現(xiàn)有手工煙氣分析儀在測試工業(yè)污染源煙氣中遇到的問題及原因分析

蔡同鋒　沈建康

（江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心江蘇南京210036）

現(xiàn)有手工煙氣分析儀在測試工業(yè)污染源煙氣中遇到的問題及原因分析

蔡同鋒沈建康

（江蘇省環(huán)境監(jiān)測中心江蘇南京210036）

目前我國各級監(jiān)測站常用的手工煙氣分析儀采用定電位電解法分析原理的占據(jù)絕大多數(shù)，隨著煙氣治理水平的提高，對分析儀器的性能也提出了更高的要求，本文著重對定電位電解法的局限性進(jìn)行分析，并與其他分析方法進(jìn)行比較。

煙氣分析儀；定點位電解法；局限性

1　現(xiàn)狀

現(xiàn)有污染源在線監(jiān)測系統(tǒng)（CEMS）主流技術(shù)為冷干抽取法，即待測樣氣經(jīng)采樣、除塵、冷凝除濕等預(yù)處理環(huán)節(jié)以確保進(jìn)入分析儀的樣氣為干基狀態(tài)，測試結(jié)果直接輸出污染物標(biāo)態(tài)干基濃度，符合我國環(huán)保要求。鑒于光學(xué)法儀器在檢測準(zhǔn)確度、檢出限等方面的優(yōu)勢，光學(xué)法煙氣分析儀被廣泛應(yīng)用在CEMS系統(tǒng)中。

2　定電位電解法的優(yōu)勢與劣勢

目前各級環(huán)境監(jiān)測站所用的煙氣分析儀器中采用定電位電解法分析原理的占據(jù)絕大多數(shù)[1]，主要在于早期環(huán)保監(jiān)測中污染物排放限值較高，定電位電解法可以滿足當(dāng)時的測試需求，因其體積小、攜帶方便而被廣泛應(yīng)用。而隨著排放限值的降低，面對高濕、低硫及高濃度一氧化碳煙氣，由于電化學(xué)傳感器在測量原理及預(yù)處理上自身局限性存在以下不足：(1)預(yù)處理除濕能力有限，輸出樣氣難以保證在干基狀態(tài)；(2)分析原理與大部分安裝在現(xiàn)場的污染源煙氣CEMS工作原理不同，檢測結(jié)果難以具有可比性；(3)定電位電解法傳感器使用壽命受測量組分影響，在高濃度條件下（尤其是CO濃度高）會發(fā)生“中毒”現(xiàn)象；(4)傳感器除對目標(biāo)氣體響應(yīng)外，對其他氣體也存在響應(yīng)，存在交叉干擾影響。當(dāng)待測樣氣中存在高濃度CO時會出現(xiàn)SO2測量值失真現(xiàn)象[2]。

3　局限性驗證

3.1實驗室驗證

首先將SO2標(biāo)氣和高純氮氣體按1：1的比例進(jìn)行混合，混合后進(jìn)入采用定電位電解法分析原理的分析儀器進(jìn)行分析，測定SO2濃度值為62.9mg/m3，然后將高純氮置換成CO標(biāo)氣，混合比例未變，觀察高濃度CO對SO2測量結(jié)果的影響。從監(jiān)測結(jié)果來看，當(dāng)混合標(biāo)氣中含有高濃度CO時（7300ppm）時，SO2測量值從62.9mg/m3立刻上升值130mg/m3，并繼續(xù)上升至155mg/m3，當(dāng)CO標(biāo)氣濃度穩(wěn)定后，SO2測量值慢慢下降，經(jīng)過100min后，SO2測量值已降低至37mg/m3，此時的測量值已低于混合氣中SO2真實濃度，并仍有繼續(xù)走低的趨勢。

3.2數(shù)據(jù)分析

從實驗現(xiàn)象上來看，當(dāng)樣氣中存在高濃度的CO時，分析儀器顯示的SO2測量值已不受待測組分SO2的控制，當(dāng)CO濃度較為穩(wěn)定時，SO2測量值將會一直降低直至到零。同時CO濃度突然發(fā)生較大波動上，SO2測量值也會出現(xiàn)較大的波動。實驗室混合標(biāo)氣對SO2測試影響見圖1。

圖1　實驗室混合標(biāo)氣對SO2測試的影響

3.3驗證結(jié)果

驗證表明：當(dāng)待測樣氣中存在高濃度CO（大于4000ppm）時對定電位電解法測量SO2存在明顯正干擾影響，與真實SO2存在較大偏差，測量準(zhǔn)確結(jié)果不可信。該課題從實驗室不同濃度的CO和SO2混合標(biāo)氣及現(xiàn)場實際測試兩方面進(jìn)行驗證CO對定電位電解法測量SO2的影響。

3.4污染源實地驗證

對某鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機(jī)脫硫出口進(jìn)行實際測試，生產(chǎn)負(fù)荷大于90%，測試過程中CO濃度為6400ppm～7700ppm，監(jiān)測結(jié)果見圖2。

圖2　燒結(jié)機(jī)出口SO2監(jiān)測結(jié)果

從監(jiān)測結(jié)果可以看出，定電位電解法（Testo350）SO2測量值與PAS X6（非分散紅外法）及APSN-370（紫外熒光法）所測SO2存在較大差異，這主要是由于煙氣中存在高濃度CO氣體所致，由于煙道內(nèi)CO濃度高達(dá)6700ppm，SO2顯示值直接上升至89mg/m3，并隨著Testo350慢慢適應(yīng)高濃度CO氣體，SO2測量值逐漸降低至零，當(dāng)CO濃度由6700ppm增高至7600ppm時，SO2測量值從零又上升至34mg/m3，當(dāng)CO濃度再次平穩(wěn)在7600ppm左右，SO2測量值又呈現(xiàn)降低趨勢。CO氣體對Testo350干擾與實驗室驗證結(jié)果一致。

此外，受到煙氣中濕度的影響，SO2測量值隨著煙氣濕度的增加而呈現(xiàn)下降的趨勢，這主要是SO2溶于水的特性所致。通過驗證，目前現(xiàn)有的定電位電解法儀器自身配套的預(yù)處理器，在監(jiān)測濕為18%，濃度為33mg/m3SO2標(biāo)氣時，SO2丟失率達(dá)到33%，比采用外配PCS-C預(yù)處理裝置時SO2丟失率高出18.3%。監(jiān)測結(jié)果見圖3。

圖3　不同濕度條件下各監(jiān)測設(shè)備的SO2測量情況

在實際監(jiān)測比對工作中發(fā)現(xiàn)，采用定電位電解法監(jiān)測設(shè)備測量煙氣中SO2時，當(dāng)被測煙氣中一氧化碳含量較高時測量SO2時明顯高于真實濃度[3]，尤其水泥、鋼鐵、火電等行業(yè)廢氣，監(jiān)測結(jié)果失真；當(dāng)煙氣中含濕量過高也會對二氧化硫的監(jiān)測結(jié)果產(chǎn)生較大的影響。

4　不同分析方法優(yōu)缺點比較

表1　不同分析方法優(yōu)缺點比較

5　結(jié)語

因此，為了確保污染源SO2、NOx比對監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可比性，真實反映污染源排放濃度、總量的情況，為國家“節(jié)能減排”提供科學(xué)可靠的技術(shù)依據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)，有利于正確評價脫硫脫硝系統(tǒng)的工作有效性，為污染源環(huán)境管理和總量減排監(jiān)測體系提供科學(xué)有效的技術(shù)支撐，建議：（1）高濃度CO工況條件下，如燒結(jié)機(jī)、鋼鐵、水泥行業(yè)，使用便攜式光學(xué)法煙氣監(jiān)測設(shè)備；（2）在高濕低濃度條件下，如濕法脫硫后工況，使用技術(shù)性能滿足測試要求的預(yù)處理裝置；（3）在實際監(jiān)測比對過程中加強(qiáng)現(xiàn)場校準(zhǔn)等質(zhì)控措施。

[1]廖平德,王云龍,盧秋.定電位電解法測定SO2過程中出現(xiàn)的問題及解決方式[J].北方環(huán)境,2011(11):98-98.

[2]謝馨,柏松.定電位電解法測定煙氣中SO2的干擾問題及解決方法[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警,2010,02(5):25-26.

[3]姜漢山,趙輝.定電位電解法測定煙道內(nèi)二氧化硫準(zhǔn)確性探討[J].遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技,2006,26(3):35-36.