废气采样器(傅立叶红外分析仪对垃圾焚烧氨逃逸监测研究)

Posted 2023-05-25

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废气采样器(傅立叶红外分析仪对垃圾焚烧氨逃逸监测研究)

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北极星大气网讯:摘要：本文采用便携式傅立叶红外分析仪（FTIR）对垃圾焚烧废气中的氨逃逸浓度进行了监测分析。结果显示，傅立叶变换红外法（FTIR）测得的氨逃逸浓度与手工监测（HJ533）的结果有很好的相关性和可比性。且在垃圾焚烧废气的高含湿量环境下，便携式FTIR 分析仪能够降低冷凝水对监测结果的影响，得到更加准确的数据。

引言

焚烧是城市生活垃圾处理的有效途径之一，能够实现热能的回收，保证能源资源的充分利用。但是在生活垃圾焚烧过程中，由于生活垃圾的成分比较复杂，在燃烧过程中会产生大量的有害物质，如果不经过可靠的烟气处理工艺进行净化处理，很容易导致空气污染问题[1]。所以，为了加强对垃圾焚烧烟气中污染物的有效处理，必须要针对垃圾焚烧烟气处理系统进行专门的开发。通过合理的工艺流程，促进生活垃圾焚烧技术不断发展。

1 研究背景

目前，垃圾焚烧厂多采用以下工艺处理焚烧废气：SNCR 脱硝+半干法脱硫脱酸+活性炭吸附+布袋除尘器。通过增加SNCR脱硝系统，不仅可以极大的减少NOx的排放，而且还可以有效的减少石灰浆堵塞烟道的问题，同时，也能够提高系统的正常运转效率。

SNCR脱硝技术应用较为广泛，脱硝效率一般为60%~80%。SNCR 在关注NOx排放浓度和脱硝效率的同时，还要关注氨逃逸。氨逃逸即过量的未反应的氨随烟气外排进入大气。氨是有毒气体，逃逸氨会形成二次污染，危害人体健康。此外，过量的氨排入大气，将与其他污染物反应生成PM2.5 细颗粒物，加重了环境污染[3]。因此，对于垃圾焚烧废气在监测NOx排放浓度的同时，还应监测氨的逃逸浓度。

环境监测领域中，监测氨排放采用的是纳氏试剂分光光度法（环境空气和废气氨的测定纳氏试剂分光光度法HJ 533-2009）该方法的原理是用稀硫酸溶液吸收废气的氨，生成的铵离子与纳氏试剂反应生成黄棕色络合物，该络合物的吸光度与氨的含量成正比，在420nm 波长处测量吸光度，根据吸光度计算氨的含量[5]，无法实现对氨逃逸的实时监测。

便携式傅立叶红外（FTIR）分析仪是综合红外光谱原理和迈克尔干涉仪技术和傅立叶变换数学方法的一种现代分析仪可在高湿、高热的恶劣环境中对氨排放进行实时分析，具有操作简单、可实时连续分析和分析时间短等优点。

2 实验部分

2.1仪器设备

Gasmet DX4000 便携式傅立叶变换红外多组分气体分析仪（芬兰），崂应3072型智能双路烟气采样器，T6 紫外可见分光光度计，采样过程中对采样枪加热到140℃，防止产生冷凝水影响监测结果。采样时间为30min，采样流量为1.0L/min。

2.2采样条件

选取重庆某垃圾焚烧厂焚烧废气作为测试对象，该垃圾焚烧厂采用SNCR脱硝+半干法脱硫脱酸+活性炭吸附+布袋除尘器工艺处理焚烧废气。氨采样分析按照（HJ 533-2009）步骤进行。

2.3结果与讨论

与纳氏试剂分光光度法（HJ533-2009）测定的氨浓度进行相关性实验，DX4000 以30min 的算术平均值作为1 次测试值。结果见表1。、

其中：

3 实验结果分析

从监测结果可以看出，傅立叶变换红外法测得的氨浓度与手工监测的结果有很好的相关性和可比性。但是，傅立叶变换红外的结果高于HJ533 的结果。

原因如下，垃圾焚烧排放的废气含湿量较高，湿度在20%左右。在高含湿量环境下采样，采样管路极易生成冷凝水。同时，对于氨水溶性大的特点，手工监测方法结果明显偏低，很可能是前端受到冷凝水的影响丢失了目标物。

采用HJ533 进行采样，虽然对前端采样枪采用热电偶加热到140℃，但是采样设备无法对整个采样管路做到全程加热，连接管路仍有冷凝水产生导致手工监测结果偏低。

FTIR 可以做到从连接管路到检测器全程180℃加热，可有效避免冷凝水的出现。因此在垃圾焚烧废气这种高含湿量的环境下，FTIR 采样的结果高于手工监测的结果，进行监测具有更好的准确性。

结语

DX4000 便携式FTIR 分析仪与HJ533 手工监测在监测SNCR 氨逃逸是有很好的可比性和相关性。在垃圾焚烧这种高含湿量的环境下，能够避免冷凝水的产生，得到更加准确的监测数据。便携式FTIR 分析仪操作简单，可在高温、高湿度的恶劣环境下实现对氨逃逸的实时监测，测定准确度高，抗干扰能力强，可应用于垃圾焚烧中SNCR 氨逃逸的环保监测中。

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