Trong quá trình cháy không hoàn toàn, các sản phẩm khí thải chính thường bao gồm CO2, CO, H2 và NO. Để đảm bảo quá trình cháy an toàn, người ta đo lượng CO và lượng O2 còn lại sau khi cháy và tính ra tỉ số CO:CO2. Chắc chắn, ngoài tỉ số trên, cần thêm nhiều yếu tố khác để đánh giá một cách đầy đủ hiệu quả kinh tế hay môi trường, tuy nhiên đại lượng này được công nhận rộng rãi trong việc đánh giá tiêu chuẩn của hiệu suất cháy. Các cảm biến CO cũng khá nhạy với H2, vì thế, với các đo đạc yêu cầu cao, người ta tính toán thêm lượng H2 để bù sai lệch đo CO.
Sự cháy là một quá trình phức tạp, đòi hỏi kết hợp chính xác các yếu tố: tỉ lệ trộn, dòng xoáy, nhiệt độ và thời gian kết hợp của các chất phản ứng. Nếu nhiên liệu không được hòa trộn tốt, hoặc bị thiếu không khí, sản phẩm sẽ sinh ra CO và muội than. Nếu nhiệt độ ngọn lửa quá cao sẽ sinh nhiều NO và NO2. Nhiên liệu có thành phần chứa lưu huỳnh khi cháy sẽ sinh SO2. Tất cả các sản phẩm trên là những khí độc hại và là dấu hiệu của một quá trình cháy không hiệu quả; vừa gây nguy hiểm, vừa gây hao tiền tốn của hiệu suất cháy không đảm bảo. Ngoài các khí đã nêu, Oxy là yếu tố quyết định của quá trình cháy, cũng cần được quan tâm. Chính vì những lí do đó, các khí thường được một thiết bị phân tích điển hình dò tìm bao gồm O2, CO, H2, CO2, NO, NO2, SO2 và H2S.
Người ta tập trung khá nhiều vào việc phát triển các máy phân tích, tuy nhiên cần nhớ rằng một máy phân tích chỉ hiệu quả khi nó dùng các cảm biến chất lượng. Có nhiều rủi ro liên quan đến phát thải khí, vì thế các yếu tố an toàn và tin cậy mang tính quyết định và cần được đặt lên hàng đầu. Do các đặc thù của những cảm biến khí thải độc hại dùng trong máy phân tích, các khí và sản phẩm cháy có thể gây ra những vấn đề về chồng chéo độ nhạy.
Những sai lầm khi đo đạc thực địa có thể gây nguy hiểm và tốn kém. Nhưng điều ít ai nhận thấy, đó là có nhiều lợi ích kinh tế mà một cảm biến khí có thể mang lại khi nó giúp giảm yêu cầu bảo dưỡng máy phân tích và giảm chi phí vận hành. Ví dụ như một cảm biến Oxy loại bền được thiết kế có tuổi thọ bằng với cả máy phân tích, còn một cảm biến loại thường chỉ có tuổi thọ hai năm – cần phải thay 2-3 lần trong quãng thời gian sử dụng thiết bị.
Trong thực tế, một lần đo kiểm tra khí thải có thể mất đến 15 phút và thường được tiến hành tám lần mỗi ngày. Với những cải tiến về thời gian đáp ứng, các cảm biến thế hệ mới cho phép giảm một nửa thời gian trên hoặc hơn. Điều này có nghĩa là thời gian chờ ổn định của cảm biến được rút ngắn đi rất nhiều và chúng ta có cơ hội tiến hành thêm nhiều công việc thực địa khác. Các kỹ sư rất trông đợi rất nhiều vào cải tiến về thời gian này, bởi vì nhờ nó họ không cần chờ quá lâu để kết quả ổn định, đồng nghĩa với việc phép đo tức thời sẽ chính xác hơn.
Việc phân tích khí thải ống khói trong dân dụng hay trong các lò hơi thương mại cỡ nhỏ là một thách thức với các cảm biến. Các khí này thường là các khí có tính axit và độ ăn mòn, độ ẩm cao, nhiệt độ và áp suất thay đổi nhiều. Ngoài ra, trường hợp đang đề cập có nhiều khí khác nhau gây ra chồng chéo độ nhạy. Những điều trên có thể dẫn đến làm hỏng phép đo, ảnh hưởng đến tính tích hợp của các cảm biến và đòi hỏi được bảo dưỡng thường xuyên.
Mỗi phần tử trong một chiếc cảm biến cần được chế tạo với các đặc tính kĩ thuật đặc biệt, sử dụng các vật liệu có sức chống chịu cao với điều kiện bên ngoài để có thể hoạt động hiệu quả trong mọi điều kiện khắc nghiệt mà không ảnh hưởng đến độ chính xác và độ tin cậy, cũng như có thể đưa ra các phản hồi trong thời gian ngắn. Việc thiết kế cảm biến đòi hỏi thỏa mãn được tất cả các yêu cầu trên. Một ví dụ là cảm biến Oxy sử dụng công nghệ bơm điện hóa có tuổi thọ trên bốn năm đã được kiểm chứng ở thực địa. Đây là giải pháp thay thế không sử dụng chì cho các cảm biến loại này.
Với ứng dụng đo CO ở dải rộng thường yêu cầu một cảm biến phụ theo chuẩn EN50379-2. Tuy nhiên, các cảm biến cải tiến với độ nhạy cao như cảm biến A5F+ của hãng City Technology, có khả năng đo nồng độ CO tới 20,000ppm. Trong cảm biến này có kết hợp các bộ lọc loại bỏ SOx và NOx cũng như các điện cựu bù hydro, đem lại sự tin cậy hoàn hảo.
(Nguồn: automation.net.vn)
