一、原理
1、紅外線吸收法
分子在紅外線的照射下,受其固有振動和轉動光譜相當的波長的光所激發,從而可吸收與之對應的譜線。利用二氧化硫在紅外區7.3μm附近的光吸收,測定二氧化硫濃度。
2、紫外線吸收法
用紫外線照射某種分子,該種分子吸收固有波長的光。利用二氧化硫在280～300nm附近的光吸收,測定二氧化硫濃度。
3、紫外線熒光法
利用二氧化硫吸收紫外光區的能量,受激發后從高能級返回基態時,測量發射出的熒光強度,定量二氧化硫濃度。
4、定電位電解法
利用通過透氣膜在電解槽中擴散而被吸收的二氧化硫,可在一定的氧化電位下氧化,測量產生的電解電流以定量二氧化硫濃度。
二、采樣系統和裝置
1、采樣系統
1)探頭濾料:用在煙道內過濾(或煙道外過濾)探頭中,應便于反吹除去聚集在濾料上的顆粒物。
探頭:材質應為石英(或硼硅)玻璃、不銹鋼、氧化鋁或陶瓷料。
采樣管:聚四氟乙烯或既不吸附又不與測定氣體反應的其他材料。
2)完全抽取加熱式采樣:
①溫度調節器:溫度調節器應能使樣品氣體溫度降低到≤15℃或比環境溫度低11℃與樣品氣體接觸的所有部件應為玻璃、不銹鋼或聚四氟乙烯材質。樣品氣體通過冷凝水時不得產生氣泡和擴散,以確保樣品氣體與冷凝水接觸時間最短。應測量溫度調節器出的溫度。為防止顆粒物的堆積,必要時在溫度調節器的進口或出口裝上玻璃過濾器。
②加熱器:當需要防止水或碳氫化合物冷凝或煙氣中其他組分發生反應時,可以加熱探頭、加熱采樣管、加熱過濾器。加熱溫度應不低于120℃以防止水結露。
2、儀器
①技術指標:分析儀應符合表1所列主要技術指標。
測定氣體 | 二氧化硫 | 氮氧化物 | 二氧化碳 | 氧 |
測量原理 | 紅外、紫外吸收、紫外熒光、定電位電解 | 紅外、紫外吸收、化學光、定電位電解 | 紅外吸收 | 順磁或電化學 |
典型的測量范圍(mg/m3或%) | 28.6～7150mg/m3 (10～2500ppm) | 20.5～2050mg/m3(10～1000pm) | 5%～20% | 5%～25% |
24h 零點漂移(F.S.) | ≤±2.5% | ≤±2.5% | ≤±2.5% | ≤±2.5% |
24h 量程漂移(F.S.) | ≤±2.5% | ≤±2.5% | ≤±2.5% | ≤±2.5% |
線性誤差 | ≤±5% | ≤±5% | ≤±5% | ≤±5% |
響應時間(t90) | ≤200s | ≤200s | ≤200s | ≤200s |
相對準確度(%) | ≤15 | ≤15 | ≤15 | ≤15 |
表1 氣體分析儀主要技術指標
注:F.S.示滿量程,氮氧化物以NO2計。
技術指標為儀器安裝在固定源上,正常運行168h后應達到的指標:其他測量原理的氣體分析儀只要符合表列技術指標,也可采用。
②儀器:紅外線吸收、紫外線吸收、紫外線熒光或定電位電解分析儀。
③獲取數據系統:采用數據采集器或其它獲取數據的電子系統,獲取數據系統必須具有每10s獲得一個累計平均值的能力。實時顯示污染物排放數據和相關煙氣參數,能顯示和打印1min、15min的測試數據,生成小時、日、月報表報表中應給出最大值、最小值、平均值、參加統計的樣本數等,具有處理缺失數據的功能。
3、標準氣體
①零氣:純凈空氣或氮氣,含有待測氣體的濃度應低于分析儀滿量程的0.25%。
②二氧化硫低濃度氣體:分析儀滿量程的20%～30%。
③二氧化硫中濃度氣體:分析儀滿量程的50%～60%。
④二氧化硫高濃度氣體:分析儀滿量程的80%～100%。
標準氣體有效期在一年以上(含一年),不確定度不超過±2%。
三、測量方法
1、測量前準備工作
1)清潔采樣管路:在采樣管路運至現場前清潔采樣管;系統安裝完畢后清潔整個采樣系統。
2)安裝、調試:按儀器出廠說明書的要求安裝、調試儀器。
3)主要技術指標檢測:
①分析儀校準誤差:分別直接將低、中、高濃度標準氣體導入分析儀,重復一次,取平均值。計算分析儀測定值和標準氣體參考值的差。校準誤差應不大于滿量程的±2.5%。
②線性誤差:儀器運行正常后,調節系統組件達到儀器出廠說明書建議的采樣流量或穩定的稀釋比,分別導入零氣和標準氣體至分析儀,檢測儀器的線性誤差。
調零:導入零氣,調節儀器零點。
校準儀器:以中濃度標準氣體作為校準氣體,通入校準氣體,使儀器顯示值與標準氣體濃度值一致。
檢查儀器的線性誤差:分別通入低濃度標準氣體和高濃度標準氣體,零氣和每種標準氣體交替使用,重復三次,取平均值。檢查分析儀的線性誤差。除非校準氣體流量沒達到正常值,不得調節采樣和分析系統。儀器測定值與標準氣體參考值的相對誤差應不大于±5%,如果分析儀的線性誤差超過±5%,需查找原因,重新校準和檢查,直到符合要求。
③響應時間:記錄分析儀對高、中濃度標準氣體的響應時間。
④零點漂移:儀器通入零氣,記錄零點初始值,按調零鍵:24h后,再通入零氣,記錄零點值。檢查儀器24h零點漂移,儀器24h零點漂移不得超過儀器滿量程的±2.5%。
⑤量程漂移:儀器通入50%～100%滿量程標準氣體,記錄通入標準氣體初始測定值,按校準鍵:24h后,再通入同一標準氣體,記錄標準氣體測定值檢查儀器24h量程漂移,儀器24h量程漂移不得超過儀器滿量程的±2.5%。
⑥相對準確度:取參比方法與CEMS同時間區間測定值組合一個數據對,獲取9個以上數據對,至少取9個數據對用于相對準確度的檢查,相對準確度不得大于15%;當參比方法測二氧化硫濃度平均值低于715mg/m3時,CEMS和參比方法測定結果平均值之差的絕對值應不大于57mg/m3。
2、測定
①二氧化硫的測定:由二氧化硫氣體分析儀連續測定煙氣中二氧化硫濃度。
②煙氣流速、含濕量和其他參數的測定。
四、計算
1、校準誤差
式中:Cei——校準誤差;
Cdi——測定標準氣體濃度平均值;
Csi——標準氣體濃度值;
i——第i種濃度標準氣體。
2、線性誤差
式中:Lei——線性誤差;
Cdi——測定標準氣體濃度平均值;
Csi——標準氣體濃度值;
i——第i種濃度標準氣體。
3、零點漂移
式中:△Z——零點漂移絕對誤差;
Z0——零點讀數初始值;
Zi——第i次零點讀數值;
Zd——零點漂移;
R——儀器滿量程值。
4、量程漂移
式中:△S——量程漂移絕對誤差;
S0——量程讀數初始值;
Si——第i次量程讀數值;
Sd——量程漂移。
5、相對準確度
式中:RA——相對準確度。
式中:n——數據對的個數;
RMi——第i個數據對中的參比方法測定值。
式中:di——每個數據對之差;
CEMSi——第i個數據對中的CEMS法測定值。
注:在計算數據對差的和時,保留差值的正、負號。
其中:置信系數(cc)由t表查得的統計值和數據對差的標準偏差表示:
式中:tf0.95——由t表查得,f=n-1;
S——參比方法與CEMS法測定值數據對的差的標準偏差。
CEMS按編制的程序經過計算,自動顯示和打印標準狀態下干煙氣中二氧化硫的質量濃度、折算濃度和排放速率。
五、說明
①應嚴格按儀器操作說明書提出的方法對儀器進行日常維護和定期檢查,并在規定的時間內清潔直接與煙氣接觸的光學鏡片,清洗過濾器,更換濾料和易損件。
②本方法對儀器的零點漂移、量程漂移檢查作了原則性規定。實際檢測時,應以儀器生產廠家提供的操作方法為準。
③煙氣含濕量和煙氣絕對壓力可連續監測:可用手工方法測定后,將測定值輸入CEMS。
④定電位電解法連續測定二氧化硫的有關說明見定電位電解法。
⑤選擇儀器滿量程時,應考慮樣品氣體中二氧化硫的濃度在滿量程的20%～80%之間。