現有手工煙氣分析儀在測試工業污染源煙氣中遇到的問題及原因分析

蔡同鋒　沈建康

（江蘇省環境監測中心江蘇南京210036）

現有手工煙氣分析儀在測試工業污染源煙氣中遇到的問題及原因分析

蔡同鋒沈建康

（江蘇省環境監測中心江蘇南京210036）

目前我國各級監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絕大多數，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行分析，并與其他分析方法進行比較。

煙氣分析儀；定點位電解法；局限性

1　現狀

現有污染源在線監測系統（CEMS）主流技術為冷干抽取法，即待測樣氣經采樣、除塵、冷凝除濕等預處理環節以確保進入分析儀的樣氣為干基狀態，測試結果直接輸出污染物標態干基濃度，符合我國環保要求。鑒于光學法儀器在檢測準確度、檢出限等方面的優勢，光學法煙氣分析儀被廣泛應用在CEMS系統中。

2　定電位電解法的優勢與劣勢

目前各級環境監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絕大多數[1]，主要在于早期環保監測中污染物排放限值較高，定電位電解法可以滿足當時的測試需求，因其體積小、攜帶方便而被廣泛應用。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，由于電化學傳感器在測量原理及預處理上自身局限性存在以下不足：(1)預處理除濕能力有限，輸出樣氣難以保證在干基狀態；(2)分析原理與大部分安裝在現場的污染源煙氣CEMS工作原理不同，檢測結果難以具有可比性；(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）會發生“中毒”現象；(4)傳感器除對目標氣體響應外，對其他氣體也存在響應，存在交叉干擾影響。當待測樣氣中存在高濃度CO時會出現SO2測量值失真現象[2]。

3　局限性驗證

3.1實驗室驗證

首先將SO2標氣和高純氮氣體按1：1的比例進行混合，混合后進入采用定電位電解法分析原理的分析儀器進行分析，測定SO2濃度值為62.9mg/m3，然后將高純氮置換成CO標氣，混合比例未變，觀察高濃度CO對SO2測量結果的影響。從監測結果來看，當混合標氣中含有高濃度CO時（7300ppm）時，SO2測量值從62.9mg/m3立刻上升值130mg/m3，并繼續上升至155mg/m3，當CO標氣濃度穩定后，SO2測量值慢慢下降，經過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，并仍有繼續走低的趨勢。

3.2數據分析

從實驗現象上來看，當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CO濃度較為穩定時，SO2測量值將會一直降低直至到零。同時CO濃度突然發生較大波動上，SO2測量值也會出現較大的波動。實驗室混合標氣對SO2測試影響見圖1。

圖1　實驗室混合標氣對SO2測試的影響

3.3驗證結果

驗證表明：當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，測量準確結果不可信。該課題從實驗室不同濃度的CO和SO2混合標氣及現場實際測試兩方面進行驗證CO對定電位電解法測量SO2的影響。

3.4污染源實地驗證

對某鋼鐵企業燒結機脫硫出口進行實際測試，生產負荷大于90%，測試過程中CO濃度為6400ppm～7700ppm，監測結果見圖2。

圖2　燒結機出口SO2監測結果

從監測結果可以看出，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CO濃度高達6700ppm，SO2顯示值直接上升至89mg/m3，并隨著Testo350慢慢適應高濃度CO氣體，SO2測量值逐漸降低至零，當CO濃度由6700ppm增高至7600ppm時，SO2測量值從零又上升至34mg/m3，當CO濃度再次平穩在7600ppm左右，SO2測量值又呈現降低趨勢。CO氣體對Testo350干擾與實驗室驗證結果一致。

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，目前現有的定電位電解法儀器自身配套的預處理器，在監測濕為18%，濃度為33mg/m3SO2標氣時，SO2丟失率達到33%，比采用外配PCS-C預處理裝置時SO2丟失率高出18.3%。監測結果見圖3。

圖3　不同濕度條件下各監測設備的SO2測量情況

在實際監測比對工作中發現，采用定電位電解法監測設備測量煙氣中SO2時，當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、火電等行業廢氣，監測結果失真；當煙氣中含濕量過高也會對二氧化硫的監測結果產生較大的影響。

4　不同分析方法優缺點比較

表1　不同分析方法優缺點比較

5　結語

因此，為了確保污染源SO2、NOx比對監測數據的準確性與可比性，真實反映污染源排放濃度、總量的情況，為國家“節能減排”提供科學可靠的技術依據和監測數據，有利于正確評價脫硫脫硝系統的工作有效性，為污染源環境管理和總量減排監測體系提供科學有效的技術支撐，建議：（1）高濃度CO工況條件下，如燒結機、鋼鐵、水泥行業，使用便攜式光學法煙氣監測設備；（2）在高濕低濃度條件下，如濕法脫硫后工況，使用技術性能滿足測試要求的預處理裝置；（3）在實際監測比對過程中加強現場校準等質控措施。

[1]廖平德,王云龍,盧秋.定電位電解法測定SO2過程中出現的問題及解決方式[J].北方環境,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].環境監控與預警,2010,02(5):25-26.

[3]姜漢山,趙輝.定電位電解法測定煙道內二氧化硫準確性探討[J].遼寧城鄉環境科技,2006,26(3):35-36.