傅立葉紅外分析儀對(duì)垃圾焚燒氨逃逸監(jiān)測(cè)研究

金 典 龔 玲 彭 逸 王海波

（重慶市生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 重慶 401147）

引言

焚燒是城市生活垃圾處理的有效途徑之一，能夠?qū)崿F(xiàn)熱能的回收，保證能源資源的充分利用。但是在生活垃圾焚燒過(guò)程中，由于生活垃圾的成分比較復(fù)雜，在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，如果不經(jīng)過(guò)可靠的煙氣處理工藝進(jìn)行凈化處理，很容易導(dǎo)致空氣污染問(wèn)題[1]。所以，為了加強(qiáng)對(duì)垃圾焚燒煙氣中污染物的有效處理，必須要針對(duì)垃圾焚燒煙氣處理系統(tǒng)進(jìn)行專門的開發(fā)。通過(guò)合理的工藝流程，促進(jìn)生活垃圾焚燒技術(shù)不斷發(fā)展[2]。

1 研究背景

目前，垃圾焚燒廠多采用以下工藝處理焚燒廢氣：SNCR脫硝+半干法脫硫脫酸+活性炭吸附+布袋除塵器。通過(guò)增加SNCR脫硝系統(tǒng)，不僅可以極大的減少NOx的排放，而且還可以有效的減少石灰漿堵塞煙道的問(wèn)題，同時(shí)，也能夠提高系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)效率。

SNCR脫硝技術(shù)應(yīng)用較為廣泛，脫硝效率一般為60%~80%。SNCR在關(guān)注NOx排放濃度和脫硝效率的同時(shí)，還要關(guān)注氨逃逸。氨逃逸即過(guò)量的未反應(yīng)的氨隨煙氣外排進(jìn)入大氣。氨是有毒氣體，逃逸氨會(huì)形成二次污染，危害人體健康。此外，過(guò)量的氨排入大氣，將與其他污染物反應(yīng)生成PM2.5細(xì)顆粒物，加重了環(huán)境污染[3]。因此，對(duì)于垃圾焚燒廢氣在監(jiān)測(cè)NOx排放濃度的同時(shí)，還應(yīng)監(jiān)測(cè)氨的逃逸濃度[4]。

環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中，監(jiān)測(cè)氨排放采用的是納氏試劑分光光度法（環(huán)境空氣和廢氣氨的測(cè)定納氏試劑分光光度法HJ 533-2009）該方法的原理是用稀硫酸溶液吸收廢氣的氨，生成的銨離子與納氏試劑反應(yīng)生成黃棕色絡(luò)合物，該絡(luò)合物的吸光度與氨的含量成正比，在420nm波長(zhǎng)處測(cè)量吸光度，根據(jù)吸光度計(jì)算氨的含量[5]，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)氨逃逸的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

便攜式傅立葉紅外（FTIR）分析儀是綜合紅外光譜原理和邁克爾干涉儀技術(shù)和傅立葉變換數(shù)學(xué)方法的一種現(xiàn)代分析儀可在高濕、高熱的惡劣環(huán)境中對(duì)氨排放進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，具有操作簡(jiǎn)單、可實(shí)時(shí)連續(xù)分析和分析時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)[6]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器設(shè)備

Gasmet DX4000便攜式傅立葉變換紅外多組分氣體分析儀（芬蘭），嶗應(yīng)3072型智能雙路煙氣采樣器，T6紫外可見分光光度計(jì)，采樣過(guò)程中對(duì)采樣槍加熱到140℃，防止產(chǎn)生冷凝水影響監(jiān)測(cè)結(jié)果。采樣時(shí)間為30min，采樣流量為1.0L/min[5]。

2.2 采樣條件

選取重慶某垃圾焚燒廠焚燒廢氣作為測(cè)試對(duì)象，該垃圾焚燒廠采用SNCR脫硝+半干法脫硫脫酸+活性炭吸附+布袋除塵器工藝處理焚燒廢氣。氨采樣分析按照（HJ 533-2009）步驟進(jìn)行。

2.3 結(jié)果與討論

與納氏試劑分光光度法（HJ533-2009）測(cè)定的氨濃度進(jìn)行相關(guān)性實(shí)驗(yàn)，DX4000以30min的算術(shù)平均值作為1次測(cè)試值。結(jié)果見表1其中：

表1 氨排放監(jiān)測(cè)濃度統(tǒng)計(jì)結(jié)果（mg/m3）

圖1 FTIR和HJ533監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

從監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，傅立葉變換紅外法測(cè)得的氨濃度與手工監(jiān)測(cè)的結(jié)果有很好的相關(guān)性和可比性。但是，傅立葉變換紅外的結(jié)果高于HJ533的結(jié)果。

原因如下，垃圾焚燒排放的廢氣含濕量較高，濕度在20%左右。在高含濕量環(huán)境下采樣，采樣管路極易生成冷凝水。同時(shí)，對(duì)于氨水溶性大的特點(diǎn)，手工監(jiān)測(cè)方法結(jié)果明顯偏低，很可能是前端受到冷凝水的影響丟失了目標(biāo)物。

采用HJ533進(jìn)行采樣，雖然對(duì)前端采樣槍采用熱電偶加熱到140℃，但是采樣設(shè)備無(wú)法對(duì)整個(gè)采樣管路做到全程加熱，連接管路仍有冷凝水產(chǎn)生導(dǎo)致手工監(jiān)測(cè)結(jié)果偏低。

FTIR可以做到從連接管路到檢測(cè)器全程180℃加熱，可有效避免冷凝水的出現(xiàn)。因此在垃圾焚燒廢氣這種高含濕量的環(huán)境下，F(xiàn)TIR采樣的結(jié)果高于手工監(jiān)測(cè)的結(jié)果，進(jìn)行監(jiān)測(cè)具有更好的準(zhǔn)確性。

結(jié)語(yǔ)

DX4000便攜式FTIR分析儀與HJ533手工監(jiān)測(cè)在監(jiān)測(cè)SNCR氨逃逸是有很好的可比性和相關(guān)性。在垃圾焚燒這種高含濕量的環(huán)境下，能夠避免冷凝水的產(chǎn)生，得到更加準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。便攜式FTIR分析儀操作簡(jiǎn)單，可在高溫、高濕度的惡劣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)氨逃逸的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，測(cè)定準(zhǔn)確度高，抗干擾能力強(qiáng)，可應(yīng)用于垃圾焚燒中SNCR氨逃逸的環(huán)保監(jiān)測(cè)中。