर परत पर सूक्ष्म छिद्र बनना मुश्किल होता है, इसलिए यह नमी के प्रति संवेदनशील पदार्थ है और इसमें जल प्रतिरोधकता अच्छी होती है। परिणामों से पता चलता है कि संशोधित पॉलीइमाइड के नमी के प्रति संवेदनशील तत्व की प्रतिक्रिया गति तीव्र होती है और इसमें लगभग कोई हिस्टैरेसिस नहीं होता है। तापमान गुणांक कम होता है, विलायक प्रतिरोध (एसीटोन) भी अच्छा होता है और स्थिरता में काफी सुधार होता है।

चेन शिंगझू ने एक नए प्रकार के कैपेसिटिव कंपोजिट डाइइलेक्ट्रिक फिल्म आर्द्रता सेंसर का प्रस्ताव दिया है। इसकी डाइइलेक्ट्रिक फिल्म दो प्रकार के PI (CAB) से बनी है, जिनमें अलग-अलग रैखिक आउटपुट और तापमान विशेषताएँ हैं। PI और CAB एकल सामग्रियों की तुलना में, इस कंपोजिट सामग्री में कम हिस्टैरेसिस, कम गैर-रैखिक त्रुटि और कम तापमान गुणांक है, और इसकी दोहराव क्षमता और दीर्घकालिक स्थिरता में उल्लेखनीय सुधार है। यह कैपेसिटिव आर्द्रता सेंसर की डाइइलेक्ट्रिक सामग्री के कार्यात्मक डिजाइन के लिए एक नया विचार प्रदान करता है। इसका प्रतिनिधि उत्पाद चित्र चित्र 3 में दिखाया गया है।

चित्र 3 CI-XS200 ओस बिंदु सेंसर प्रोफ़ाइल

कैपेसिटेंस विधि के मुख्य लाभ उच्च संवेदनशीलता, त्वरित प्रतिक्रिया, निर्माण में आसानी और लघुकरण एवं एकीकरण की सुगमता हैं। वर्तमान में, चीन में फ्लू गैस के ऑनलाइन आर्द्रता मापक यंत्रों के कई अनुप्रयोग हैं, लेकिन इनकी दीर्घकालिक स्थिरता आदर्श नहीं है और अधिकांश सेंसरों में दीर्घकालिक उपयोग के बाद गंभीर विचलन (ड्रिफ्ट) देखा जाता है, जिससे खराबी और क्षति हो सकती है। कैपेसिटिव आर्द्रता सेंसर में संक्षारण प्रतिरोध कम होता है, जिसके लिए अक्सर पर्यावरण की उच्च स्वच्छता की आवश्यकता होती है। कुछ उत्पादों में प्रकाश की खराबी और विद्युतस्थैतिक खराबी जैसी समस्याएं भी पाई जाती हैं। संक्षेप में, यह एक ऐसी विधि है जिसमें निरंतर सुधार की आवश्यकता है।

वर्तमान विधि को सीमित करें

गहन सैद्धांतिक अध्ययन और अनेक प्रयोगों के आधार पर यह सिद्ध हुआ है कि आयन प्रवाह संवेदक का उपयोग करके आर्द्रता का सटीक मापन किया जा सकता है। संवेदक के कैथोड और एनोड पर लगाए गए वोल्टेज को बदलकर आर्द्रता को मापा जा सकता है। इस खोज से यह समस्या हल हो जाती है कि सामान्य आर्द्रता संवेदक उच्च तापमान वाले वातावरण (उदाहरण के लिए, 100 डिग्री सेल्सियस से अधिक) में काम नहीं कर पाते।

ज़िरकोनिया के एनोड और कैथोड पर एक ऑपरेटिंग वोल्टेज लगाया जाता है, जिससे एक विद्युत क्षेत्र बनता है जो कैथोड से ऑक्सीजन आयनों को प्रवाहित करता है और ज़िरकोनिया के माध्यम से एनोड तक ऑक्सीजन आयन धारा उत्पन्न करता है। जब मापे गए वातावरण में ऑक्सीजन की सांद्रता निश्चित होती है, तो ज़िरकोनिया सेंसर की धारा का मान लगाए गए वोल्टेज में वृद्धि के साथ नहीं बढ़ता है और एक स्थिर मान तक पहुँच जाता है। इस स्थिर धारा मान को ऑक्सीजन सांद्रता की सीमा धारा मान कहा जाता है, जिसे हम प्रथम सीमा धारा मान कहते हैं। कार्य सिद्धांत के अनुसार, जब मापे गए वातावरण में जल वाष्प मौजूद होता है, तो लगाए गए वोल्टेज को बढ़ाने से जल वाष्प भी ऑक्सीजन आयनों में परिवर्तित हो जाता है। जब मापे गए वातावरण में जल वाष्प की सांद्रता स्थिर होती है, तो ज़िरकोनिया सेंसर एक स्थिर धारा मान आउटपुट करता है, जिसे द्वितीय सीमा धारा मान कहा जाता है।

चित्र 4 सीमा धारा और अनुप्रयुक्त वोल्टेज के बीच संबंध

चित्र 5 जल वाष्प के अंतर्गत सेंसर की आउटपुट सीमा धारा का वक्र आरेख

सेंसर के कैथोड और एनोड पर होने वाली प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

कैथोड पक्ष ：O2+4e- →2O2- (4)

H2O+2e- →H2+O2- (5)

एनोड पक्ष：O2- → 1/2O2+2e- (6)

सेंसर के गैस प्रसार सीमा फिक्स नियम के अनुसार, ऑक्सीजन के प्रसार गुणांक और जल वाष्प के प्रसार गुणांक के बराबर होने की स्थिति में, प्रथम सीमा धारा I1 और द्वितीय सीमा धारा I2 को क्रमशः निम्नलिखित सूत्र द्वारा दर्शाया जाता है:

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

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

PO2=0.21(P- PH2O) (9)

सूत्र में: F फैराडे स्थिरांक है, D मिश्रित गैस अणु का विसरण गुणांक है, S विसरण छिद्र का क्षेत्रफल है, P मिश्रित गैस का कुल दाब है, PO2 का आंशिक दाब है, PH2O जल वाष्प का आंशिक दाब है, R गैस स्थिरांक है, T परम तापमान है, L गैस विसरण छिद्र की लंबाई है, और 0.21 वायु में ऑक्सीजन की मात्रा है।

आयन धारा आर्द्रता मापन का अनुप्रयोग क्षेत्र निम्नलिखित है:

चांग ऐ कंपनी लिमिटेड ने डॉ. झांग यी कैन (चीनी वैज्ञानिक, जिन्होंने चीन में चरम धारा प्रकार के ज़िरकोनिया सेंसर को सबसे पहले पेश किया) और उनकी टीम, तथा चेंगदू इलेक्ट्रॉनिक विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के सूक्ष्म इलेक्ट्रॉनिक्स और ठोस सामग्री संस्थान के निदेशक यांग बैंग चाओ के सहयोग से उच्च तापमान और आर्द्रता के मापन में आयन धारा सेंसर के अनुप्रयोग में अग्रणी भूमिका निभाई। 2006 में, कंपनी ने आयन प्रवाह सेंसर पर आधारित जीआरएल-12 उच्च तापमान आर्द्रता उपकरण (चित्र 5) को पहली बार प्रस्तुत किया, और 2008 के हरित ओलंपिक से पहले, शानक्सी में कोकिंग संयंत्रों, तापीय विद्युत संयंत्रों के उत्सर्जन की निगरानी और पर्यावरण संरक्षण एवं निगरानी में इसके व्यापक अनुप्रयोगों के कारण, कंपनी ने एक प्रतिष्ठित घरेलू उद्यम के रूप में अपनी प्रतिबद्धता और योगदान को साबित किया है। दस वर्षों से अधिक के विकास में, चांगआई कंपनी ने आयन प्रवाह सेंसर पर आधारित बड़ी संख्या में आर्द्रता विश्लेषण उपकरण विकसित किए हैं, जैसे कि CI-PC18 श्रृंखला आर्द्रता ट्रांसमीटर, CI-PC19 मृदा आर्द्रता मॉनिटर, CI-PC168 श्रृंखला उच्च तापमान आर्द्रता विश्लेषक , CI-PC193 खाद्य उद्योग आर्द्रता पहचान प्रणाली, CI-PC196 श्रृंखला उच्च तापमान आर्द्रता विश्लेषण प्रणाली, जो उत्पाद का चित्र दर्शाती है, चित्र 6 देखें।

चित्र 6 CI-PC18 उच्च तापमान हाइग्रोमीटर प्रोफ़ाइल

सेंसर संरचना:

चित्र 6 3डी आयन प्रवाह आर्द्रता सेंसर संरचना

इन उत्पादों का व्यापक रूप से पर्यावरण संरक्षण, छपाई और रंगाई, लकड़ी, निर्माण सामग्री, कागज निर्माण उद्योग, रसायन उद्योग, फाइबर और दवा उद्योग के साथ-साथ खाद्य पदार्थ, तंबाकू, सब्जियां और अनाज के प्रसंस्करण और भंडारण उद्योग में उपयोग किया जाता है।

शुष्क-गीली ऑक्सीजन विधि

सीईएमएस प्रणाली का ऑक्सीजन सेंसर फ्लू गैस के विआर्द्रीकरण से पहले और बाद में ऑक्सीजन की मात्रा मापने के लिए उपयोग किया जाता है। फ्लू गैस में नमी की मात्रा की गणना करते समय, फ्लू गैस की आर्द्रता की गणना निम्नलिखित सूत्र के अनुसार की जाती है:

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

सूत्र (1) में, X और O2 गीली फ्लू गैस में ऑक्सीजन का आयतन प्रतिशत, %, हैं, और Xo2 शुष्क फ्लू गैस में ऑक्सीजन का आयतन प्रतिशत, % हैं।

शुष्क और आर्द्र ऑक्सीजन की मुख्य समस्या यह है कि शुष्क और आर्द्र ऑक्सीजन को मापने के लिए क्रमशः दो उपकरणों की आवश्यकता होती है। नमूना बिंदुओं के अंतर और नमूना त्रुटियों के कारण होने वाली त्रुटि इस प्रकार है: दोनों उपकरणों की त्रुटि एक दूसरे पर आरोपित हो जाती है। इस विधि से इन त्रुटियों को दूर करना कठिन है।

अवरक्त अवशोषण

अवशोषक स्पेक्ट्रोस्कोपी आधुनिक आर्द्रता मापन में एक महत्वपूर्ण तकनीक है, जिसमें अवरक्त और पराबैंगनी अवशोषण शामिल हैं। वर्तमान में, निकट अवरक्त अवशोषण स्पेक्ट्रम पर आधारित मापन तकनीक अधिक परिपक्व हो चुकी है, और इसकी मापन सटीकता, संवेदनशीलता और मापन सीमा पारंपरिक आर्द्रता विश्लेषण विधि से बेहतर है।

अवरक्त अवशोषण विधि इस सिद्धांत पर आधारित है कि जल विशिष्ट तरंगदैर्ध्य वाले अवरक्त प्रकाश को प्रबलतापूर्वक अवशोषित करता है। जल की मात्रा के अनुसार प्रकाश का अवशोषण भिन्न होता है और यह लैम्बर्ट-बीयर नियम का पालन करता है। अवशोषण तरंगदैर्ध्य और संदर्भ तरंगदैर्ध्य पर गैस के पारगम्यता को मापकर, दोनों तरंगदैर्ध्यों के पारगम्यता का अनुपात गैस में जल वाष्प की मात्रा पर निर्भर करता है। वान जिया रोंग ने पाया है कि सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली अवशोषण तरंगदैर्ध्य 1.45 μm और 1.94 μm हैं, जबकि आमतौर पर उपयोग की जाने वाली संदर्भ तरंगदैर्ध्य 1.73 μm और 2.1 μm हैं।

निकट-अवरक्त अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी पर आधारित आर्द्रता मापन की दो विधियाँ हैं: लेजर डायोड अनुनाद क्षीणन स्पेक्ट्रोस्कोपी (CRDS) और ट्यूनेबल लेजर डायोड अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी (TLDAS)। CRDS अनुनादक संरचना में सरल और आकार में छोटा होता है, जिससे गैस को तेजी से बदला जा सकता है, इसलिए CRDS ऑनलाइन मापन के लिए अत्यंत उपयुक्त है। TDLAS एक अपेक्षाकृत विकसित अवशोषण स्पेक्ट्रम मापन तकनीक है, जिसका उपयोग सूक्ष्म-आर्द्रता मापन के क्षेत्र में किया जाता रहा है, और इसमें उच्च संवेदनशीलता और तीव्र प्रतिक्रिया के लाभ हैं।

हालांकि, फ्लू गैस की नमी मापने में इस्तेमाल की जाने वाली अवरक्त अवशोषण विधि में CO2/SO2/NOX के प्रति संवेदनशील तरंगदैर्ध्य के हस्तक्षेप से बचना आवश्यक है, जो कि मुश्किल है, साथ ही उपकरण की उच्च कीमत के कारण, फ्लू गैस की नमी मापने में इसका उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।

उच्च तापमान आर्द्रता जनरेटर

क्योंकि फ्लू गैस का तापमान आमतौर पर अधिक होता है, लगभग 80°C से 120°C तक, जबकि सामान्य आर्द्रता जनरेटर सामान्य तापमान पर स्थिर आर्द्रता उत्पन्न करता है, उच्च तापमान पर स्थिर आर्द्रता प्राप्त होने पर भी, उपयोग के दौरान तापमान को स्थिर बनाए रखना मुश्किल होता है। सामान्य तापमान आर्द्रता जनरेटर का उपयोग उच्च तापमान फ्लू गैस आर्द्रता मीटर को कैलिब्रेट करने के लिए करने पर अक्सर आवश्यकताओं को पूरा करना कठिन होता है, जिससे उच्च तापमान आर्द्रता मापन के अनुसंधान और अनुप्रयोग में बड़ी बाधाएँ आती हैं। विशेष रूप से कैपेसिटिव आर्द्रता सेंसर, जो पर्यावरणीय आर्द्रता के अलावा तापमान के प्रति भी संवेदनशील होता है, तापमान में विचलन उत्पन्न करने की संभावना रखता है, इसलिए उच्च तापमान आर्द्रता जनरेटर विकसित करना आवश्यक है।

उच्च तापमान आर्द्रता जनरेटर उच्च तापमान पर स्थिर आर्द्रता उत्पन्न कर सकता है। यह फ्लू गैस आर्द्रता मापक यंत्र के लिए एक सुविधाजनक और सहज अंशांकन उपकरण है। झांग वेन डोंग ने दोहरे तापमान और दोहरे दबाव विधि के सिद्धांत का उपयोग करके उच्च तापमान परिशुद्धता आर्द्रता जनरेटर का एक सेट विकसित किया है। तापमान स्थिरता प्रयोग 50°C, 100°C और 150°C पर किए गए। प्रयोग की अवधि 2 घंटे थी। संतृप्त तेल टैंक और परीक्षण कक्ष की तापमान स्थिरता के परीक्षण परिणाम 0.02°C के भीतर थे। उपकरण की अधिकतम सैद्धांतिक अनिश्चितता ±1.09RH है। भार विधि आर्द्रतामापी के परीक्षण परिणामों द्वारा उपकरण की सटीकता सत्यापित की गई है। इस उपकरण का उपयोग उच्च तापमान आर्द्रता सेंसर और ट्रांसमीटर को सही करने के लिए किया जा सकता है।

2. सारांश

फ्लू गैस की नमी का मापन एक मान्यता प्राप्त समस्या है। राष्ट्रीय मानक में निर्धारित संदर्भ विधि के रूप में शुष्क-गीली गेंद विधि में त्रुटियाँ होने की संभावना अधिक होती है। संघनन विधि और भार विधि उच्च परिशुद्धता वाली हैं, लेकिन इनकी प्रक्रिया जटिल है, इसलिए इनका उपयोग केवल प्रयोगशाला विधियों के रूप में ही किया जा सकता है। चीन में सीईएमएस प्रणाली में प्रयुक्त फ्लू गैस की नमी के ऑनलाइन मापन की विधि धारिता विधि और सीमित धारा विधि है। ये दोनों विधियाँ इलेक्ट्रॉनिक नमी संवेदक की श्रेणी में आती हैं। इनके अनुप्रयोग की संभावना व्यापक है, लेकिन प्रदूषण रोधी गुणों और दीर्घकालिक स्थिरता में सुधार की आवश्यकता है। हालांकि, शुष्क-गीली ऑक्सीजन विधि में त्रुटि की मात्रा अधिक होती है, और अवरक्त अवशोषण विधि महंगी है, इसलिए इसका उपयोग कम होता है। सामान्य तापमान वाले नमी जनरेटर भी फ्लू गैस नमी उपकरण की अंशांकन आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम नहीं होते हैं। उच्च तापमान और नमी जनरेटर का विकास आवश्यक होने के साथ-साथ एक तकनीकी समस्या भी है।