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摘要：在超净排放条件下对低浓度SO2、NOx进行了现场监测，比较了定电位电解法、紫外差分法和非分散紅外吸收法等三种不同方法的测定原理、干扰及消除和现场适用情况，为烟气现场监测提供实用的方法选择。
关键词：超净排放； 定电位电解法； 紫外差分法； 非分散红外吸收法
中图分类号：X831
文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2017）14-0019-03
1 引言
2014年9月，国家发改委、环保部、能源局联合发文“关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》的通知”中要求，全面实施燃煤电厂超净和节能改造，大幅降低发电煤耗和污染排放，即在基准氧含量6%条件下，烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50 mg/m3。面对严苛的标准，发电集团均积极响应，设立目标时间表，并不断升级超低排放的相关技术[1～3]。随着烟气处理技术的革新，对现有的烟气浓度监测技术提出了很大的挑战。大量的工程应用以及实验室反复测试表明，由于水分、气体组分交叉干擾、仪表线性等多重因素影响，在SO2、NOx浓度低于50 mg/m3时测量结果易出现较大偏差[4～6]，如何准确监测超低排放条件下烟气中SO2、NOx浓度的问题日益凸显。
笔者分析比较了基于定电位电解原理、紫外差分技术（DOAS）和红外分析技术（NDIR）等三种不同原理的烟气分析仪，应用于超低排放烟气中SO2和NOx现场测定的优劣。通过比较三种不同方法基本测量原理、主要干扰及消除和现场比对结果，以期能为技术人员提供超低排放烟气中SO2、NOx现场监测的实用选择。
2 基于定电位电解原理低浓度SO2、NOx分析
2.1 测量原理
气体采样泵将待测烟气除尘、去湿后送至传感器的气室，经由渗透膜进入电解槽，使在电解液中被扩散吸收的气体在规定的氧化电位下进行电位电解，根据耗用的电解电流求出其气体的浓度。
2.2 仪器设备
3012H自动烟烟尘（气）测试仪（青岛崂山应用技术研究所）。
2.3 方法依据
该方法有国家行业标准《固定污染源废气 氮氧化物的测定 定电位电解法》 （HJ693-2014）和《固定污染源排气中二氧化硫的测定 定电位电解法》（HJ57-2000），其中定电位电解法测定二氧化硫的方法正在修订。
2.4 主要干扰及消除
对待测烟气组分进行定量的核心部件为仪器的传感器，每一种传感器只能测试单一烟气组分。在实际工作中发现，烟气中有些共存的气体对待测污染因子的专用传感器有干扰现象，从而影响某些烟气成分的测试结果的准确性。
用标准气体（已知值）测试SO2、NOx传感器对应的干扰气体及干扰程度，发现对SO2传感器影响较大的共存气体主要是CO和SO2；对SO2传感器影响较大的是H2S气体；对NO传感器影响较大的是NO2气体，实验结果如表1～3。
虽然这些气体的交叉干扰已知，但由于干扰值的非线性和非重复性，电化学仪器也无法对干扰值进行有效补偿。所以当监测数据异常时，还必须选用其他测试方法重新测量。
3 基于紫外差分技术低浓度SO2、NOx分析
3.1 测量原理
在紫外氙灯的作用下，通过光谱仪扫描200～400 nm 区间的光谱信息，利用烟气中的SO2和NOx气体在紫外区下有强烈吸收的特性，采用DAOS 计算出浓度。
3.2 仪器设备
3023型紫外烟气综合仪（青岛崂山应用技术研究所）
3.3 方法依据
该方法有山东省地方标准《固定污染源废气 二氧化硫的测定 紫外吸收法》（DB37/T 2705-2015）和《固定污染源废气 氮氧化物的测定 紫外吸收法》（DB37/T 2704-2015）。
3.4 主要干扰及消除
主要干扰为废气中颗粒物、水汽冷凝等对仪器的污染和造成的二氧化硫、氮氧化物吸附及溶解损失，通过过滤器除尘、加热采样管输送气体、冷却装置快速除湿或测定热湿废气样品等方法，可以消除或减少干扰。采用选取不同吸收波段等方法消除其他气体的干扰影响。
4 基于红外分析技术低浓度SO2、NOx分析
4.1 测量原理
当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长的红外光有吸收，其吸收关系服从朗伯-比尔（Lambert-Beer）吸收定律，即某些气体对红外光进行有选择性吸收，其吸收强度变化取决于被测气体的浓度。
4.2 仪器设备
Photon红外烟气分析仪（奥地利Madur）。
4.3 方法依据
该方法有国家行业标准《固定污染源废气 二氧化硫的测定 非分散红外吸收法》 （HJ 629-2011）和《固定污染源废气 氮氧化物的测定 非分散红外吸收法》 （HJ 692-2014）。
4.4 主要干扰及消除
烟气排放中的水含量是影响二氧化硫和氮氧化物测定的主要干扰物，水分干扰直接影响了仪器的测量精度。高湿低浓度条件下，水分的干扰往往超过了仪器本身的测量误差，干扰误差尤为明显。便携式红外分析仪均配置了加热取样、冷干脱水的预处理装置，防止水分冷凝和气态水分干扰；另外便携式红外分析仪还采用了脱水装置并设置水分传感器进行软件补偿消除水分干扰误差。
5 三种不同方法的现场监测结果比对
在湖南某大型燃煤火电厂烟气脱硫、脱硝、除尘等设施出口，同时用三种方法开展超净排放现场比对监测，结果见表4。
三种方法在仪器状态良好、工况正常的情况下，取得了令人满意的比对结果。
6 结论
定电位电解法、紫外差分技术（DOAS）和红外分析技术（NDIR）三种不同原理的烟气分析仪，均可应用于超低排放烟气中SO2和NOx现场测定。其中，定电位电解法方法成熟，有国家环境行业标准为依据，仪器设备可供选择多，但在高浓度CO环境下，SO2的测定易受干扰；紫外差分技术能较好的消除其他组分的交叉干扰，但现在只有山东省地方标准作为依据；红外分析技术仪器设备较昂贵，对仪器温度控制精度要求高，需重点关注烟气中水分的干扰。现场监测人员应根据实际情况选择合适的方法。
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