工业废气脱硫脱硝效率测定

技术概述

工业废气脱硫脱硝效率测定是环境保护领域中一项至关重要的监测技术，其主要目的是评估工业企业废气处理设施对二氧化硫和氮氧化物的去除效果。随着我国环保政策的日益严格，大气污染防治工作已成为工业生产的重中之重，而脱硫脱硝作为控制酸雨和光化学烟雾的关键技术手段，其处理效率直接关系到企业是否能够达标排放。

所谓脱硫，是指采用物理或化学方法将废气中的二氧化硫去除的过程，主要包括湿法脱硫、干法脱硫和半干法脱硫三种技术路线。湿法脱硫是目前应用最为广泛的技术，其脱硫效率可达95%以上，主要采用石灰石-石膏法、氨法、海水法等工艺。干法脱硫则主要采用活性炭吸附、电子束法等技术，虽然脱硫效率相对较低，但具有无废水排放的优势。半干法脱硫结合了湿法和干法的优点，采用喷雾干燥等技术，在工业领域也有较多应用。

脱硝技术又称烟气脱硝，是指将烟气中的氮氧化物去除的过程。目前主流的脱硝技术包括选择性催化还原法和选择性非催化还原法两大类。选择性催化还原法在催化剂作用下，采用氨或尿素作为还原剂，将氮氧化物还原为氮气和水，脱硝效率可达80%-90%以上。选择性非催化还原法则不需要催化剂，在高温区直接喷入还原剂，虽然脱硝效率相对较低，但投资和运行成本较低，适用于对脱硝效率要求不高的场合。

工业废气脱硫脱硝效率测定的核心是通过科学规范的监测方法，准确测量脱硫脱硝设施入口和出口的污染物浓度，计算得出去除效率。这一数据不仅是企业环保管理的重要依据，也是环境监管部门执法检查的重要参考。准确的效率测定结果可以帮助企业及时发现治理设施运行中的问题，优化运行参数，确保持续稳定达标排放。

从技术发展趋势来看，工业废气脱硫脱硝效率测定正在向在线监测、实时监控的方向发展。传统的手工采样分析方法虽然准确度高，但存在时间滞后、无法实时反映治理设施运行状况的缺点。现代在线监测系统可以连续实时监测进出口浓度，自动计算并记录效率数据，为环境管理提供更加及时准确的数据支撑。同时，随着物联网和大数据技术的发展，智能化监测系统正在逐步推广应用，实现监测数据的远程传输、自动分析和预警功能。

检测样品

工业废气脱硫脱硝效率测定涉及的检测样品主要包括气态样品和固态样品两大类，其中以气态样品为主。气态样品又可分为脱硫脱硝设施入口烟气和出口烟气，通过对比分析进出口样品中目标污染物的浓度差异，计算得出处理效率。

入口烟气样品是指在脱硫脱硝设施之前采集的原始烟气，其污染物浓度较高，能够反映企业生产工艺的原始排放特征。入口烟气的主要成分包括二氧化硫、氮氧化物、烟尘、氧气、二氧化碳、水蒸气等，其中二氧化硫浓度通常在数百至数千毫克每立方米，氮氧化物浓度则在数百毫克每立方米左右，具体数值与企业采用的燃料种类、燃烧工艺、生产负荷等因素密切相关。

出口烟气样品是指在脱硫脱硝设施之后采集的净化烟气，其污染物浓度已经大幅降低，反映了治理设施的实际处理效果。出口烟气中二氧化硫浓度通常可降至几十毫克每立方米甚至更低，氮氧化物浓度也可降至百毫克每立方米以下，具体数值取决于治理设施的运行状况和设计指标。在采集出口烟气样品时，需要注意避免由于采样点位置不当导致的测量误差，通常要求在设施出口下游一定距离的直管段进行采样。

除气态样品外，在某些特定的检测项目中还需要采集固态样品进行分析。例如在评估湿法脱硫效果时，需要采集脱硫副产物（如石膏）进行品质分析；在监测选择性催化还原法脱硝效率时，需要定期采集催化剂样品进行活性测试；在评估治理设施的运行状况时，有时还需要采集脱硫脱硝废液进行化学成分分析。这些固态和液态样品的分析结果可以间接反映治理设施的运行状况和处理效率。

在进行样品采集时，需要严格遵循相关标准规范的要求。采样前应对采样系统进行气密性检查和校准，确保采样过程中无泄漏和吸附损失。采样时间应根据污染源的排放特征和监测目的合理确定，通常要求采样时间不少于30分钟，并在采样过程中记录相关参数如烟气温度、压力、流速、含氧量等。对于在线监测系统，还需要定期进行比对监测和校准验证，确保监测数据的准确性和可靠性。

样品采集后的保存和运输也是保证检测质量的重要环节。气态样品应尽快进行分析，如不能立即分析应妥善保存并记录保存条件。固态和液态样品应根据其性质选择适当的保存方法和保存期限，避免样品在保存过程中发生变质或污染。所有样品都应有清晰的标识和完整的采样记录，确保样品的可追溯性。

检测项目

工业废气脱硫脱硝效率测定涉及的检测项目较多，主要包括污染物浓度测定、烟气参数测定和辅助参数测定三个方面。这些检测项目的设置旨在全面准确评估脱硫脱硝设施的处理效果和运行状况。

污染物浓度测定是效率测定的核心项目，主要包括以下内容：

• 二氧化硫浓度测定：这是评估脱硫效率的关键指标，需要同时测定设施入口和出口的二氧化硫浓度。测定结果以毫克每立方米表示，并需换算为标准状态下的干烟气浓度。
• 氮氧化物浓度测定：这是评估脱硝效率的关键指标，同样需要测定设施入口和出口的浓度。测定结果以二氧化氮计，以毫克每立方米表示。
• 一氧化氮和二氧化氮分项测定：在某些情况下，需要分别测定一氧化氮和二氧化氮的浓度，以便深入了解氮氧化物的组成特征和转化规律。
• 三氧化硫浓度测定：在部分高效脱硫设施的评估中，还需要测定三氧化硫的浓度，以全面了解硫氧化物的去除情况。
• 氨逃逸浓度测定：在选择催化还原法脱硝设施中，需要监测出口烟气中的氨浓度，以评估还原剂的利用效率和是否存在氨逃逸问题。

烟气参数测定是计算污染物排放浓度和处理效率的基础数据，主要包括：

• 烟气温度测定：烟气温度影响污染物的存在形态和测量结果，需要在采样点实时测量并记录。
• 烟气压力测定：包括烟气静压和动压，用于计算烟气流量和流速。
• 烟气流速和流量测定：通过测量烟气流速和管道截面积计算流量，是评估排放总量的重要参数。
• 烟气含氧量测定：用于计算过量空气系数和折算浓度，是数据标准化处理的重要依据。
• 烟气湿度测定：用于将湿基浓度换算为干基浓度，在湿法脱硫设施的监测中尤为重要。

辅助参数测定主要用于评估治理设施的运行状况，包括：

• 脱硫剂或还原剂消耗量测定：通过计量脱硫剂或还原剂的消耗情况，评估治理设施的运行经济性。
• 循环浆液pH值测定：在湿法脱硫系统中，循环浆液的pH值直接影响脱硫效率，是需要重点监控的参数。
• 催化剂活性测定：在选择性催化还原法脱硝系统中，定期测试催化剂活性是评估脱硝效率的重要手段。
• 脱硫副产物品质分析：对湿法脱硫产生的石膏等副产物进行品质分析，间接反映脱硫效果。

所有检测项目的结果都需要按照相关标准规范的要求进行数据处理和表达，确保数据的准确性和可比性。检测报告应包含样品信息、检测方法、检测结果、检测条件等完整信息，便于数据的使用和追溯。

检测方法

工业废气脱硫脱硝效率测定采用的方法主要依据国家和行业发布的相关标准规范，这些标准对采样方法、分析方法、数据处理方法等都做出了详细规定。选择适当的检测方法对于保证测定结果的准确性和权威性至关重要。

二氧化硫浓度测定主要采用以下方法：

• 碘量法：这是测定二氧化硫的经典方法，适用于浓度较高的废气样品。该方法原理是利用二氧化硫与碘的氧化还原反应，通过滴定确定二氧化硫含量。该方法准确度高，但操作较为繁琐，适用于手工采样分析。
• 定电位电解法：该方法采用电化学传感器，具有响应速度快、操作简便的优点，广泛应用于便携式检测仪器和在线监测系统。但该方法受干扰气体影响较大，需要定期校准。
• 非分散红外吸收法：该方法利用二氧化硫对特定波长红外光的吸收特性进行测定，具有选择性好、灵敏度高的优点，适用于低浓度样品的测定，常用于在线监测系统。
• 紫外荧光法：该方法利用二氧化硫在紫外光照射下产生荧光的特性进行测定，灵敏度高、选择性好，是环境空气和低浓度废气监测的常用方法。

氮氧化物浓度测定主要采用以下方法：

• 盐酸萘乙二胺分光光度法：这是测定氮氧化物的经典方法，适用于手工采样分析。该方法将氮氧化物转化为硝酸根离子后与显色剂反应，通过分光光度法测定。该方法准确度高，但操作步骤较多。
• 紫外分光光度法：该方法利用一氧化氮和二氧化氮在紫外波段的吸收特性进行测定，可分别测定两种组分。该方法选择性好、灵敏度高，是在线监测系统的常用方法。
• 化学发光法：该方法利用一氧化氮与臭氧反应产生化学发光的原理进行测定，灵敏度极高，是环境空气监测的标准方法，也可用于废气监测。
• 电化学法：该方法采用电化学传感器进行测定，具有响应速度快、仪器便携的优点，但需要定期校准和更换传感器。

在进行效率测定时，需要遵循以下技术要点：

• 同步采样原则：设施入口和出口的样品应同时采集，确保测试结果的可比性。如采用手工采样方法，应在相同时间段内完成进出口样品的采集。
• 多点采样原则：在烟道截面上应设置多个采样点进行等权采样，避免由于浓度分布不均导致的测量误差。采样点数目和位置应根据相关标准确定。
• 等速采样原则：在采集颗粒物样品时应采用等速采样方法，确保采样流速与烟气流速一致，避免由于惯性分离导致的采样误差。
• 数据修正原则：测定结果需根据烟气含氧量、温度、压力等参数进行修正，换算为标准状态下的干烟气浓度，并根据排放标准要求的过量空气系数进行折算。

效率计算方法如下：脱硫脱硝效率等于设施入口浓度减去出口浓度，再除以入口浓度，最后乘以百分之百。在实际计算中，需要确保进出口浓度采用相同的计量单位和数据修约规则，避免计算误差。对于连续排放源，可采用多次测定结果的平均值进行效率计算；对于间歇排放源，应根据排放周期合理安排采样时间和频次。

为确保测定结果的可靠性，应建立完善的质量保证和质量控制体系，包括仪器设备的定期校准和维护、标准物质的使用和核查、平行样品的采集和分析、空白试验和加标回收试验等。所有检测活动应有完整的记录，确保数据的可追溯性。

检测仪器

工业废气脱硫脱硝效率测定需要使用多种专业检测仪器，这些仪器设备的性能和质量直接影响测定结果的准确性和可靠性。根据仪器用途，可分为采样设备、分析仪器和辅助设备三大类。

采样设备主要包括：

• 烟气采样器：用于从烟道中抽取烟气样品，分为便携式和固定式两种类型。便携式烟气采样器便于携带和现场操作，适用于手工采样；固定式采样器通常与在线监测系统配套使用，可实现连续自动采样。
• 烟气预处理装置：用于对采集的烟气样品进行除尘、除湿、恒温等预处理，保证进入分析仪器的样品符合要求。预处理装置的性能直接影响后续分析结果的准确性。
• 等速采样探头：在采集颗粒物样品时使用，可根据烟气流速自动调节采样流速，实现等速采样。该设备结构复杂、技术要求高，需要定期校准和维护。
• 采样枪和采样管：用于将烟气从烟道中引出并输送至采样装置。采样管应具有加热保温功能，防止烟气中的水分冷凝导致污染物溶解损失。

分析仪器主要包括：

• 紫外烟气分析仪：采用紫外吸收原理同时测定二氧化硫和氮氧化物浓度，具有测量精度高、响应速度快、选择性好的优点，是当前废气监测的主流仪器。该类仪器通常配有自动校准功能，可实现连续在线监测。
• 红外气体分析仪：采用非分散红外吸收原理测定二氧化硫等气体浓度，具有灵敏度高、稳定性好的优点，适用于低浓度样品的测定。
• 化学发光氮氧化物分析仪：利用化学发光原理测定氮氧化物浓度，灵敏度极高，是环境空气和低浓度废气监测的常用仪器。
• 电化学气体检测仪：采用电化学传感器测定气体浓度，仪器体积小、重量轻、操作简便，广泛应用于现场快速检测。但该类仪器准确度相对较低，需要定期校准。
• 分光光度计：用于盐酸萘乙二胺分光光度法等化学分析方法，通过测定溶液吸光度确定污染物浓度。该类仪器准确度高、成本低，但操作步骤较多。
• 离子色谱仪：用于测定溶液中的阴阳离子浓度，在湿法脱硫系统的监测中有较多应用。

辅助设备主要包括：

• 烟气参数测定仪：用于测定烟气温度、压力、流速、含氧量、湿度等参数，是计算污染物浓度和排放量的必要设备。该类仪器通常采用热电偶测温、皮托管测压、氧化锆测氧等原理。
• 标准气体：用于仪器校准和质量控制，包括二氧化硫标准气体、氮氧化物标准气体、零气等。标准气体的浓度应溯源至国家标准，具有有效的标准物质证书。
• 流量校准器：用于校准采样流量和分析仪器的气体流量，确保测量结果的准确性。流量校准器应定期送计量机构检定。
• 数据采集与处理系统：用于采集、存储、处理和传输监测数据，通常由计算机、数据采集卡、专用软件等组成。现代数据采集系统还具有远程监控、自动报警、数据上报等功能。

在使用检测仪器时，应严格按照仪器说明书和操作规程进行操作，定期进行校准和维护保养。对于在线监测系统，应建立完善的运行管理制度，包括日常巡检、定期校准、故障处理、数据审核等内容。所有仪器设备都应建立档案，记录购置、验收、使用、维修、检定等信息，确保设备处于良好工作状态。

仪器的选型应根据监测目的、监测对象、环境条件等因素综合考虑。对于要求高准确度的监测场合，应选用精度高、稳定性好的分析仪器；对于现场快速筛查，可选用便携式检测仪；对于需要连续监测的场合，应选用在线监测系统。同时，还应考虑仪器的售后服务和技术支持能力，确保仪器出现故障时能够及时维修。

应用领域

工业废气脱硫脱硝效率测定在多个行业和领域都有广泛应用，凡是涉及二氧化硫和氮氧化物排放的工业企业，都需要进行效率测定以确保达标排放。主要应用领域包括以下几个方面：

火电行业是脱硫脱硝效率测定应用最为广泛的领域。燃煤电厂是二氧化硫和氮氧化物的主要排放源之一，根据环保要求，所有燃煤机组都需要配套建设脱硫脱硝设施，并定期进行效率测定。火电厂的脱硫脱硝设施通常规模大、技术复杂，对效率测定的技术要求也较高。测定结果不仅用于日常运行管理，还是环保电价补贴审核的重要依据。此外，火电厂普遍安装了在线监测系统，实现了脱硫脱硝效率的实时监控和数据联网传输。

钢铁行业是另一个重要应用领域。钢铁生产过程中，烧结、炼铁、炼钢等工序都会产生大量二氧化硫和氮氧化物。随着钢铁行业超低排放改造的推进，脱硫脱硝设施的效率测定需求日益增加。钢铁行业的废气排放具有工况复杂、波动较大的特点，对效率测定方法提出了更高要求。在测定时需要充分考虑工况变化的影响，合理安排采样时间和频次。

水泥行业同样需要进行脱硫脱硝效率测定。水泥生产过程中，窑尾废气含有大量二氧化硫和氮氧化物，需要配套建设脱硫脱硝设施。水泥行业的废气温度高、粉尘含量大，对采样系统和分析仪器都有较高要求。近年来，水泥行业超低排放改造深入推进，对脱硫脱硝效率的要求进一步提高，效率测定工作也更加重要。

化工行业的应用也十分广泛。石油化工、煤化工、精细化工等领域都涉及二氧化硫和氮氧化物的排放。化工行业的废气组成复杂，除硫氧化物和氮氧化物外，还可能含有挥发性有机物、硫化氢等污染物，对分析方法的干扰和选择性提出了更高要求。在进行效率测定时，需要充分考虑干扰物质的影响，选择适当的预处理方法和分析方法。

其他应用领域还包括：

• 有色金属冶炼行业：铜、铅、锌等有色金属冶炼过程中产生大量含硫废气，需要配套脱硫设施并进行效率测定。
• 玻璃制造行业：玻璃窑炉燃烧过程中产生氮氧化物，需要配套脱硝设施并进行效率监测。
• 陶瓷制造行业：陶瓷烧成过程中产生的废气需要处理，脱硫脱硝效率测定是重要的监测手段。
• 工业锅炉领域：各类工业锅炉按照环保要求需要配套建设脱硫脱硝设施，需要进行效率测定。
• 垃圾焚烧行业：垃圾焚烧过程中产生的废气需要净化处理，脱硫脱硝效率测定是重要的监测内容。

除工业企业外，脱硫脱硝效率测定还在以下场合有重要应用：

• 环保设施验收监测：新建或改造的脱硫脱硝设施在投用前需要进行验收监测，效率测定是验收监测的重要内容。
• 环保设施运行考核：通过定期测定脱硫脱硝效率，评估治理设施的运行状况和处理效果，发现并解决运行中的问题。
• 环境执法监管：环境监管部门通过效率测定检查企业治理设施是否正常运行、是否达标排放，作为执法监管的技术依据。
• 技术研发和评价：在新型脱硫脱硝技术的研发过程中，效率测定是评价技术性能的重要手段。

随着环保要求的不断提高，工业废气脱硫脱硝效率测定的应用范围还将进一步扩大。未来，更多行业和领域将被纳入重点监管范围，效率测定的技术要求也将不断提高，推动监测技术的持续发展。

常见问题

在进行工业废气脱硫脱硝效率测定过程中，经常会遇到各种技术和操作问题。以下对一些常见问题进行分析和解答，供相关人员参考。

问题一：为什么测定结果与在线监测数据存在差异？

答：测定结果与在线监测数据存在差异的原因较为复杂，主要包括以下几个方面：一是测定方法不同，手工采样分析方法和在线监测方法在原理、灵敏度、干扰因素等方面存在差异；二是采样位置和条件不同，手工采样和在线监测的采样点可能不在同一位置，采样时的工况条件也可能不同；三是数据处理方法不同，包括数据修约、折算方法等可能存在差异；四是仪器校准状态不同，不同仪器的校准周期、校准物质可能不同。当差异较大时，应对在线监测系统进行检查校准，并与手工方法进行比对验证。

问题二：如何解决烟气含湿量高对测定结果的影响？

答：烟气含湿量高是湿法脱硫系统监测中的常见问题。高湿度的烟气进入分析仪器后会产生冷凝水，导致污染物溶解损失、仪器故障等问题。解决方法包括：一是采用加热采样管线，保持采样系统温度高于烟气露点，防止水分冷凝；二是在分析前设置除湿预处理装置，去除烟气中的水分，但需注意除湿过程不应造成污染物损失；三是选用受湿度影响小的分析方法，如红外吸收法、紫外吸收法等；四是对测定结果进行湿度修正，将湿基浓度换算为干基浓度。

问题三：如何确定合理的采样频次和采样时间？

答：采样频次和采样时间的确定应综合考虑监测目的、排放特征、标准和规范要求等因素。对于连续稳定排放的污染源，采样频次可相对较低，但采样时间应足够长以获得代表性结果；对于间歇排放或工况波动较大的污染源，应增加采样频次或在完整排放周期内进行采样。具体要求可参照相关排放标准和监测规范，一般要求每个排放周期至少采样一次，每次采样时间不少于30分钟。对于在线监测系统，应保证连续监测数据的完整性和有效性。

问题四：如何评估治理设施的实际运行效果？

答：评估治理设施的实际运行效果需要综合多方面信息：一是通过效率测定获得进出口浓度和去除效率数据；二是检查设施的运行参数，如脱硫剂的加入量、循环浆液的pH值、催化剂层温度等；三是分析排放浓度的时间变化趋势，判断是否稳定达标；四是对比设计参数与实际运行参数的差异；五是检查设施的维护保养记录和故障处理情况。综合以上信息，可以对治理设施的运行效果做出全面评估。

问题五：在线监测系统日常运维应注意哪些问题？

答：在线监测系统的日常运维应注意以下问题：一是定期校准，按照规范要求进行零点校准和量程校准，校准周期不应超过规定时间；二是定期维护，包括采样探头清理、预处理装置维护、分析仪维护等；三是定期比对，采用手工方法与在线监测结果进行比对验证，发现偏差及时纠正；四是数据审核，每日检查监测数据的完整性和合理性，发现异常数据及时处理；五是故障处理，建立故障应急处理机制，确保故障时能够及时修复；六是记录管理，建立完整的运行维护记录，确保数据可追溯。

问题六：如何处理干扰气体对测定结果的影响？

答：干扰气体的影响是废气监测中的常见问题。处理方法包括：一是在采样系统中设置预处理装置，去除或减少干扰气体；二是选择抗干扰能力强的分析方法，如化学发光法、紫外荧光法等；三是在测定干扰气体浓度后，根据干扰特性对测定结果进行修正；四是采用多组分同时测定的分析仪器，通过数学算法消除干扰影响；五是在条件允许的情况下，采用经典的手工分析方法进行验证。在实际工作中，应了解待测废气的大致组成，选择适当的分析方法并采取相应的干扰消除措施。

问题七：效率测定结果异常偏低时应如何排查？

答：效率测定结果异常偏低可能由多种原因导致，排查步骤包括：一是检查采样系统是否正常工作，有无泄漏、堵塞等问题；二是检查分析仪器是否正常，是否完成校准，标准物质是否有效；三是检查样品采集和处理过程是否规范，有无样品污染或损失；四是检查进出口样品是否同步采集，采样条件是否一致；五是检查数据计算是否正确，单位换算是否准确；六是检查治理设施本身是否存在问题，如脱硫剂不足、催化剂失活等。通过逐步排查，找出问题原因并采取相应措施。

工业废气脱硫脱硝效率测定是一项专业性较强的工作，需要检测人员具备扎实的理论基础和丰富的实践经验。在实际工作中，应不断总结经验、提高技术水平，确保测定结果的准确性和可靠性，为企业环境管理和政府环境监管提供有力的技术支撑。