烧结烟气中二氧化硫的检测方法研究进展

李 剑，栾玲玉，赵 明，赵艳荣

(齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省分析测试中心，山东 济南 250014 )

SO2是形成酸雨的主要气体污染物之一，也是我国近几年污染源减排和总量控制的重要指标。而烧结烟气是钢铁企业SO2排放的主要来源，排放量约占钢铁企业SO2排放总量的70%以上[1]。烧结烟气脱硫是目前国家钢铁企业节能减排去产能的最关键考核指标，已经成了制约钢铁行业发展的关键因素[2-3]。

烧结烟气中具有高湿度、高浓度CO、气体成分复杂等特点，这些都会对二氧化硫的检测产生影响[4]。目前钢铁厂烧结废气中二氧化硫的检测方法主要有碘量法、定点位电解法、非分散红外法吸收法、非分散紫外吸收法、傅立叶变换红外光谱法。本文选取定点位电解法、非分散红外法吸收法、非分散紫外吸收法、傅立叶变换红外光谱法进行方法比较，旨在为筛选烧结废气中二氧化硫的检测方法提供参考依据。

1 方法原理

1.1 定点位电解法

定电位电解法的核心是定电位电解传感器。定电位电解传感器主要由电解槽、电解液和电极组成，传感器的三个电极分别称为敏感电极、参比电极和对电极。被测气体由进气孔通过渗透膜扩散到敏感电极表面，在敏感电极、电解液、对电极之间进行氧化反应。参比电极在传感器中不暴露在被分析气体之中，用以为电解液中的工作电极提供恒定的电化学电位。在一定范围内，其电流大小与SO2浓度成正比[5]。

1.2 非分散红外吸收法

烟气中SO2气体在6.82～9μm波长处红外光谱具有选择性吸收，一束恒定波长为7.3μm的红外光通过SO2气体时，其光通量的衰减与SO2浓度符合朗伯-比耳定律。利用这一原理，可以使用非分散红外吸收法测定烟气中的SO2浓度[6]。

1.3 非分散紫外吸收法

SO2气体吸收185～315nm区域的紫外光，吸收带的中心波长为285nm，通过测量中心波长的UV光，与参比气室的标准物质比较，得到SO2测定结果[7]。

1.4 傅立叶变换红外光谱法

傅立叶变换红外光谱法是红外吸收原理，当一束连续波长的红外光照射某物质样品时，有一部分特定波长的红外光不会穿过该物质，也就是说，该物质分子吸收了这部分光能，使分子的转动能量和振动能量发生变化。当能级的跃迁使得分子的偶极矩发生变化而得到的红外光谱就是红外吸收光谱图[8]。

2 现场测试

2.1 试验仪器

德图350烟气分析仪：定点位电解法；

HORIBA PG-350烟气分析仪：非分散红外吸收法；

GASMET DX4000傅立叶烟气分析仪: 傅立叶变换红外光谱法；

明华MH3200紫外烟气仪：非分散紫外吸收法。

2.2 比对测试

选取山东省某钢铁企业烧结机头作为测试点，在测试期间，烧结机满负荷稳定运行，除尘、脱硫设施运行正常。同时，在线CEMS系统正常稳定运行。

(1)将仪器开机，首先检查仪器的气密性，进行零点校准检查，然后用浓度为50mg/m3的二氧化硫标准气体进行仪器校准。

(2)将加热采样枪预热到180℃左右，放入烟道靠中间位置，密封采样孔，待仪器读数稳定后即可记录分析数据，每5分钟读取一次数，连续测定10次。

(3)测试完毕后，将采样枪从烟道取出置于环境空气中，抽取干净空气直至仪器示值5mg/m3以下，方可关机。

3 结果与讨论

3.1 测试结果

采用不同方法对二氧化硫同步比对测试，检测结果见表1。

表1 不同测试方法对二氧化硫同步比对结果

3.2 结果分析

以在线CEMS数据为基准数据，对不同方法检测的数据进行比较，计算相对偏差[9]，结果见表2。由表2可以看出定点位电解法二氧化硫测定数据的相对偏差在6.1%～9.1%，非分散红外吸收法测定数据的相对偏差在4.0%～6.4%，傅立叶变换红外光谱法测定数据的相对偏差在2.3%～4.0%，非分散紫外吸收法测定数据的相对偏差在4.5%～8.1%。钢铁厂烧结烟气中的高含量CO会对定点位电解法设备产生正干扰，虽然德图350烟气分析仪内部安装了CO自动修正程序，但在测量低浓度二氧化硫时还是会有一定的影响。非分散红外吸收法和非分散紫外吸收法因为受CO及湿度的影响相对小一些，检测数据基本稳定。傅立叶变换红外光谱法基本不受CO及湿度的影响。

表2 不同测试方法检测数据评价表

4 结论及建议

综合实验数据及分析，针对钢铁厂烧结烟气中高湿、高浓度CO的特点，建议尽量避免使用定电位电解法，尽管定电位电解法仪器在环境现场检测中有轻便、反应快的优点；傅立叶变换红外光谱法虽然数据准确，受干扰因素少，但是考虑到仪器价格昂贵、携带不方便，也不利于推广；而非分散红外吸收法和非分散紫外吸收法受干扰影响相对小一些，数据相对准确，仪器价格也适中，便于推广应用。因此，本文推荐选用非分散红外吸收法和非分散紫外吸收法测定钢铁厂烧结烟气中的二氧化硫。