近年(nian)來(lai)，霧(wu)(wu)(wu)霾已然(ran)成(cheng)為了嚴(yan)重影響(xiang)我國居民生(sheng)(sheng)產生(sheng)(sheng)活(huo)的(de)“心(xin)肺之(zhi)患”。燃煤是(shi)造成(cheng)霧(wu)(wu)(wu)霾的(de)主要(yao)原因(yin)，而(er)我國50%的(de)燃煤是(shi)用于(yu)發(fa)(fa)電，因(yin)此，要(yao)求電廠和大型燃煤工(gong)廠除塵、脫(tuo)(tuo)硫、脫(tuo)(tuo)硝也(ye)就成(cheng)了環保部長期以來(lai)治理煙氣(qi)的(de)主要(yao)發(fa)(fa)展方(fang)向。煙氣(qi)脫(tuo)(tuo)硫、脫(tuo)(tuo)硝工(gong)藝使空(kong)氣(qi)污染因(yin)子中具(ju)有毒性的(de)二氧化硫、氮氧化物(wu)成(cheng)分得(de)以減(jian)少(shao)，無疑是(shi)積極(ji)的(de)，也(ye)是(shi)必須(xu)的(de)。這也(ye)是(shi)為什(shen)么國內霧(wu)(wu)(wu)霾頻(pin)發(fa)(fa)，但并(bing)沒有像當年(nian)的(de)倫敦那樣發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)毒霧(wu)(wu)(wu)奪萬(wan)人(ren)性命慘劇的(de)原因(yin)所(suo)在(zai)。

典(dian)型電(dian)廠鍋爐煙(yan)(yan)氣(qi)處理流程是(shi)脫(tuo)(tuo)硝在前脫(tuo)(tuo)硫在后(hou)，脫(tuo)(tuo)硝后(hou)需要(yao)檢測(ce)如NO、NO2（通稱(cheng)NOX，氮氧化物）、O2及(ji)NH3等(deng)(deng)；而脫(tuo)(tuo)硫前需要(yao)檢測(ce)SO2、SO3；O2、CO2；粉塵等(deng)(deng)。按照常規的(de)(de)做法就(jiu)是(shi)在脫(tuo)(tuo)硝出口安裝(zhuang)一(yi)套CEMS，除(chu)塵器后(hou)進(jin)脫(tuo)(tuo)硫塔前安裝(zhuang)一(yi)套CEMS，這樣做的(de)(de)好處是(shi)煙(yan)(yan)氣(qi)采樣數(shu)據上傳(chuan)時間短(duan)，容易實現脫(tuo)(tuo)硝的(de)(de)自動控(kong)制。以尿素法、LIFAC工(gong)藝等(deng)(deng)半干法脫(tuo)(tuo)硫脫(tuo)(tuo)氮系統為(wei)例，其工(gong)藝是(shi)把堿性物質(石灰石、氫(qing)(qing)氧化鈉、碳酸(suan)氫(qing)(qing)鈉等(deng)(deng)等(deng)(deng))的(de)(de)溶液(ye)或尿素溶液(ye)噴(pen)(pen)入爐膛、煙(yan)(yan)道或噴(pen)(pen)霧洗滌塔內進(jin)行(xing)脫(tuo)(tuo)硫脫(tuo)(tuo)氮。這類系統的(de)(de)脫(tuo)(tuo)硫、脫(tuo)(tuo)硝效(xiao)率就(jiu)主要(yao)取決于煙(yan)(yan)氣(qi)中SO2和(he)NOx的(de)(de)體積比、反應溫度(du)、吸收劑的(de)(de)粒(li)度(du)和(he)停留(liu)時間。

在CEMS系統中(zhong)(zhong)，抽取(qu)法結合紅(hong)外氣(qi)(qi)體分析技術(shu)(shu)是(shi)主流(liu)，微(wei)流(liu)紅(hong)外技術(shu)(shu)則(ze)是(shi)紅(hong)外氣(qi)(qi)體分析技術(shu)(shu)的(de)主要(yao)發(fa)展趨(qu)勢(shi)。傳統的(de)微(wei)音電容傳感器檢測紅(hong)外光聲(sheng)信號(hao)的(de)方法存在受水分干擾、工藝復雜、抗震性(xing)差等(deng)缺點；相較而言，微(wei)流(liu)紅(hong)外探測器具(ju)有(you)(you)工藝簡單(dan)、測量準確(que)、抗震性(xing)好等(deng)多(duo)種優(you)勢(shi)，目前在進口紅(hong)外煙(yan)氣(qi)(qi)分析儀(yi)中(zhong)(zhong)普遍使(shi)用(yong)。值得一提的(de)是(shi)，國內也有(you)(you)銳(rui)意自控這種自主研(yan)發(fa)微(wei)流(liu)紅(hong)外氣(qi)(qi)體分析技術(shu)(shu)并將(jiang)其運用(yong)到(dao)煙(yan)氣(qi)(qi)分析儀(yi)的(de)科技創新企(qi)業。

不同檢測傳感器的非分光紅外測量方法比較

在(zai)實際應(ying)用中(zhong)(zhong)，解決好(hao)煙(yan)氣分析問題(ti)是脫硫、脫硝(xiao)系統高效穩定運行的保障。下文將結合銳(rui)意自(zi)控的紅(hong)(hong)(hong)外煙(yan)氣分析儀S2000，介紹微流紅(hong)(hong)(hong)外技術(shu)在(zai)煙(yan)氣脫硫、脫硝(xiao)效率監測(ce)(ce)中(zhong)(zhong)應(ying)用的挑戰及對策，并闡述經(jing)過改進的微流紅(hong)(hong)(hong)外傳感器(qi)在(zai)煙(yan)氣檢(jian)測(ce)(ce)中(zhong)(zhong)的主要技術(shu)優勢。

1、消除溫度對傳感器信號的影響

環境溫度(du)的變化對(dui)于紅(hong)外氣體(ti)分析(xi)儀(yi)檢測(ce)過程存在(zai)較(jiao)大的影(ying)響(xiang)，它(ta)將直接影(ying)響(xiang)紅(hong)外光(guang)(guang)源的穩(wen)定，影(ying)響(xiang)紅(hong)外輻射的強度(du)，影(ying)響(xiang)測(ce)量氣室連續流動的氣樣密度(du)。另(ling)一(yi)方面，為減(jian)少(shao)其他組分對(dui)SO2、NO的影(ying)響(xiang)，紅(hong)外煙氣分析(xi)儀(yi)在(zai)微流紅(hong)外探(tan)測(ce)器的前端設(she)有窄帶紅(hong)外濾(lv)(lv)光(guang)(guang)片，這種(zhong)濾(lv)(lv)光(guang)(guang)片是一(yi)種(zhong)多層(ceng)的半(ban)導體(ti)鍍膜(mo)，溫度(du)升高會使得濾(lv)(lv)光(guang)(guang)片朝(chao)長波(bo)方向(xiang)偏移，從而(er)進一(yi)步影(ying)響(xiang)SO2、NO的測(ce)量結(jie)果。

特別是在北方(fang)(fang)晝夜溫差較大的(de)地域，即使設(she)備房安裝(zhuang)了空(kong)調，也(ye)會存(cun)在一定的(de)溫差。大多數(shu)紅外煙氣分(fen)析儀往往采用(yong)溫度(du)修正(zheng)的(de)方(fang)(fang)法(fa)，來解決(jue)因環境溫度(du)變(bian)化導致測量結果變(bian)化的(de)問(wen)題(ti)，但這種方(fang)(fang)法(fa)只能(neng)(neng)解決(jue)部(bu)分(fen)問(wen)題(ti)，并不能(neng)(neng)完全消除由溫度(du)變(bian)化所帶來的(de)誤差。

不同溫度和(he)氣體濃度下的(de)SO2傳感器(qi)響(xiang)應曲線

不同(tong)溫度(du)和氣體濃度(du)下的(de)NO傳(chuan)感器響應曲線

怎樣最大限度(du)(du)的消除溫度(du)(du)變化對測量結果(guo)帶來(lai)的影響呢(ni)？S2000內(nei)部設置(zhi)有(you)溫控裝置(zhi)及(ji)超溫保護電路，通過對包括濾光片在內(nei)的整(zheng)(zheng)個傳感(gan)器進行整(zheng)(zheng)體(ti)55℃恒溫處(chu)理，同時(shi)(shi)配合(he)窄(zhai)溫度(du)(du)范圍溫度(du)(du)修正(zheng)的方法，為微(wei)流(liu)紅外氣體(ti)傳感(gan)器設置(zhi)了“雙(shuang)重保險”：當外部環(huan)境溫度(du)(du)變化時(shi)(shi)，由(you)于傳感(gan)器處(chu)于恒溫裝置(zhi)內(nei)部，因此受溫度(du)(du)變化影響極小；即使有(you)一定(ding)的溫度(du)(du)波動，也可(ke)以通過溫度(du)(du)修正(zheng)來(lai)減少(shao)溫度(du)(du)漂移，從(cong)而保證測量結果(guo)的準(zhun)確(que)性(xing)。

2、消除水分對SO2、NO測量的影響

無論是半干法(fa)脫(tuo)硫(liu)還是濕(shi)法(fa)脫(tuo)硫(liu)，脫(tuo)硫(liu)后的煙氣(qi)溫度(du)都比較低且含有(you)大量水(shui)分(fen)(fen)(fen)。水(shui)分(fen)(fen)(fen)是影響二氧化(hua)硫(liu)和氮氧化(hua)物測量的主要干擾(rao)物（參考(kao)H2O、SO2、NO紅外(wai)吸收光譜圖），水(shui)分(fen)(fen)(fen)干擾(rao)直接影響了儀器的測量精度(du)。這也是為什(shen)么部分(fen)(fen)(fen)紅外(wai)氣(qi)體分(fen)(fen)(fen)析(xi)儀在(zai)實驗室條件下使用標準氣(qi)檢定時合格，在(zai)工業現(xian)場測試卻達不到要求的原因。

H2O、SO2、NO紅外吸收光譜圖

通常(chang)CEMS系(xi)統取樣中采取冷干(gan)法脫(tuo)除水(shui)分(fen)，以防止水(shui)分(fen)冷凝和(he)水(shui)分(fen)干(gan)擾，但由于排放工況的(de)變化和(he)冷凝效(xiao)率的(de)原因，冷凝器(qi)的(de)出口露點往(wang)(wang)往(wang)(wang)存(cun)在波動。在高(gao)濕低濃度(du)條件下(xia)，水(shui)分(fen)的(de)干(gan)擾往(wang)(wang)往(wang)(wang)超過了儀器(qi)本身(shen)的(de)測量誤差，干(gan)擾誤差尤為明顯(xian)。

S2000在(zai)傳統微流紅(hong)外(wai)傳感器的(de)(de)(de)基礎上，增加了調(diao)水(shui)機(ji)構。它通(tong)(tong)(tong)過將不同溫度下的(de)(de)(de)飽和空氣(qi)依次通(tong)(tong)(tong)入紅(hong)外(wai)傳感器，通(tong)(tong)(tong)過調(diao)節(jie)調(diao)水(shui)機(ji)構，使得含有非冷凝水(shui)的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)與N2的(de)(de)(de)信(xin)號一致。同時(shi)通(tong)(tong)(tong)過硬件(jian)調(diao)節(jie)及線性修(xiu)正，來消(xiao)除H2O（氣(qi)）對(dui)SO2、NOx的(de)(de)(de)干(gan)(gan)擾。實驗表(biao)明，通(tong)(tong)(tong)過該方法調(diao)節(jie)后(hou)的(de)(de)(de)傳感器可以滿足各種水(shui)分含量條件(jian)下的(de)(de)(de)水(shui)分干(gan)(gan)擾消(xiao)除，干(gan)(gan)擾的(de)(de)(de)程度可控制在(zai)5ppm以內。

3、消除HC化合物對SO2測量的影響

除(chu)了水(shui)分干(gan)擾(rao)(rao)以外，碳氫化(hua)合物如(ru)焦化(hua)廠排放的氣態(tai)污染物中存在未燃盡的CH4、C2H6、C3H8等組分，也會對(dui)SO2的測(ce)量結果帶來很大(da)干(gan)擾(rao)(rao)。如(ru)下(xia)圖所示，SO2的吸(xi)(xi)收峰波段(duan)為7.28～7.62μm，在該波段(duan)CH4的吸(xi)(xi)收干(gan)擾(rao)(rao)最大(da)，其次是(shi)C3H8和C2H6。

SO2、CH4、C2H6、C3H8的吸收光譜對照圖

為減少HC對SO2測(ce)量(liang)的(de)影響，S2000在傳(chuan)統的(de)微流紅(hong)外傳(chuan)感器基礎上，設計了帶CH4濾波氣室的(de)SO2傳(chuan)感器。實驗表明，通入4000ppm的(de)CH4，碳(tan)氫化合物(wu)對SO2的(de)干擾不超過4ppm。

帶CH4濾波氣室的SO2傳感器

隨著國(guo)家對大(da)氣環境的(de)(de)重(zhong)視(shi)以及人們對空氣質量要(yao)求的(de)(de)提(ti)高(gao),我(wo)國(guo)大(da)氣污(wu)染(ran)治理(li)行業逐步駛入快(kuai)車道。作為大(da)氣綜合治理(li)的(de)(de)關(guan)鍵設備，煙(yan)氣分析儀在工業煙(yan)囪廢氣監(jian)測(ce)以及脫(tuo)硫、脫(tuo)硝系統的(de)(de)效(xiao)率監(jian)測(ce)中(zhong)正發揮著不可或缺的(de)(de)監(jian)督(du)與控制作用，其應用前景也日益廣闊。也隨著工業技(ji)術(shu)的(de)(de)不斷更新(xin)完(wan)善，計算機應用技(ji)術(shu)的(de)(de)發展(zhan)，CEMS系統集成化自動化程度越(yue)來越(yue)高(gao)，可以預見微流紅外(wai)技(ji)術(shu)將來必在環保領域發揮越(yue)來越(yue)重(zhong)要(yao)的(de)(de)作用。