隨著工業(yè)的發(fā)展，煤、油、天然氣等能源的大量使用，鍋爐排放SO2對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，是造成酸雨的主要原因之一，也是我國(guó)近幾年污染源減排和總量控制的重要指標(biāo)。近年來(lái)，國(guó)家環(huán)保部門(mén)強(qiáng)壯劑要求火電等行業(yè)實(shí)施脫硫后排放，加大對(duì)工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中污染物SO2的排放監(jiān)管力度，但SO2的排放超量現(xiàn)象依然是一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。

　　一、SO2監(jiān)測(cè)方法

　　如何準(zhǔn)確的測(cè)定SO2的排放濃度，是計(jì)算SO2排放總量的基礎(chǔ)，現(xiàn)行的測(cè)定方法主要有碘量法、甲醛緩沖溶液吸收—鹽酸副玫瑰苯胺分光光度法、溶液電導(dǎo)率法、定電位電解法和非分散紅外吸收法。前三種方法測(cè)定比較繁瑣，當(dāng)前常用的監(jiān)測(cè)儀器主要是基于定點(diǎn)位電解法和非分散紅外吸收法。

　　1、定電位電解法

　　其主要原理是SO2氣體在傳感器的電解槽內(nèi)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，通過(guò)產(chǎn)生的擴(kuò)散電流確定SO2濃度。

　　2、非分散紅外吸收法

　　其主要原理是SO2氣體在6.82~9μm波長(zhǎng)紅外光譜具有選擇性吸收，一束恒定波長(zhǎng)為7.3μm的紅外光通過(guò)SO2氣體時(shí)，其光通量的衰減與二氧化硫的濃度符合朗伯-比爾定律。

　　二、SO2監(jiān)測(cè)的影響因素

　　研究表明，溫度、負(fù)壓、干擾氣體均會(huì)影響SO2的監(jiān)測(cè)結(jié)果，其中干擾氣體主要有HF、H2S、NH3、NO2、CO等，其中CO對(duì)SO2監(jiān)測(cè)結(jié)果的干擾Zda。

　　關(guān)于CO氣體對(duì)SO2傳感器的干擾，國(guó)外研究中指出，在300ppm(375mg/m3)CO標(biāo)氣作用下，SO2輸出“交叉干擾”值5ppm(14mg/m3)。但在固定污染源排放的煙氣中，CO的含量往往大于375mg/m3、甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于375mg/m3。

　　從檢測(cè)數(shù)據(jù)中可以看出，有的CO濃度超過(guò)10000mg/m3，這種情況下，由于CO的存在導(dǎo)致SO2傳感器顯示的濃度比實(shí)際值增加，無(wú)法忽略不計(jì)。CO與SO2在檢測(cè)過(guò)程中的對(duì)比圖如下：

圖1.CO與SO2在檢測(cè)過(guò)程中的對(duì)比圖

　　從對(duì)比圖可以看出CO對(duì)SO2濃度測(cè)試的影響值是正值，影響率在3%左右。一般情況下，有燃燒過(guò)程的煙道排氣中都含有不同濃度的CO氣體，并隨著工況的改變而改變。比如，鍋爐在正常情況下，CO的濃度值差別也很大，所以對(duì)SO2的干擾程度也不同。表2為幾種不同濃度的CO氣體對(duì)SO2傳感器的干擾數(shù)值。

表1.CO對(duì)SO2示值的干擾

　　三、不同濃度CO對(duì)SO2測(cè)定值的影響

　　分別采用兩種測(cè)量方法的分析儀器，配置50、200、800、2000和2500mg/m3的CO氣體，與不同濃度的SO2標(biāo)準(zhǔn)氣體混合進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果如表2、表3、表4、表5所示。

表2、不同測(cè)量方法廢氣顯示濃度（CO濃度為50mg/m3）

表3、不同測(cè)量方法廢氣顯示濃度（CO濃度為200mg/m3）

表4、不同測(cè)量方法廢氣顯示濃度（CO濃度為800mg/m3）

表5、不同測(cè)量方法廢氣顯示濃度（CO濃度為2500mg/m3）

　　根據(jù)以上分析，可以得出以下結(jié)論：

　　1）在鍋爐廢氣測(cè)定過(guò)程中，由于CO氣體的存在，使得定電位電解法對(duì)SO2的測(cè)定結(jié)果偏高；

　　2）在相同濃度的CO氣體情況下，SO2氣體濃度越低測(cè)定結(jié)果受影響越大；

　　3）在相同濃度的SO2氣體情況下，CO濃度越高對(duì)SO2測(cè)定結(jié)果影響越大；

　　4）在應(yīng)用監(jiān)測(cè)過(guò)程中，遇到高濃度CO氣體存在的情況下，應(yīng)采用非分散紅外吸收法原理的監(jiān)測(cè)儀器；不能使用定電位電解法的監(jiān)測(cè)儀器，防止因CO氣體的存在導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果失真。

　　四、非分散紅外吸收法檢測(cè)SO2的應(yīng)用

圖2.各種氣體組分的紅外吸收光譜圖

　　由上圖可知，CO的紅外吸收波長(zhǎng)在4.6μm附近，而SO2的紅外吸收波長(zhǎng)在7.3μm附近,采用非分散紅外吸收法檢測(cè)SO2時(shí)，煙氣中的CO對(duì)SO2干擾較小，滿足工業(yè)過(guò)程極ng確監(jiān)測(cè)的需求。

　　非分光紅外吸收法(NDIR)根據(jù)其核心部件紅外傳感器根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)的不同，又可分為雙光束、微流、微音器等不同類(lèi)型，而在固定污染源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中被大量使用的是微流紅外傳感器，如四方儀器自控系統(tǒng)有限公司研發(fā)生產(chǎn)的低量程在線型煙氣分析儀Gasboard-3000Plus就采用了微流紅外氣體分析技術(shù)。

　　微流紅外氣體分析技術(shù)基于紅外吸收光譜特性，以及非單元素的極性氣體分子在中紅外(2.5～25μm)波段存在著分子振動(dòng)能級(jí)的基頻吸收譜線原理，利用SO2對(duì)紅外光的吸收特性，首先在相互連通的雙層結(jié)構(gòu)氣室中填充SO2等氣體，使得前后氣室吸收特定的紅外光后發(fā)生差異性膨脹，并在連通的前后氣室中會(huì)產(chǎn)生十分微小的流動(dòng)，然后通過(guò)一個(gè)高精度的微流量氣體傳感器進(jìn)行檢測(cè)，由于紅外光源是交替調(diào)制的，所以微流量作為一個(gè)交流電壓信號(hào)，經(jīng)處理后可準(zhǔn)確測(cè)量并顯示出SO2的體積濃度。

圖4.微流紅外氣體傳感器的三維圖

　　此外，Gasboard-3000Plus采用隔半氣室設(shè)計(jì)，由測(cè)量室與參考?xì)馐医M成。隔半氣室設(shè)計(jì)讓參考?xì)馐遗c測(cè)量氣室共用一個(gè)光源和傳感器，即使測(cè)量環(huán)境變化影響了基準(zhǔn)零點(diǎn)，檢測(cè)儀器仍可感知這個(gè)變化量，從而降低了環(huán)境變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，減小零點(diǎn)漂移；同時(shí)也消除了CO對(duì)SO2測(cè)量結(jié)果的影響，準(zhǔn)確度更高。

圖5.隔半氣室設(shè)計(jì)原理

　　五、結(jié)語(yǔ)

　　SO2氣體監(jiān)測(cè)方法多種多樣，每種方法都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)。隨著社會(huì)對(duì)環(huán)境污染的重視，氣體分析技術(shù)得到了快速的發(fā)展。而在煙氣在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，更多地向著多參數(shù)、智能化、高精度及高穩(wěn)定性方向發(fā)展，提高氣體分析儀器的靈敏度和精度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)污染源更加極ng確的監(jiān)測(cè)。