超低排放烟气成分监测技能汇总

国内烟气成分监测设备有必要满意烟气中二氧化硫、氮氧化物的低量程测定需求。下面介绍几种烟气成分监测技能，剖析总结适用于超低排放烟气成分的在线监测技能，以供我们选型。

“十三五”局面以来，国内逐渐开端了燃煤电厂超低排放改造的战略布局，跟着超低排放改造的施行，烟气水分含量增大，烟气特性发作了较大改动，对烟气成分监测的精确性提出了更高要求。因而，剖析比照各种烟气监测技能的功能特色与实用价值，提出适用于超低排放改造的在线烟气成分监测技能，为燃煤电厂烟气监测体系的选型供给参阅，对“十三五”燃煤电厂超低排放改造具有重要的指导意义。

据《煤电节能减排晋级与改造行动计划(2014-2020年)》改造后烟气中二氧化硫、氮氧化物排放的限值履行规范分别为35mg/m3、50mg/m3。因而，国内烟气成分监测设备有必要满意烟气中二氧化硫、氮氧化物的低量程测定需求。下面介绍几种烟气成分监测技能，剖析总结适用于超低排放烟气成分的在线监测技能，以供我们选型。

1二氧化硫监测技能

常见的二氧化硫单一组分检测办法包含：碘量法、溶液电导率法、定电位电解法以及紫外荧光法等。其间紫外荧光法较适用于烟气中氮氧化物体积浓度的接连在线监测。

1.1碘量法

碘量法是在采样前把淀粉指示剂参加碘规范溶液中，选用过程中生成硫酸根离子与碘发作反响，湿式静电除尘器使溶液由色彩变成无色，到达反响结尾。经过操控吸收液的温度和操控气体介质中二氧化硫、吸收液中碘的反响时刻（3~6min）以及采样气体流量，避免电蒸发丢失，确保丈量成果的精确性，此种办法又称为直接碘量法。别的采样器是运用直接碘量法，运用溶液吸收二氧化硫，然后加淀粉指示剂，最后由碘规范溶液滴定至蓝色结尾。该检测办法检测下限为0.01umol/mol。

1.2溶液电导率法

溶液电导率法是运用溶液在温度恒守时，有与其浓度相对应的电导率。当该种溶液吸收气体或与气体发作反响时，其电导率发作改变，测出电导率然后求出气体浓度。检测二氧化硫所用的溶液为硫酸酸性双氧水溶液或碘溶液，吸收气体介质中的二氧化硫，二氧化硫被双氧水或碘氧化成硫酸，然后由规范电极（铂电板）和作业电极测出溶液添加的电导率然后求出二氧化硫的浓度。

1.3定电位电解法

选用该检测办法的仪器核心是二氧化硫传感器，当待测气体介质进入传感器气室，经过渗透膜进入电解槽，使在电解液中被扩散吸收的二氧化硫在规则的氧化电位下进行定电位电解，依据电解电流求出二氧化硫浓度。当作业电极到达规则的电位时，被电解质吸收的二氧化碳发作氧化反响，发作电解电流，在必定规模内其巨细与二氧化硫浓度成正比。

1.4紫外荧光法

紫外荧光法适用于SO2浓度在线监测，依据物质分子吸收光谱和荧光光谱能级跃迁机理，选用zn灯照射SO2气体分子，使其吸收波长为190mm-230mm的紫外光成为激起态分子SO2*，因为SO2*不安稳，会瞬间回来基态，发射出波长为330nm的特征荧光。在低湿度条件下，浓度在0~143mg˙m3规模内时，特征荧光的强度与SO2浓度成线性关系，即可经过检测荧光强度核算SO2浓度。这种办法可长距离运送气体介质，不用加热保温，易于保护、办理。

1.5小结

碘量法检测精确度高，但操作杂乱，硫化氢等还原性物质对其测定成果影响较大，湿式静电除尘器剖析样品的时刻相对较长，不适用于接连在线监测；溶液电导率法设备费用较低，易于推行，但抗搅扰功能较差，需常常标定，长期运用易呈现差错且不易于保护；定电位电解法在湿法操作上保护办理方便，但像一切电化学传感器相同，电解传感器的输出信号跟着时刻的推移会逐渐衰降或“老化”，运用年限一般为1-2年，需求常常替换。因而，这三种检测办法均较适用于二氧化硫浓度的短期检测。而紫外荧光法具有操作简略、精度较高、抗搅扰强、剖析速度快等特色，是检测烟气中二氧化硫浓度的理想仪器，可广泛运用于电力、石油、化工、环保等具有燃煤锅炉的排污现场，能够过对污染源的排放状况进行有用的接连在线监测。

2氮氧化物监测技能

常见的氮氧化物单一组分检测办法包含：盐酸萘乙二胺比色法、激光诱导荧光法、原电池库仑滴定法、压电石传感器、气体灵敏元件传感器以及化学发光法等。其间化学发光法较适用于烟气中氮氧化物体积浓度的接连在线监测。

2.1盐酸萘乙二胺比色法

用冰醋酸，对氨基苯磺酸和盐酸萘乙二胺配成吸收液，当气体经过吸收液时，其间的二氧化氮被吸收并转变成亚硝酸和硝酸，亚硝酸又与对氨基苯磺酸发作重氮化反响，此反响再与盐酸萘乙二胺耦组成玫瑰赤色的偶氮染料，反响终究产物在540nm出的吸收光度与其浓度成正比，因而可用分光度法进行测定。最低检出浓度（以NO2计）为0.025mg/m3。

2.2激光诱导荧光法

用特定波长的激光束，激起NO2（或NO）分子到较高能级成为激起态分子，激起态分子NO2*（或NO*）跃迁回基态时会以光子发射的形式开释能量成为荧光。荧光强度与其浓度成正比，可由光强断定其浓度。该办法归于光学法，可完成较低的检测极限，可达3-17ppb。

2.3原电池库仑滴定法

库仑池中有两个电极，一是活性炭阳极，二是铂网阴极，池内充0.1mol/l磷酸盐缓冲溶液（pH=7）和0.3mol/l碘化钾溶液。当进入库伦池的样气中含有NO2时，则与电解液中的i-反响，将其氧化成I2，而生成的I2又立即在铂网阴极上还原为I-，便发作细小电流。假如电流功率达100%，则在必定条件下，微电流巨细与样气中NO2浓度成正比。最低检测出浓度（以NO2计）为0.03mg/m3。

2.4气体灵敏元件传感器

运用n型金属氧化物半导体（如ZnO，SnO2等）的电导率对环境改变非常灵敏的特性，以SnO2为基体材料，选用厚膜工艺研制成的NOx气敏元件具有杰出的物理性，化学性安稳，灵敏度高，最低检出浓度为0.1ppm。

2.5化学发光法

在必定条件下，NO与过量的O3发作反响，发作激起态的NO2。激起态NO2跃迁回来基态时，会发作波长为900nm的近红外荧光。在浓度较低状况下，NO与O3充沛反响发出的光强度与NO浓度成正比，光电转换器吸收光子发作光电流，光电流强度与NO浓度成线性关系，即可经过检测化学发光强度核算NO浓度。为得到NO2的浓度，可把NO2预先转化为NO。其检测极限和灵敏度都可到达1ppb以下。

2.6小结

盐酸萘乙二胺比色法是一种传统的化学检测办法，不能完成接连在线剖析，湿式静电除尘器只能采样丈量。激光诱导荧光法，呼应速度快，灵敏度高，可完成很低的检测极限，但系数过于杂乱和精细，造价太高。原电池库仑滴定法呼应时刻变长，接连运转能力差，不适合接连在线监测。气体灵敏元件传感器具有较好的安稳性，挑选性，灵敏度高，本钱较低，但跟着运用时刻的推移，呼应时刻变长，灵敏度下降，元件归于易消耗品，一般只能运用1-2年，需求常常替换。化学发光法丈量精度与灵敏度高，呼应时刻短，线性规模宽，安稳牢靠，是现在干流的氮氧化物测定办法之一，可完成氮氧化物体积浓度的接连在线监测。

3二氧化硫/氮氧化物多组分监测技能

现在光谱吸收法现在国内运用最为广泛的烟气多组分监测技能，其间非分光红外吸收光谱法运用较多，还包含少部分非分光紫外吸收光谱法，又称差分吸收光谱法。这类技能是依据朗伯-比尔(Lambert-Beer)吸收规律的光谱吸收技能，其根本剖析原理是：当光经过待测气体时，气体分子会吸收特定波长的光，可经过测定光被介质吸收的辐射强度核算出气体浓度。这两种监测技能均可完成对烟气中二氧化硫、氮氧化物多组分的接连在线监测。

3.1非分光红外吸收光谱法

非分光红外吸收光谱法(ndir)是现在国内运用最为广泛的烟气成分在线监测技能。湿式静电除尘器该监测技能是依据被测介质对红外光有挑选性吸收而树立的一种剖析办法，归于分子吸收光谱剖析法。红外光线经过检测气室后，经过测定被气体吸收部分波长后的红外辐射强度来丈量被测气体的浓度。该气体剖析办法具有如下特色：

1）可丈量多组分气体，除单原子的惰性气体和具有对称结构无极性的双原子分子外；

2）丈量规模宽，上限可达100%，下限可达几个ppm的浓度，当采取必定措施后，乃至能够进行ppb级的剖析；

3）丈量精度高，一般都在±2%fs；

4）呼应时刻快，一般在10s以内；

5）挑选性好，特别合适对多组分烟气气体中某一待测组分的丈量，而且当烟气中一种或多种组分浓度发作改变时，并不影响对待测组分的丈量。

3.2非分光紫外吸收光谱法

非分光紫外吸收光谱法(DOAS)是一种光谱监测技能，其根本原理是运用空气中气体分子的窄带吸收特性来辨别气体成分，并依据窄带吸收强度来推演气体浓度。DOAS依据朗伯-比尔规律，将气体的吸收截面分为随波长的慢改变部分和快改变部分。经过多项式拟合高通滤波办法去除光谱中的慢改变部分，剩下的则因为分子的窄带吸收造成的光源衰减。因为依据朗伯-比尔规律具有线性性质，烟气中气体的吸收可看做是线性叠加，故可选用最小二乘拟合办法，用气体规范差分吸收截面对丈量得到的差分吸收光谱进行拟合，反演出烟气中气体的浓度。

该气体剖析办法具有：高灵敏度，可完成多组分实时在线监测；机械、电子部件较简略、无气路、保护简洁；开放式光程丈量办法，无需采样，高精度非触摸丈量；适用于活性较大的物质丈量等特色，非常适合烟气中二氧化硫、氮氧化物等多组分气体浓度的接连在线监测。

3.3小结

因为排烟环境及烟气成分杂乱，传统非分光红外吸收光谱法对烟气成分的检测成果极易受环境温度、水分含量、hc等要素搅扰，然后无法完成对二氧化硫、氮氧化物低浓度的精确丈量，因而有必要对传统红外吸收光谱法进行技能创新晋级，排除温度、水分、HC等要素对其检测成果的影响，才可完成烟气成分的低量程检测。如新款烟气剖析仪（低量程在线型）Gasboard-3000plus在传统红外吸收光谱气体剖析技能的基础上，将微流红外吸收光谱气体剖析技能与隔半气室规划相结合，并选用整体恒温、水分调节、hc搅扰减除、主动调零等设备，可完成红外光谱吸收法对超低排放烟气成分的实时在线监测。

微流红外技能+隔半气室规划原理图

非分光紫外吸收光谱法灵敏度高、检测下限低、挑选性好，较适用于超低排放烟气多组分的实时在线监测，如紫外烟气剖析仪（超低量程）Gasboard-3000UV依据世界紫外差分光谱吸收气体剖析技能，选用共同的算法，长光程屡次回返气体室，检测下限到达1mg/m3，抗搅扰能力强，丈量精度高，同样可满意超低排放烟气监测市场的需求。

4总结

可用于丈量烟气中二氧化硫、氮氧化物的监测技能有许多，但假如是在契合HJ/T76（按超低排放限值核算，二氧化硫和氮氧化物量程应不大于175mg/m3和250mg/m3）规范条件下，对烟气单一组分的浓度进行测定，丈量二氧化硫浓度可考虑选用紫外荧光法，丈量氮氧化物浓度可考虑运用化学发光法；此外，红外/紫外吸收光谱气体剖析技能用于对烟气单一组分的丈量也非常适合。假如是对烟气多组分的浓度进行测定，那么晋级版的非分光红外吸收光谱法与非分光紫外吸收光谱法均可作为超低排放烟气在线监测技能的选型参阅。