废气中烟气分析检测方案(烟气分析仪)

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2014年第8期第41卷总第274期广东 化 工www.gdchem.com145· 广东东 化 工www.gdchem.com2014年第8期第41卷总第274期146· 便携式红外烟气分析仪在污染源二氧化硫监测的探讨 徐家清，解光武 (广东省环境监测中心，广东广州510308) [摘 要]随着我国对大气污染防治和污染物总量减排力度逐年加大，烟气分析仪在污染源在线监测系统的比对和检验中得到越来越广泛的应用，文章介绍了红外烟气分析仪和电化学烟气分析仪各自特点及工作原理，同时对红外烟气分析仪和电化学烟气分析仪在污染源二氧化硫监测中的优缺点进行了研究。 [关键词]红外烟气分析仪；电化学烟气分析仪；污染源监测；二氧化硫(SO2) [中图分类号]X [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2014)08-0145-02 Portable Infrared Gas Analyzer in the Pollution Sources Discussion on SulfurDioxide Monitoring Xu Jiaqing， xie Guangwu (Guangdong Province Environmental Monitoring Center， Guangzhou 510308， China) Abstract： With the government paying more attention to the air pollution prevention and pollution emission reduction， the flue gas analyzer gets widely used inComparison and inspection of pollution sources on-line monitoring system. This paper introduces the characteristics and working principle of infrared gas analyzerand electrochemical gas analyzer. And it researches the advantages and disadvantages of infrared gas analyzer and electrochemical gas analyzer in sulfur dioxidemonitoring of pollution source. 随着我国对二氧化硫、氮氧化物总量减排力度逐年加大，为了降低这两种污染物排放浓度，排污单位广泛采用湿法脱硫、低13氮燃烧等烟气治理技术处理烟气，烟气组分中含湿量和 CO浓度较高。高含湿量和高浓度 CO 容易对 SO2检测产生干扰，如何获得真实有效的 SO2监测数据成为环保监测部门关注的焦点。目前广泛应用于 SO2监测的便携式仪器主要有电化学烟气分析仪和红外烟气分析仪。 本文对两种仪器工作原理进行了说明，并对影响仪器检测结果准确性的因素进行分析和试验。 1方法原理 1.1电化学法原理 电化学分析方法又称为定电位电解法， 是 SO2的标准测定方法之一。 SO2扩散通过传感器渗透膜，进入电解层，在恒电位工作电极上发生氧化反应；由此产生极限扩散电流，在一定范围内，其电流大小与 SO2浓度成正比。电化学传感器还可广泛应用于NO、HC1、HzS等气体的测定。 1.2红外法原理 非分红外传感器技术的工作原理为：当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光有吸收作2。红外光源发出的红外光，经过切光器调制频率后，进入测量气室；由于 SO2等异种原子构成的分子对红外光具有吸收特性，若测量气室中存 在上述气体，则进入测量气室的部分红外光会被吸收，未被吸收的红外光进入检测器。检测器产生交流电压信号，信号经处理后得到气体的浓度。微电流红外传感器可实现对 SO2、NO、CO等污染物的测定。 2检测干扰分析 2.1电化学法检测干扰分析 电化学法干扰因素主要包括烟气湿度及其它组分气体等。 2.1.11烟气湿度 固定污染源常采用湿法脱硫技术，一般在不采用湿法脱硫的烟道气的含湿量不超过3%，而采用湿法脱硫后的烟气含湿量往往大于5%，如果脱硫设备脱水不好，烟气含湿量可高达12%3，由于电化学烟气分析仪未配置除湿装置，高含湿量的烟气进入取样管路后，由于温度下降超过露点温度，取样管路将产生冷凝水，并会吸收一部分烟气中的 SO2， 导致进入传感器的 SO2浓度降低，造成监测结果出现负偏差。 2.1.2气体交叉干扰 电化学传感器通过设置不同的电极电位，使得传感器对应某一特定气体产生响应信号，从而达到测定的目的。对于电极电位相似的气体或化学活性强的物质，对定电位电解传感器产生干扰。电化学传撼器生产商城市科技公司提供了气体交叉干扰的参考数据，见表1. 表1 电化学传感器的交叉干扰参考数据 Tab.1 Electrochemical sensor cross interference with reference data ppm 气体种类 硫化氢(HzS) 一氧化碳(CO) 一氧化氮(NO) 二氧化氮(NO2) 氢气(H2) 氯化氢(HCl) 乙稀(C2H4) 浓度值 100 100 100 100 100 100 100 SO2传感器干扰响应值 ≈200 <3 0 心-125 <3 ≈15 <50 在测定采用低氮燃烧的锅炉、重金属熔炼炉和烧结机等含有高浓度 CO 的烟气时， SOz检测浓度往往大于勿料衡算浓度。虽然这些气体的交叉干扰已知，但由于干扰值的非线性和非重复性，电化学仪器也无法对干扰值进行有效补偿，也会使监测结果出现较大偏差。 2.2红外法检测干扰分析 2.2.1烟气湿度 便携式红外分析仪均配置了加热取样、冷干脱水的预处理装 ( 「收稿日期] 2014-03-24 ) ( [作者简介]徐家清(1982-) ， 男，重庆人，本 科 ，主要从事现场环境监测工作。 ) 置，防止水分冷凝和气态水分干扰；另外便携式红外分析仪还采用了脱水装置并设置水分传感器进行软件补偿消除水分干扰误差的。 2.2.2气体交叉干扰 除了水分干扰以外，碳氢化合物也会对于 SO2的测量结果产生较大干扰。针对可能对 SO测定产生的干扰，红外烟气分析仪在红外微流传感器的前端设置可专门吸收 HC 波长的气体吸收过滤室，最大限度消除大部分 HC 化合物对 SO2测量结果的影响。 通过两种仪器检测干扰分析可知，红外烟气分析仪通过改良设计，克服了含湿量及其他干扰气体对检测结果的影响。 3 检测干扰实验 利用热电111型动态校准仪配制以零气为底气，CO 浓度为50~450 mg/m标准气体，分别通过定点位电解法烟气分析凯恩9106及便携红外分析仪崛场 PG-350 检测，两种型号仪器对不同浓度 CO标准气的响应值见表2。 3.1标准气实验 三表2 凯恩9106和崛场 PG-350 对 CO标准气响应值 Tab.2 动态校准仪配制 CO浓度 凯恩9106 山场 PG-350 CO示值 SO示值 co 示值 SO 示值 50 51 2 50 0 100 95 4 99 0 150 147 5 149 0 200 197 7 201 0 250 246 8 253 0 300 299 10 299 0 350 343 12 352 0 400 398 13 403 0 450 447 15 451 0 3.2污染源监测实验 标准气实验结果表明50~450 ppm浓度的CO标准气在通过定点位电解法烟气分析凯恩9106的 SO2传感器响应值为2~15 ppm，而同步参与实验的便携红外分析仪崛场 PG-350 的 SO2示值均为0。通过上述实验可知，CO 对电化学烟气分析仪产生正偏差，且随着 CO 浓度的提高，检测正偏差增大。而CO对红外烟气分析仪检测结果基本无影响。 选择某炼钢厂烧结机除尘器出口烟气进行对比实验，实验利用凯恩9106型电化学烟气分析和崛场 PG-350型便携式红外分析仪对该出口烟气中 SO2和 CO污染物浓度监测，仪器监测结果和物料衡算对比浓度见表3。 表3凯恩9106 和崛场 PG-350 SO2监测结果相对误差 Tab.3 Kane and PG-350-9106 SO2 monitoring results relative error 监测频次 凯恩9106 崛场 PG-350 SOz物料衡算浓度 CO示值 SO2示值 CO 示值 SO示值 1 8260 1260 10487 284 215 2 7811 1811 11462 468 271 3 8314 1314 11668 467 290 4 8518 1578 18511 427 288 5 8481 1481 14942 298 190 6 7971 1971 15206 230 175 均值 8226 1569 13713 362 238 仪器监测结果与物料衡算相结果对误差/% / 559 / 52.1 / 污染源监测实验结果表明利用凯恩9106型电化学烟气分析在监测含有高浓度 CO 污染源废气中的 SO2 的误差大于崛场PG-350型红外烟气分析仪，红外烟气分析仪检测结果准确度更高。 4结论 与电化学烟气分析仪相比较，在检测含湿量大、CO浓度高的烟气时，便携式红外烟气分析仪灵敏度高、检测结果更准确。针对以上情况，在进行污染源检测过程中，必须注意对各种不同原理仪器的选择。 (上接第152页) ( 参考文献 ) ( [1]周芳.孙成我.过水体中苯并芘污染的生态风险评价[J].环境与健康杂 志，2 0 05， 22(3)：1 6 3-165. ) ( [2]李永和 . 苯并芘对粮食及食品食污染[].粮食 科 技与经济，1997(4)： ) 37-38. 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