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紅外煙氣分析儀：紅外氣體分析技術(shù)在消除CO對SO2檢測影響中的應(yīng)用
目前主流的SO2濃度檢測方法有電化學法和非分散紅外吸收法等。之所以測量固定污染源中SO2的含量，是為了確定污染源的污染程度。但是由于SO2本身物質(zhì)性質(zhì)和化學性質(zhì)，煙氣中SO2的檢測分析對于外界環(huán)境、取樣裝置、檢測裝置的要求較高。常見的SO2檢測方法中存在一定的問題，本文針影響SO2檢測結(jié)果的主要因素：取樣流量、樣氣濕度、干擾氣體等問題進行了詳細分析，并提出了相應(yīng)解決方案。
1、取樣流量影響
煙氣進入煙道后由于風機的作用，導(dǎo)致煙道內(nèi)煙氣壓力發(fā)生變化：處于風機之前的煙道產(chǎn)生負壓，當風機功率較高時，甚至產(chǎn)生高負壓；處于風機之后的煙道則產(chǎn)生正壓。
在現(xiàn)場監(jiān)測中，由于受到各種條件的限制，我們常常不得不將采樣位置選在風機前這些產(chǎn)生負壓的煙道處。這時，用標定合格的電化學類煙氣分析儀器抽取煙道內(nèi)煙氣進行濃度測定的過程中，會遇到煙道內(nèi)負壓對儀器形成的“反抽力”，造成進入儀器的煙氣流量變少，從而導(dǎo)致煙氣的監(jiān)測濃度值比煙氣實際濃度值偏低，煙道負壓很高時甚至完全抽不出氣，使監(jiān)測濃度值接近為0。
其次，國家環(huán)境監(jiān)測總站《火力發(fā)電建設(shè)項目竣工環(huán)境保護驗收監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》中也特別指出：定位電解法監(jiān)測儀器對采樣流量要求甚嚴，監(jiān)測數(shù)據(jù)的顯示與采樣流量的變化成正比，當儀器采樣流量減小時（如煙道負壓大于儀器抗負壓能力），監(jiān)測數(shù)據(jù)會明顯變小，在使用時為了減少測定誤差，儀器的工作流量應(yīng)與標定（校準）時的流量相等。
因此，采樣流量的變化會嚴重影響煙氣分析儀器準確性，在監(jiān)測過程中，應(yīng)時刻注意采樣流量的變化，確保儀器的采樣流量與標定流量一致。為解決高負壓的影響，可通過提高采樣泵的負載能力，增大采氣量，進而保證進入傳感器前的煙氣流量和壓力，提高煙氣預(yù)處理系統(tǒng)的抗負壓能力。若負壓過大，煙氣分析儀器無法提供足夠的采氣量，也可更換監(jiān)測點位，選擇在增壓風機后端進行取樣檢測。
2、樣氣濕度影響
一般在不采用濕法脫硫的煙道氣含濕量不超過3%，而采用濕法脫硫后的煙氣含濕量往往大于5%，如果脫硫設(shè)備脫水不好，煙氣含濕量可高達12%。高含濕量的煙氣進入取樣管路后，由于溫度下降超過露點溫度，取樣管路將產(chǎn)生冷凝水，并會吸收一部分煙氣中的SO2，導(dǎo)致進入傳感器的SO2濃度降低，造成監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)負偏差甚至無。具體影響如下：
1）含SO2氣體通過一定量水體積后，氣體中SO2的一部分總要被溶解吸收，表現(xiàn)在測量系統(tǒng)的當量響應(yīng)時間從數(shù)分鐘延長到數(shù)十分鐘，測量誤差嚴重拓展。
2）當含SO2的氣體通過管壁附著水滴的導(dǎo)氣管時，也會因SO2被水吸收使測量系統(tǒng)的響應(yīng)時間延長，所測量的濃度值偏低。
3）測量系統(tǒng)當量響應(yīng)時間與系統(tǒng)中的含水量成正比，并隨煙氣中SO2濃度的降低而延長。
在實際測量過程中必須采取響應(yīng)措施，或者在煙氣取樣探頭的后部安裝相應(yīng)的裝置，脫除水蒸汽，或在探頭到分析儀器之間的管路上裝伴熱線，保證樣氣溫度始終處于零點以上，而不發(fā)生水凝結(jié)，然后依靠分析儀器的內(nèi)部裝置快速除水。
3、干擾氣體影響
影響SO2檢測結(jié)果的干擾氣體主要有HF,H2S,NH3,NO2,CO，其中CO對SO2檢測結(jié)果的干擾最大。關(guān)于CO氣體對SO2傳感器的正干擾，國外傳感器技術(shù)說明書指出：在300ppm(375mg/m3)CO標氣作用下，SO2輸出“交叉干擾”值小于5ppm(14mg/m3)。但在固定污染源排放煙氣中，CO的含量往往大于375mg/m3，甚至遠遠大于375mg/m3。從大量檢測數(shù)據(jù)中得知：有的CO濃度超過1000mg/m3。在這種情況下，由于CO的存在會導(dǎo)致SO2傳感器顯示的濃度比實際值增加，不能忽略不計。同時，有研究表明：
1）在鍋爐廢氣測定過程中，CO氣體的存在會使電化學法對SO2的檢測結(jié)果偏高。
2）CO對SO2濃度測試的影響值是正值，影響率在3%左右。即在相同CO氣體濃度情況下，SO2氣體濃度越低，檢測結(jié)果受影響越大；在相同SO2氣體濃度情況下，CO濃度越高，對SO2測定結(jié)果影響越大。
3）在實際應(yīng)用監(jiān)測過程中，遇到高濃度CO氣體存在的情況下，應(yīng)采用非分散紅外吸收法的煙氣分析儀器；不能電化學的煙氣分析儀器，以防止因CO氣體的存在導(dǎo)致監(jiān)測結(jié)果失真。
因為CO的紅外吸收波長在4.6μm附近，而SO2的紅外吸收波長在7.3μm附近，采用非分散紅外吸收法檢測煙氣中SO2濃度時，煙氣中CO的濃度高低對SO2紅外吸收并無影響，故而并不影響SO2檢測結(jié)果。
非分光紅外吸收法根據(jù)其核心部件紅外傳感器根據(jù)應(yīng)用特點的不同，又可分為雙光束、微流、微音器等不同類型，而在固定污染源監(jiān)測系統(tǒng)中被大量使用的是微流紅外傳感器，如湖北銳意自控系統(tǒng)有限公司研發(fā)生產(chǎn)的低量程在線型煙氣分析儀Gasboard-3000Plus就采用了微流紅外氣體分析技術(shù)。
微流紅外氣體分析技術(shù)基于紅外吸收光譜特性，以及非單元素的極性氣體分子在中紅外(2.5～25μm)波段存在著分子振動能級的基頻吸收譜線原理，利用SO2對紅外光的吸收特性，首先在相互連通的雙層結(jié)構(gòu)氣室中填充SO2等氣體，使得前后氣室吸收特定的紅外光后發(fā)生差異性膨脹，并在連通的前后氣室中會產(chǎn)生十分微小的流動，然后通過一個高精度的微流量氣體傳感器進行檢測，由于紅外光源是交替調(diào)制的，所以微流量作為一個交流電壓信號，經(jīng)處理后可準確測量并顯示出SO2的體積濃度。
此外，Gasboard-3000Plus采用隔半氣室設(shè)計，由測量室與參考氣室組成。隔半氣室設(shè)計讓參考氣室與測量氣室共用一個光源和傳感器，即使測量環(huán)境變化影響了基準零點，檢測儀器仍可感知這個變化量，從而降低了環(huán)境變化對測量結(jié)果的影響，減小零點漂移，準確度更高。
無論是哪種檢測方法，SO2的濃度檢測結(jié)果或多或少都會受到取樣流量、樣氣濕度和干擾氣體的影響，采用相應(yīng)的干擾修正方案，能在一定程度上減少影響因素的干擾，獲得較為準確的檢測結(jié)果。但非分散紅外吸收法在消除干擾氣體影響上對比電化學法有較大技術(shù)優(yōu)勢，具有較高的穩(wěn)定性與準確性。
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