徐 宏

(上海市環(huán)境監(jiān)測中心，上海 200030)

·監(jiān)測技術(shù)·

大氣污染源低濃度二氧化硫監(jiān)測方法比較

徐 宏

(上海市環(huán)境監(jiān)測中心，上海 200030)

燃煤電廠煙氣脫硫大多采用濕法脫硫原理，導(dǎo)致脫硫尾部煙氣排放溫度低、濕度高、二氧化硫濃度低，現(xiàn)有的二氧化硫監(jiān)測采樣系統(tǒng)和儀器無法準(zhǔn)確測定其排放濃度。通過對不同方法和儀器的對比實驗，確定了適合在低溫、高濕、低二氧化硫排氣情況下的采樣分析方法。

濕法脫硫;低濃度;二氧化硫;監(jiān)測方法

0 引言

《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十一個五年規(guī)劃綱要》要求到2010年，全國二氧化硫排放總量比2005年減少10%。電力工業(yè)二氧化硫排放占全國總排放量的一半以上且容易做到集中控制［1］。因此，電力行業(yè)是實現(xiàn)二氧化硫減排目標(biāo)的重點控制行業(yè)。

上海市制定的《關(guān)于本市“十一五”期間燃煤電廠脫硫工程實施方案》，要求上海市在“十一五”期間有14家燃煤電廠共計約40臺燃煤機組實施脫硫工程，涉及裝機容量650萬千瓦，占總裝機容量的53.9%。

目前，現(xiàn)有燃煤機組以濕法脫硫(石灰石/石膏法)為主，經(jīng)過脫硫后煙氣含濕量達到10% ～14%，而二氧化硫去除效率可以達到95%，排放的二氧化硫濃度普遍都低于50 mg/m3［2］。這導(dǎo)致現(xiàn)有的國標(biāo)方法無法準(zhǔn)確測定低濃度的二氧化硫排放濃度，從而影響煙氣治理設(shè)施脫硫效率的測定。該文通過對不同方法和儀器的對比試驗，確定了最佳的采樣分析方法。

1 試驗方案

1.1 試驗選擇方法

(1)碘量法:HJ/T 56-2000。

(2)甲醛-鹽酸副玫瑰苯胺法:《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法(第四版)》。

(3)定電位電解法:HJ/T 57-2000;T 350型分析儀，TH 990型分析儀。

(4)非分散紅外吸收法:《空氣和廢氣監(jiān)測分析方法(第四版)》;Model 3080型分析儀。

(5)傅立葉變換紅外光譜法:DX-4000型分析儀。

1.2 試驗步驟

在實驗室用上述5種方法分別測定高、低濃度為887 mg/m3和28.4 mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)氣體，根據(jù)測試結(jié)果，篩選出進行現(xiàn)場測試的方法或儀器，以現(xiàn)場測試的結(jié)果確定最佳的采樣分析方法。

1.2.1 標(biāo)氣測定

分別對濃度為887 mg/m3和28.4 mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)氣進行測定，每種方法或儀器測定3個樣品，以均值作為測定結(jié)果。

(1)碘量法:用2個75 mL多孔玻板吸收瓶串聯(lián)采樣，每瓶各加入30 mL吸收液，以0.5 L/min流量采樣，采集樣氣濃度為887 mg/m3，采樣時間20 min，樣品送實驗室分析。

(2)甲醛-鹽酸副玫瑰苯胺法:串聯(lián)2個裝有50 mL吸收液的多孔玻板吸收瓶，以0.5 L/min流量采樣，采集樣氣濃度為28.4 mg/m3，采樣時間20 min，樣品送實驗室分析。

(3)定電位電解法(T 350型分析儀、TH 990型分析儀)、非分散紅外吸收法(Model 3080型分析儀)、傅立葉變換紅外光譜法(DX-4000型分析儀):通入純凈氮氣和標(biāo)準(zhǔn)氣進行清洗和標(biāo)定，分別測試濃度為887 mg/m3和28.4 mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)氣體，以規(guī)定的采樣流量連續(xù)自動采樣。

1.2.2 現(xiàn)場測定

根據(jù)標(biāo)氣測定結(jié)果，選定碘量法、甲醛-鹽酸副玫瑰苯胺法、T 350型定電位電解法分析儀、Model 3080型非分散紅外吸收法分析儀、DX-4000型便攜式傅立葉紅外氣體分析儀作為現(xiàn)場比對測試對象。在同一時間段內(nèi)同時進行6組數(shù)據(jù)的測定，以均值作為測定結(jié)果。

碘量法、甲醛-鹽酸副玫瑰苯胺法、T 350型定電位電解法分析儀、Model 3080型非分散紅外吸收法分析儀分別連接聚四氟乙烯采樣管和不銹鋼加熱采樣管進行采樣，以上4種采樣分析方法分別使用兩種不同的連接管同時進行采樣分析，對比不同方法之間測試結(jié)果的差異。不銹鋼加熱采樣管溫度加熱至120℃，DX-4000型便攜式傅立葉紅外氣體分析儀使用儀器配套的加熱采樣系統(tǒng)，溫度加熱至180℃。

(1)碘量法:用單個75 mL多孔玻板吸收瓶采樣，加入50 mL吸收液，5 mL淀粉指示劑，0.3 mL碘溶液，以0.5 L/min流量采樣至吸收瓶中溶液由藍色變?yōu)闊o色，記錄采樣時間。

(2)甲醛-鹽酸副玫瑰苯胺法:用單個裝有50 mL吸收液的多孔玻板吸收瓶，以0.5 L/min流量采樣，采樣時間20 min，樣品送實驗室分析。

(3)定電位電解法(T 350型分析儀)、非分散紅外吸收法(Model 3080型分析儀)、傅立葉變換紅外光譜法(DX-4000型分析儀):通入純凈氮氣和標(biāo)準(zhǔn)氣進行清洗和標(biāo)定，以規(guī)定的采樣流量連續(xù)自動采樣。

1.2.3 結(jié)果判斷

為了判斷5種方法對低濃度二氧化硫監(jiān)測結(jié)果的合理性，在對二氧化硫排放濃度監(jiān)測的同時，測定脫硫設(shè)施進口二氧化硫濃度，進、出口煙氣排放量，并根據(jù)脫硫設(shè)施的設(shè)計效率95%和上海市發(fā)改委對全市電廠脫硫電價補貼的最低脫硫效率值90%，推算合理的脫硫設(shè)施出口的二氧化硫排放濃度范圍，以此來判斷以上5種方法獲得的實測結(jié)果的相對合理性。

2 結(jié)果及討論

2.1 標(biāo)氣測定

2.1.1 監(jiān)測結(jié)果

不同方法或儀器對標(biāo)準(zhǔn)氣體測定結(jié)果均值見表 1、表2。

表1 高濃度SO2標(biāo)氣(887 mg/m3)比對試驗結(jié)果_

表2 低濃度SO2標(biāo)氣(28.4 mg/m3)比對試驗結(jié)果_

2.1.2 小結(jié)

(1)使用化學(xué)法測定時，第一級吸收瓶的吸收效率均可達到92%以上。因此，使用一級吸收瓶就可以滿足現(xiàn)場測定的要求。

(2)5種測試方法對高濃度氣體測定結(jié)果的平均相對偏差(絕對值，下同)為1.5%，對低濃度氣體測定結(jié)果的平均相對偏差為13.9%，5種測試方法對高濃度氣體的測定準(zhǔn)確度要高于對低濃度氣體的測定。

(3)化學(xué)法測定結(jié)果的平均相對偏差為5.5%，略低于儀器法的8.3%。

(4)TH 990型定電位電解法分析儀對低濃度標(biāo)氣測定結(jié)果的相對偏差為－22.5%，要高于同類型的T 350型定電位電解法分析儀，所以選用T 350型定電位電解法分析儀進行現(xiàn)場比對測試［3］。

2.2 現(xiàn)場測定

2.2.1 監(jiān)測結(jié)果

使用5種方法測定脫硫設(shè)施出口的二氧化硫濃度均值見表3。

表3 現(xiàn)場比對試驗結(jié)果

2.2.2 排放濃度計算結(jié)果

二氧化硫排放濃度通過以下公式計算:

式中:Q1——進口 SO2排放量，kg/h;Q2——出口 SO2排放量，kg/h;C進口——進口 SO2濃度，mg/m3;Q進口——進口煙氣流量，m3/h;C出口——出口 SO2濃度，mg/m3;Q出口——出口煙氣流量，m3/h。

將現(xiàn)場測定結(jié)果分別代入公式［1］、［2］

該濕法脫硫設(shè)施脫硫效率設(shè)計值為95%，但隨著脫硫設(shè)施投運時間的延長，其脫硫效率會有一定程度的下降。另外根據(jù)上海市發(fā)改委對全市電廠脫硫電價補貼的要求，其脫硫效率必須達到90%，故該脫硫設(shè)施合理的脫硫效率范圍為90%～95%，代入公式［3］，計算得到合理的出口濃度值范圍為 C出口合理值=31 ～63 mg/m3。

5種不同方法現(xiàn)場測定的脫硫設(shè)施出口二氧化硫濃度值、對應(yīng)的脫硫效率值以及按照90%和95%脫硫效率計算得到的脫硫設(shè)施出口理論推算值見表4。

表4 5種方法實測SO2排放濃度及對應(yīng)脫硫效率

2.2.3 小結(jié)

(1)除Model 3080型非分散紅外吸收法分析儀外，其余方法對脫硫設(shè)施出口二氧化硫排放均有不同濃度的檢出，可能是由于該非分散紅外吸收法分析儀中水冷凝前處理裝置處理效率下降所致。

(2)使用不銹鋼加熱采樣管檢出的二氧化硫濃度普遍低于使用聚四氟乙烯采樣管的檢出濃度，碘量法、甲醛-鹽酸副玫瑰苯胺法、T 350型定電位電解法分析檢出濃度相對偏差分別為－11.5%，－10.0%，－39.1%，不銹鋼材質(zhì)的采樣管對二氧化硫有吸附作用，導(dǎo)致檢出濃度偏低。

(3)該濕法脫硫設(shè)施脫硫效率設(shè)計值為95%，但隨著脫硫設(shè)施投運時間的延長，其脫硫效率會有一定程度的下降。另外根據(jù)上海市發(fā)改委對全市電廠脫硫電價補貼的要求，其脫硫效率必須達到90%，故該脫硫設(shè)施合理的脫硫效率范圍為90%～95%。根據(jù)公式計算得到合理的脫硫設(shè)施出口二氧化硫排放濃度范圍為31～63 mg/m3。

從實測結(jié)果看，碘量法、甲醛-鹽酸副玫瑰苯胺法和DX-4000型便攜式傅立葉紅外氣體分析儀測定結(jié)果可信度較高。但碘量法和甲醛-鹽酸副玫瑰苯胺法操作相對繁瑣，受操作技能等人為因素的影響較大;DX-4000型傅立葉紅外分析儀器不屬于國家標(biāo)準(zhǔn)采樣分析方法，所以不能用于日常的監(jiān)測工作。

3 結(jié)論

通過不同測試方法在實驗室與現(xiàn)場進行比對測試結(jié)果的分析，可以確定對濕法脫硫設(shè)施出口排放低濃度二氧化硫的采樣分析方法。

(1)首選方法為化學(xué)法(碘量法或甲醛-鹽酸副玫瑰苯胺法);其次選擇DX-4000型傅立葉紅外分析儀器，由于傅立葉紅外法不是國家標(biāo)準(zhǔn)方法，其測定的數(shù)據(jù)不能用于執(zhí)法和統(tǒng)計工作;日常工作中經(jīng)常使用的T 350型定電位電解法儀器測定值偏低。

(2)采樣連接管應(yīng)選擇聚四氟乙烯材質(zhì)的加熱采樣管，可以減少采樣管和煙氣中水分對二氧化硫的吸附，并且暴露在空氣中的采樣管應(yīng)盡量短，避免因為煙氣冷凝而造成二氧化硫濃度降低。

［1］ 王志軒，潘荔，趙鵬高，等.現(xiàn)有燃煤電廠二氧化硫治理“十一五”規(guī)劃研究［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2007，20(3):142-147.

［2］ 羅紹強，蔡振云.燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)進展［J］.浙江化工，2007，38(2):13-17.

［3］ 謝馨，柏松.定電位電解法測定煙氣中SO2的干擾問題及解決辦法［J］.環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警，2010，2(5):25-26.

The Selection of the Monitoring Methods of Low Concentration of SO2Emitted from Stationary Sources

XU Hong
(Shanghai Environmental Monitoring Center，Shanghai 200030，China)

The wet desulfurization method has been normally used in coal-fired power plants，which causes low temperature，high moisture and low concentration of SO2in emission gas.Thus，the existing sampling systems and instruments cannot measure the SO2emission concentration exactly.The best sampling and analyzing methods through different experiments were confirmed.

wet desulfurization method;low concentration;SO2;monitoring method

X831

B

1674-6732(2012)-03-0018-04

10.3969/j.issn.1674-6732.2012.03.004

2011-05-04

徐宏(1981—)，男，工程師，本科，從事環(huán)境監(jiān)測與工業(yè)區(qū)環(huán)境污染評估工作。