龔國漢

(1龍巖市產品質量檢驗所,福建 龍巖 364000)

(2國家空氣污染治理設備產品質量監(jiān)督檢驗中心(福建)，福建 龍巖 364000)

煙氣脫硫設備脫硫效率測定的不確定度評估

龔國漢1,2

(1龍巖市產品質量檢驗所,福建 龍巖 364000)

(2國家空氣污染治理設備產品質量監(jiān)督檢驗中心(福建)，福建 龍巖 364000)

根據(jù)不確定度評定的相關規(guī)則與標準，對煙氣脫硫設備脫硫效率測定不確定度的來源進行了識別，對各不確定度分量進行了計算、合成和評估。結果表明：脫硫效率測定的不確定度可達到較大值，在實際應用中應予以重視；脫硫效率本身的大小對不確定度的影響較大，儀器示值誤差和脫硫設備進、出口煙氣流量測定誤差對不確定度的影響也較大，在實際測定中，可采取相應措施減小不確定度。

煙氣脫硫設備；脫硫效率；不確定度

1 引言

《檢測和校準實驗室能力的通用要求》規(guī)定[1]，檢測實驗室應具有并應用評定測量不確定度的程序。在評定測量不確定度時，對給定條件下的所有重要不確定度分量，均應采用適當?shù)姆治龇椒右钥紤]。

脫硫效率是煙氣脫硫設備最為重要的性能指標，脫硫效率的高低，直接關系到設備出口二氧化硫(SO2)濃度能否達到排放要求?！痘鹆Πl(fā)電廠煙氣脫硫設計技術規(guī)程》要求脫硫效率＞90%[2]；《環(huán)境保護產品技術要求 濕式煙氣脫硫除塵裝置》[3]，要求Ⅰ類產品脫硫效率＞30%，Ⅱ類＞80%；《工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規(guī)范》[4]，要求設計脫硫效率不宜＜80%或90%。在很多煙氣脫硫設備生產、使用方簽訂的技術協(xié)議中，也明確議定脫硫效率保證值。因此，脫硫效率的準確測定，對于鑒定、仲裁煙氣脫硫設備質量，規(guī)范產品市場，促進生產企業(yè)間公平競爭以及行業(yè)健康、有序發(fā)展，具有重要意義。因此，對煙氣脫硫設備脫硫效率測定的不確定度進行系統(tǒng)、全面地評估十分必要。

文中根據(jù)不確定度評定的相關規(guī)則和標準[5-9]，對煙氣脫硫設備脫硫效率測定不確定度的來源進行分析，對各不確定度分量進行計算、評估和合成，篩選出影響煙氣脫硫設備脫硫效率測定不確定度的主要因素，并用于指導實際測定過程，以盡可能減少脫硫效率測定不確定度。

2 測定方法概述

2.1 方法、原理

目前煙氣脫硫設備脫硫效率的測定，二氧化硫(SO2)采樣采用《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法》[10]，SO2測定普遍采用《固定污染源排氣中二氧化硫的測定 定電位電解法》[11]。定電位電解法原理：煙氣中的SO2通過擴散通過傳感器滲透膜，進入電解槽，在恒電位工作電極上發(fā)生氧化反應，由此產生的極限擴散電流大小與SO2濃度成正比。

2.2 測定過程簡述

選取采樣位置，根據(jù)煙氣管道的形狀、尺寸，確定采樣點數(shù)及各采樣孔位置；采用自動煙塵測試儀測定煙氣流量；采用便攜式煙氣分析儀測定SO2濃度；計算得到脫硫效率。

3 不確定度評估的數(shù)學模型建立

脫硫效率計算：

其中：

4 不確定度的來源識別

根據(jù)公式（1），脫硫效率測定的不確定度來源：（1）煙氣脫硫設備進、出口煙氣流量測定的不確定度；（2）煙氣脫硫設備進、出口煙氣SO2濃度測定的不確定度。以上來源均不相關。

5 不確定度的計算和評估

5.1 不確定度的計算

根據(jù)公式（1），且各輸入量間各不相關，可知脫硫效率的不確定度：

經上述簡化后，脫硫效率的相對不確定度與：（1）煙氣脫硫設備進、出口煙氣SO2濃度測定的相對不確定度；（2）煙氣脫硫設備進、出口煙氣流量測定的相對不確定度等4個參數(shù)有關。

5.2 不確定度分量計算

（1）煙氣脫硫設備進、出口煙氣SO2濃度測定的相對不確定度

煙氣SO2濃度測定的相對不確定度來源：測量重復性(包括工況穩(wěn)定性)、標準氣體濃度不確定度、儀器示值誤差、儀器分辨率[11-16]。其中，測量重復性采用A類評定為相同工況條件下，作n=10次獨立重復測量，大量實測數(shù)據(jù)顯示，相對標準偏差約在5%以內；標準氣體濃度不確定度依據(jù)其標準物質證書，作B類評定，通常相對不確定度2%；儀器示值誤差依據(jù)便攜式煙氣分析儀說明書中的技術指標，采用B類評定，通常最大允許示值誤差±5%；煙氣分析儀SO2分辨率3mg/m3，按均勻分布，作B類評定，半寬約1%。計算結果見表1。

表1 煙氣脫硫設備進、出口煙氣SO2濃度測定的相對不確定度來源

煙氣脫硫設備進、出口煙氣SO2濃度測定的不確定度：

（2）煙氣脫硫設備進、出口煙氣流量測定的相對不確定度

通常自動煙塵測試儀流速測定的相對不確定度半寬為5%，則煙氣脫硫設備進、出口流量測定的相對不確定度也為5%，為均勻分布，相對標準不確定度為：

5.3 不確定度合成

根據(jù)公式（3），可知：

因此，合成的相對不確定度隨脫硫效率本身大小變化而變化。假設則擴展相對不確定度及擴展不確定度：

結果報出：

在此情況下，脫硫效率測定的擴展不確定度可達2.6%，在實際應用中，尤其對于脫硫設備產品質量的鑒定、仲裁，應予以充分重視、考慮。其中，儀器示值誤差和脫硫設備進、出口煙氣流量測定不確定度的貢獻較大，儀器分辨率對不確定度的貢獻較小。因此，在實際測定中，盡可能選用儀器示值誤差較小的SO2測定儀，以及煙氣流量測定精密的煙塵測試儀，可減少脫硫效率測定的不確定度。

5.4 不確定度評估

圖1 擴展不確定度隨脫硫效率的變化

圖2 擴展相對不確定度隨脫硫效率的變化

6 結論

（1）根據(jù)不確定度評定的相關規(guī)則和標準，對煙氣脫硫設備脫硫效率測定不確定度的來源進行了分析，對各不確定度分量進行計算、評估和合成。

（2）在不確定度的評估過程中，發(fā)現(xiàn)脫硫效率本身的大小對不確定度的影響較大，擴展不確定度，隨脫硫效率的增大呈線性下降，擴展相對不確定度隨脫硫效率的增大呈非線性下降。儀器示值誤差和脫硫設備進、出口流煙氣量測定誤差對不確定度的影響也較大。在實際測定過程中，盡可能選用儀器示值誤差較小的SO2測定儀，以及煙氣流量測定精密的煙塵測試儀，可減少脫硫效率測定的不確定度。

[1]中國合格評定國家認可委員會.CNAS-CL01：2006檢測和校準實驗室能力認可準則[S].北京：中國計量出版社.

[2]國家發(fā)展與改革委員會. DL/T 5196-2004火力發(fā)電廠煙氣脫硫設計技術規(guī)程[S].北京：中國標準出版社.

[3]國家環(huán)境保護總局.HJ/T 288-2006環(huán)境保護產品技術要求 濕式煙氣脫硫除塵裝置[S].北京：中國標準出版社.

[4]環(huán)境保護部.HJ 462-2009工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規(guī)范[S].北京：中國標準出版社.

[5]中國合格評定國家認可委員會. CNAS-GL06：2006化學分析不確定度的評估指南[S].北京：中國計量出版社.

[6]中國合格評定國家認可委員會.CNAS-GL05：2011測量不確定度要求的實施指南[S].北京:中國計量出版社.

[7]中國合格評定國家認可委員會. CNAS-CL07：2011測量不確定度的要求(2011年第二次修訂)[S].北京：中國計量出版社.

[8]國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.JJF 1059.1-2012測量不確定度評定與表示技術規(guī)范[S].北京：中國質檢出版社.

[9]國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.JJF 1135-2005化學分析測量不確定度評定[S]. 北京：中國質檢出版社.

[10]國家環(huán)境保護總局. GB/T 16157-1996固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法[S].北京：中國標準出版社.

[11]國家環(huán)境保護總局. HJ/T 57-2000固定污染源排氣中二氧化硫的測定 定電位電解法[S].北京：中國標準出版社.

[12]周偉斌．定電位電解法測定固定污染源中二氧化硫的不確定度[J].廣東化工，2013，40(10)：135-136.

[13]沈蔚,周覓,夏純潔,李海濤,沈琴芳.定電位電解法測定煙氣中二氧化硫不確定度的評定[J].化工管理2014,7：60-62.

[14]任佶,許成君,梁莉,王芳,劉秀.固定源排氣中二氧化硫測量不確定度評定[J].油氣田環(huán)境保護,2015,25(3)：38-40.

[15]白昕.固定源煙氣中二氧化硫測量不確定度的評定[J]. 化學工程師,2013,8：40-42.

[16]王洪光,楊潔,王國平.煙氣中二氧化硫測量不確定度的評定[J].儀器儀表與分析監(jiān)測,2007,4：42-44.

Evaluation of Uncertainty in Measurement of Flue Gas Desulphurization Ef ficiency

GONG Guo-Han1,2
(1 Longyan Institute of Quality Inspection for Products,Longyan 364000,Fujian,China)
(2 National Institute of Quality Supervision and Inspection for Air Pollution Control Equipments(Fujian),Fujian Province,Longyan 364000,Fujian,China)

Based on the criteria of the evaluation of uncertainty,the sources of the uncertainty in measurement of the flue gas desulphurization ef ficiency was identi fied,and each component was calculated,synthesized,and evaluated. The result showed that the uncertainty could be a large value,so it should be concerned in practical application. The value of desulphurization ef ficiency itself most affected the uncertainty. The indication error of flue gas SO2 analyzer and the flow measurement error of flue gas for the equipment inlet or outlet,also affected the uncertainty,appropriate method could be conducted to reduce this affection in measurement.

Flue gas desulphurization equipment; Desulphurization ef ficiency; Uncertainty

2017-03-13

龔國漢，男，龍巖市產品質量檢驗所，工程師