燒結(jié)煙氣中CO對SO2監(jiān)測的干擾分析

（河北鋼鐵集團 承鋼公司，河北 承德067102）

工業(yè)爐窯外排煙氣中的SO2作為主要污染物之一，是我國大氣環(huán)境監(jiān)測的一個重要項目，采用最多的監(jiān)測方法為“定電位電解法”和“非分散紅外分析法”。其中，“定電位電解法”多用于手持便攜式監(jiān)測儀器，“非分散紅外分析法”多用于煙氣連續(xù)在線監(jiān)測儀器[1，2]。

近年來，煙氣連續(xù)在線監(jiān)測儀器已廣泛應(yīng)用于鋼鐵燒結(jié)、電力鍋爐等外排煙氣中污染物的監(jiān)測，以便實時掌握污染物排放數(shù)據(jù)。為保證在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性，根據(jù)《污染源自動監(jiān)測設(shè)備比對監(jiān)測技術(shù)規(guī)定》，每季度至少進行1次比對監(jiān)測，一般由市級環(huán)境監(jiān)測站采用手持便攜式監(jiān)測儀器進行比對監(jiān)測[3]。

1 SO2比對監(jiān)測超出誤差范圍

1.1 相關(guān)設(shè)施情況簡介

承鋼現(xiàn)有4臺燒結(jié)機煙氣脫硫設(shè)施，1#360 m2、5#180 m2燒結(jié)機采用循環(huán)流化床-半干法脫硫工藝，設(shè)計工況處理風量均為110萬m3/h，其中1#360 m2燒結(jié)機的脫硫設(shè)施為高硫段半煙氣脫硫；2#、3#360 m2燒結(jié)機采用石灰石－石膏濕法脫硫工藝，設(shè)計工況處理風量均為220萬m3/h。

為及時掌握脫硫效果以便調(diào)整脫硫劑添加量等系統(tǒng)運行參數(shù)，同時滿足政府環(huán)保部門監(jiān)管要求，承鋼4臺燒結(jié)機脫硫設(shè)施的進、出口全部安裝了雪迪龍公司的煙氣連續(xù)在線監(jiān)測儀器，對SO2、顆粒物、氮氧化物等污染物進行連續(xù)監(jiān)測，SO2濃度監(jiān)測采用“雪迪龍MODEL1080分析儀”。

1.2 比對結(jié)果超出誤差范圍

承鋼2#、3#燒結(jié)機脫硫設(shè)施于2013年5月投入試運行，出口在線監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示SO2濃度在50 mg/m3以下，脫硫效率保持90%以上。穩(wěn)定運行一段時間后，申請承德市環(huán)境監(jiān)測站對該脫硫系統(tǒng)的在線監(jiān)測儀器進行驗收和比對監(jiān)測。比對監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，承德市環(huán)境監(jiān)測站的手持便攜式監(jiān)測儀器（德圖350）監(jiān)測的SO2濃度總是比雪迪龍公司的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)高，脫硫出口SO2比對監(jiān)測結(jié)果的準確度超出《污染源自動監(jiān)測設(shè)備比對監(jiān)測技術(shù)規(guī)定》中的誤差范圍。

因承鋼2#、3#燒結(jié)機脫硫的在線監(jiān)測儀器為新投用設(shè)備，初步懷疑為設(shè)備問題，請雪迪龍公司技術(shù)人員到現(xiàn)場對SO2分析儀進行了校零、標氣校準等，顯示一切正常。校準完投入運行后，承鋼能源環(huán)保部用現(xiàn)有的兩臺SO2便攜式監(jiān)測儀器：德圖350、天虹TH990S，分別對進、出口進行了比對監(jiān)測，兩臺便攜式儀器的監(jiān)測結(jié)果基本一致，但還是比在線監(jiān)測儀器的監(jiān)測數(shù)據(jù)高，脫硫出口SO2對比不合格。

為驗證兩臺便攜式監(jiān)測儀器是否存在誤差，現(xiàn)場用SO2標氣校準，均無誤差。為找出問題原因，后經(jīng)多方查找資料，與雪迪龍公司技術(shù)人員溝通，初步判斷為燒結(jié)煙氣中CO對采用“定電位電解法”的便攜式監(jiān)測儀器有影響[4]。

2 CO干擾判定

2.1 干擾測試

為進一步驗證CO對不同SO2監(jiān)測方法的干擾情況，采用CO標準氣體對“雪迪龍MODEL1080分析儀、德圖350、天虹TH990S”三臺SO2監(jiān)測儀器進行了干擾實驗。其中，便攜式監(jiān)測儀“德圖350、天虹TH990S”在承鋼質(zhì)量計量部標準室進行的測試；“雪迪龍MODEL1080分析儀”因不便移動，將CO標準氣體（599.3 ppm）帶到承鋼5#燒結(jié)機脫硫系統(tǒng)進行現(xiàn)場實地測試。測試前3臺監(jiān)測儀器均用SO2標準氣體（497.3 ppm）進行了校準，測試結(jié)果見表1：

表1 CO對不同SO2監(jiān)測儀器的干擾測試數(shù)據(jù)

表1中的數(shù)據(jù)均為多次實驗得到的結(jié)果，可以看出CO標準氣體對“非分散紅外吸收法”的“雪迪龍MODEL1080分析儀”沒有干擾，對“定電位電解法”的“德圖350、天虹TH990S”有一定的正干擾，兩臺儀器在用不含SO2的CO標準氣體測試時均顯示一定的SO2數(shù)值。

2.2 干擾系數(shù)

將SO2顯示濃度（ppmSO2）與CO濃度（ppmCO）的百分比值定義為“干擾系數(shù)”，CO對“德圖350、天虹TH990S”的干擾系數(shù)見表2。采用1 393 ppm的CO標氣測試時的干擾系數(shù)均為0.65%；采用599.3 ppm的CO標氣測試時得到的干擾系數(shù)有一定差別，但也相差不大。其中，“天虹TH990S”用不同CO標氣測試得出的干擾系數(shù)差別非常小，為方便后期SO2實地測試過程中對CO影響的剔除，選取0.65%作為CO對“天虹TH990S”監(jiān)測儀器的干擾系數(shù)。

表2 CO對德圖350、天虹TH990S的干擾系數(shù)

3 實際測試及修正

3.1 測試儀器選擇及方法

為驗證剔除CO干擾后燒結(jié)機脫硫系統(tǒng)進、出口SO2比對監(jiān)測是否合格，選用“天虹TH990S”對采用不同脫硫工藝的5#燒結(jié)機脫硫進、出口及3#燒結(jié)機脫硫出口煙氣中的SO2進行了現(xiàn)場實地測試。測試方法為將“天虹TH990S”與“雪迪龍MODEL1080分析儀”的排氣管串聯(lián)進行測試，以保持分析氣體的一致性。

未選用“德圖350”的原因是其氣泵比“雪迪龍MODEL1080分析儀”氣泵的吸力大，串聯(lián)測試相互有干擾，沒有找到有效解決辦法；“天虹TH990S”的氣泵比“雪迪龍MODEL1080分析儀”氣泵的吸力小，氣量也小，在“雪迪龍MODEL1080分析儀”排氣管后用氣路三通進行連接，既保證了分析儀的正常排氣，又不至于造成“天虹TH990S”的氣量過大，能夠消除干擾，因此最終選用“天虹TH990S”進行實地測試。

3.2 剔除干擾后比對結(jié)果

鋼鐵企業(yè)燒結(jié)機機頭煙氣與燃煤鍋爐煙氣不同，機頭和冷卻段有大量空氣進入導(dǎo)致O2含量較高，煙氣中CO含量也較高[5]。2012年河北省眾聯(lián)能源環(huán)保科技有限公司對承鋼能源審計時測得各燒結(jié)機機頭煙氣中CO含量在0.3%～0.48%之間，其中大部分為0.4%左右（4 000 ppm）。因此，按燒結(jié)煙氣中CO濃度4 000 ppm、干擾值74 mg/m3（4 000×0.65%×2.86）對SO2測試結(jié)果進行修正，具體測試數(shù)據(jù)以及比對結(jié)果見表3、表4、表5[3]：

表3 5#燒結(jié)機脫硫進口SO2測試數(shù)據(jù)及比對結(jié)果

表4 5#燒結(jié)機脫硫出口SO2測試數(shù)據(jù)及比對結(jié)果

表5 3#燒結(jié)機脫硫出口SO2測試數(shù)據(jù)及比對結(jié)果

從實地測試數(shù)據(jù)及比對結(jié)果可以看出，燒結(jié)煙氣中的SO2濃度較高時，無論是否剔除CO的干擾，比對結(jié)果都合格，此時CO對“定電位電解法”SO2監(jiān)測儀器的干擾可以忽略。所以，承鋼未上燒結(jié)機煙氣脫硫設(shè)施之前，燒結(jié)機SO2在線監(jiān)測儀器進行比對時沒有出現(xiàn)不合格情況。

燒結(jié)煙氣經(jīng)過脫硫系統(tǒng)后，外排濃度值較低，此時CO對“定電位電解法”SO2監(jiān)測儀器的干擾已不能忽略。從對承鋼5#、3#燒結(jié)機脫硫出口的測試數(shù)據(jù)可以看出，在未剔除干擾值前比對結(jié)果都不合格，但經(jīng)過修正后可以滿足比對要求的允許誤差。

4 結(jié)語

燒結(jié)煙氣中CO對采用“定電位電解法”的SO2監(jiān)測儀器有一定的正干擾，SO2濃度較高時因干擾占比小、對監(jiān)測數(shù)據(jù)影響不大；但對脫硫后低濃度SO2的干擾已不可忽略。采用手持便攜式SO2監(jiān)測儀器對燒結(jié)機脫硫設(shè)施出口SO2進行濃度測試或比對在線監(jiān)測設(shè)施時，應(yīng)充分考慮CO對“定電位電解法”SO2監(jiān)測儀器的影響，加裝可以剔除CO影響的元件和軟件或者人工修正，以保證監(jiān)測結(jié)果的準確性[6]。

[1]中國環(huán)境監(jiān)測總站.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].中國：中國環(huán)境科學出版社，2000.

[2]中日友好環(huán)境保護中心.HJ 629-2011固定污染源廢氣二氧化硫的測定非分散紅外吸收法[S].中國：中國環(huán)境科學出版社，2011.

[3]中國環(huán)境監(jiān)測總站.污染源自動監(jiān)測設(shè)備比對監(jiān)測技術(shù)規(guī)定[S].中國：2010.

[4]姜漢山，趙輝.定電位電解法測定煙道內(nèi)二氧化硫準確性探討[J].遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技，2006，26（3）：35-36.

[5]浙江天蘭環(huán)保技術(shù)有限公司.燒結(jié)機煙氣脫硫與鍋爐煙氣脫硫的區(qū)別[C]//2011年全國燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)交流會文集，2011：87-107.

[6]夏純潔，蘇騏，李澤清，等.燒結(jié)煙氣中二氧化硫檢測手段的研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2013，39（12）：65-67.