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烟气分析仪在测试工业污染源烟气中遇到的问题及原因

2019.5.25

摘要：目前我国各级监测站常用的手工烟气分析仪采用定电位电解法分析原理的占据绝大多数，随着烟气治理水平的提高，对分析仪器的性能也提出了更高的要求，本文着重对定电位电解法的局限性进行分析，并与其他分析方法进行比较。

关键词：烟气分析仪；定点位电解法；局限性

1、现状

现有污染源在线监测系统（CEMS）主流技术为冷干抽取法，即待测样气经采样、除尘、冷凝除湿等预处理环节以确保进入分析仪的样气为干基状态，测试结果直接输出污染物标态干基浓度，符合我国环保要求。鉴于光学法仪器在检测准确度、检出限等方面的优势，光学法烟气分析仪被广泛应用在CEMS系统中。

2、定电位电解法的优势与劣势

目前各级环境监测站所用的烟气分析仪器中采用定电位电解法分析原理的占据绝大多数，主要在于早期环保监测中污染物排放限值较高，定电位电解法可以满足当时的测试需求，因其体积小、携带方便而被广泛应用。而随着排放限值的降低，面对高湿、低硫及高浓度一氧化碳烟气，由于电化学传感器在测量原理及预处理上自身局限性存在以下不足：（1）预处理除湿能力有限，输出样气难以保证在干基状态；（2）分析原理与大部分安装在现场的污染源烟气CEMS工作原理不同，检测结果难以具有可比性；（3）定电位电解法传感器使用寿命受测量组分影响，在高浓度条件下（尤其是CO浓度高）会发生“中毒”现象；（4）传感器除对目标气体相应外，对其他气体也存在响应，存在交叉干扰影响。当待测样气中存在高浓度CO时会出现SO2测量值失真现象。

3、局限性验证

3.1实验室验证

首先将SO2标气和高纯氮气体按1:1的比例进行混合，混合后进入采用定电位电解法分析原理的分析仪器进行分析，测定SO2浓度值为62.9mg/m³,然后将高纯氮置换成CO标气，混合比例未变，观察高浓度CO对SO2测量结果的影响。从监测结果来看，当混合标气中含有高浓度CO时（7300ppm）时，SO2测量值从62.9mg/m³立刻上升值130mg/m³，并继续上升至155mg/m³，当CO标气浓度稳定后，SO2测量值慢慢下降，经过100min后，SO2测量值已降低至37mg/m³，此时的测量值已低于混合气中SO2真实浓度，并仍有继续走低的趋势。

3.2数据分析

从实验现象上来看，当样气中存在高浓度的CO时，分析仪器显示的SO2测量值将会一直降低直至到零。同时CO浓度突然发生较大波动上，SO2测量值也会出现较大波动。实验室混合标气对SO2测试影响见图1.

3.3验证结果

验证表明：当待测样气中存在高浓度CO（大于4000ppm）时对定电位电解法测量SO2存在明显正干扰影响，与真实SO2存在较大偏差，测量准确结果不可信。该课题从实验室不同浓度的CO和SO2混合标气及现场实际测试两方面进行验证CO对定电位电解法测量SO2的影响。

3.4污染源实地验证

对某钢铁企业烧结机脱硫出口进行实际测试，生产负荷大于90%，测试过程中CO浓度为6400ppm~7700ppm，监测结果见图2.

从监测结果可以看出，定电位电解法（Testo350）SO2测量值与PAS X6（非分散红外法）及APSN-370（紫外荧光法）所测SO2存在较大差异，这主要是由于烟气中存在较高浓度CO气体所致，由于烟道内CO浓度高达6700ppm，SO2显示值直接上升至89mg/m³，并随着Testo350慢慢适应高浓度CO气体，SO2测量值逐渐降低至零，当CO浓度由6700ppm增高至7600ppm时，SO2测量值从零又上升至34mg/m³，当CO浓度再次平稳在7600ppm左右，SO2测量值又呈现降低趋势。CO气体对Testo350干扰与实验室验证结果一致。

此外，受到烟气中湿度的影响，SO2测量值随着烟气湿度的增加而呈现下降的趋势，这主要是SO2溶于水的特性所致。通过验证，目前现有的定电位电解法仪器自身配套的预处理器，在监测湿为18%，浓度为33mg/m³SO2标气时，SO2丢失率达到33%，比采用外配PCS-C预处理装置时SO2丢失率高出18.3%。监测结果见图3.