烧结烟气中CO对SO2监测的干扰分析

（河北钢铁集团 承钢公司，河北 承德067102）

工业炉窑外排烟气中的SO2作为主要污染物之一，是我国大气环境监测的一个重要项目，采用最多的监测方法为“定电位电解法”和“非分散红外分析法”。其中，“定电位电解法”多用于手持便携式监测仪器，“非分散红外分析法”多用于烟气连续在线监测仪器[1，2]。

近年来，烟气连续在线监测仪器已广泛应用于钢铁烧结、电力锅炉等外排烟气中污染物的监测，以便实时掌握污染物排放数据。为保证在线监测数据的准确性，根据《污染源自动监测设备比对监测技术规定》，每季度至少进行1次比对监测，一般由市级环境监测站采用手持便携式监测仪器进行比对监测[3]。

1 SO2比对监测超出误差范围

1.1 相关设施情况简介

承钢现有4台烧结机烟气脱硫设施，1#360 m2、5#180 m2烧结机采用循环流化床-半干法脱硫工艺，设计工况处理风量均为110万m3/h，其中1#360 m2烧结机的脱硫设施为高硫段半烟气脱硫；2#、3#360 m2烧结机采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺，设计工况处理风量均为220万m3/h。

为及时掌握脱硫效果以便调整脱硫剂添加量等系统运行参数，同时满足政府环保部门监管要求，承钢4台烧结机脱硫设施的进、出口全部安装了雪迪龙公司的烟气连续在线监测仪器，对SO2、颗粒物、氮氧化物等污染物进行连续监测，SO2浓度监测采用“雪迪龙MODEL1080分析仪”。

1.2 比对结果超出误差范围

承钢2#、3#烧结机脱硫设施于2013年5月投入试运行，出口在线监测数据显示SO2浓度在50 mg/m3以下，脱硫效率保持90%以上。稳定运行一段时间后，申请承德市环境监测站对该脱硫系统的在线监测仪器进行验收和比对监测。比对监测发现，承德市环境监测站的手持便携式监测仪器（德图350）监测的SO2浓度总是比雪迪龙公司的在线监测数据高，脱硫出口SO2比对监测结果的准确度超出《污染源自动监测设备比对监测技术规定》中的误差范围。

因承钢2#、3#烧结机脱硫的在线监测仪器为新投用设备，初步怀疑为设备问题，请雪迪龙公司技术人员到现场对SO2分析仪进行了校零、标气校准等，显示一切正常。校准完投入运行后，承钢能源环保部用现有的两台SO2便携式监测仪器：德图350、天虹TH990S，分别对进、出口进行了比对监测，两台便携式仪器的监测结果基本一致，但还是比在线监测仪器的监测数据高，脱硫出口SO2对比不合格。

为验证两台便携式监测仪器是否存在误差，现场用SO2标气校准，均无误差。为找出问题原因，后经多方查找资料，与雪迪龙公司技术人员沟通，初步判断为烧结烟气中CO对采用“定电位电解法”的便携式监测仪器有影响[4]。

2 CO干扰判定

2.1 干扰测试

为进一步验证CO对不同SO2监测方法的干扰情况，采用CO标准气体对“雪迪龙MODEL1080分析仪、德图350、天虹TH990S”三台SO2监测仪器进行了干扰实验。其中，便携式监测仪“德图350、天虹TH990S”在承钢质量计量部标准室进行的测试；“雪迪龙MODEL1080分析仪”因不便移动，将CO标准气体（599.3 ppm）带到承钢5#烧结机脱硫系统进行现场实地测试。测试前3台监测仪器均用SO2标准气体（497.3 ppm）进行了校准，测试结果见表1：

表1 CO对不同SO2监测仪器的干扰测试数据

表1中的数据均为多次实验得到的结果，可以看出CO标准气体对“非分散红外吸收法”的“雪迪龙MODEL1080分析仪”没有干扰，对“定电位电解法”的“德图350、天虹TH990S”有一定的正干扰，两台仪器在用不含SO2的CO标准气体测试时均显示一定的SO2数值。

2.2 干扰系数

将SO2显示浓度（ppmSO2）与CO浓度（ppmCO）的百分比值定义为“干扰系数”，CO对“德图350、天虹TH990S”的干扰系数见表2。采用1 393 ppm的CO标气测试时的干扰系数均为0.65%；采用599.3 ppm的CO标气测试时得到的干扰系数有一定差别，但也相差不大。其中，“天虹TH990S”用不同CO标气测试得出的干扰系数差别非常小，为方便后期SO2实地测试过程中对CO影响的剔除，选取0.65%作为CO对“天虹TH990S”监测仪器的干扰系数。

表2 CO对德图350、天虹TH990S的干扰系数

3 实际测试及修正

3.1 测试仪器选择及方法

为验证剔除CO干扰后烧结机脱硫系统进、出口SO2比对监测是否合格，选用“天虹TH990S”对采用不同脱硫工艺的5#烧结机脱硫进、出口及3#烧结机脱硫出口烟气中的SO2进行了现场实地测试。测试方法为将“天虹TH990S”与“雪迪龙MODEL1080分析仪”的排气管串联进行测试，以保持分析气体的一致性。

未选用“德图350”的原因是其气泵比“雪迪龙MODEL1080分析仪”气泵的吸力大，串联测试相互有干扰，没有找到有效解决办法；“天虹TH990S”的气泵比“雪迪龙MODEL1080分析仪”气泵的吸力小，气量也小，在“雪迪龙MODEL1080分析仪”排气管后用气路三通进行连接，既保证了分析仪的正常排气，又不至于造成“天虹TH990S”的气量过大，能够消除干扰，因此最终选用“天虹TH990S”进行实地测试。

3.2 剔除干扰后比对结果

钢铁企业烧结机机头烟气与燃煤锅炉烟气不同，机头和冷却段有大量空气进入导致O2含量较高，烟气中CO含量也较高[5]。2012年河北省众联能源环保科技有限公司对承钢能源审计时测得各烧结机机头烟气中CO含量在0.3%～0.48%之间，其中大部分为0.4%左右（4 000 ppm）。因此，按烧结烟气中CO浓度4 000 ppm、干扰值74 mg/m3（4 000×0.65%×2.86）对SO2测试结果进行修正，具体测试数据以及比对结果见表3、表4、表5[3]：

表3 5#烧结机脱硫进口SO2测试数据及比对结果

表4 5#烧结机脱硫出口SO2测试数据及比对结果

表5 3#烧结机脱硫出口SO2测试数据及比对结果

从实地测试数据及比对结果可以看出，烧结烟气中的SO2浓度较高时，无论是否剔除CO的干扰，比对结果都合格，此时CO对“定电位电解法”SO2监测仪器的干扰可以忽略。所以，承钢未上烧结机烟气脱硫设施之前，烧结机SO2在线监测仪器进行比对时没有出现不合格情况。

烧结烟气经过脱硫系统后，外排浓度值较低，此时CO对“定电位电解法”SO2监测仪器的干扰已不能忽略。从对承钢5#、3#烧结机脱硫出口的测试数据可以看出，在未剔除干扰值前比对结果都不合格，但经过修正后可以满足比对要求的允许误差。

4 结语

烧结烟气中CO对采用“定电位电解法”的SO2监测仪器有一定的正干扰，SO2浓度较高时因干扰占比小、对监测数据影响不大；但对脱硫后低浓度SO2的干扰已不可忽略。采用手持便携式SO2监测仪器对烧结机脱硫设施出口SO2进行浓度测试或比对在线监测设施时，应充分考虑CO对“定电位电解法”SO2监测仪器的影响，加装可以剔除CO影响的元件和软件或者人工修正，以保证监测结果的准确性[6]。

[1]中国环境监测总站.HJ/T 57-2000 固定污染源排气中二氧化硫的测定 定电位电解法[S].中国：中国环境科学出版社，2000.

[2]中日友好环境保护中心.HJ 629-2011固定污染源废气二氧化硫的测定非分散红外吸收法[S].中国：中国环境科学出版社，2011.

[3]中国环境监测总站.污染源自动监测设备比对监测技术规定[S].中国：2010.

[4]姜汉山，赵辉.定电位电解法测定烟道内二氧化硫准确性探讨[J].辽宁城乡环境科技，2006，26（3）：35-36.

[5]浙江天兰环保技术有限公司.烧结机烟气脱硫与锅炉烟气脱硫的区别[C]//2011年全国烧结烟气脱硫技术交流会文集，2011：87-107.

[6]夏纯洁，苏骐，李泽清，等.烧结烟气中二氧化硫检测手段的研究[J].工业安全与环保，2013，39（12）：65-67.