在高濕度、高粉塵、含腐蝕性氣體(如HCl、HF)的煙氣環(huán)境中,CEMS(煙氣連續(xù)排放監(jiān)測(cè)系統(tǒng))的測(cè)量誤差主要源于環(huán)境因素對(duì)采樣系統(tǒng)、預(yù)處理單元、檢測(cè)傳感器及數(shù)據(jù)處理的多重干擾,具體誤差類(lèi)型及成因如下:
一、高濕度導(dǎo)致的測(cè)量誤差
煙氣高濕度(如濕度>80%,甚至飽和)會(huì)通過(guò)“冷凝效應(yīng)"“介質(zhì)干擾"“體積校正偏差"三個(gè)路徑影響測(cè)量精度:
1. 氣體溶解與濃度失真
高濕度環(huán)境下,煙氣中的水分易在采樣管路、預(yù)處理單元中冷凝(尤其當(dāng)管路溫度低于煙氣露點(diǎn)時(shí))。部分水溶性污染物(如SO?、HCl)會(huì)溶于冷凝水,導(dǎo)致進(jìn)入檢測(cè)器的實(shí)際氣體濃度**偏低**(例如SO?在水中溶解度高,冷凝水可吸收30%以上的SO?,直接導(dǎo)致測(cè)量值偏小)。
2. 光學(xué)測(cè)量干擾
對(duì)于光學(xué)類(lèi)檢測(cè)器(如紫外差分吸收法測(cè)SO?、NO?),煙氣中的水汽會(huì)形成氣溶膠或液滴,導(dǎo)致光信號(hào)散射、吸收增強(qiáng),干擾目標(biāo)氣體特征波長(zhǎng)的光強(qiáng)檢測(cè)。例如:水汽對(duì)200-300nm紫外光有較強(qiáng)吸收,可能與SO?的特征吸收峰重疊,導(dǎo)致SO?測(cè)量值偏高。
3. 濕度校正誤差
CEMS需將實(shí)測(cè)濃度換算為“標(biāo)況干基濃度"(符合國(guó)標(biāo)要求的排放濃度計(jì)算基準(zhǔn)),需依賴(lài)濕度傳感器(如電容式、光學(xué)式)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。高濕度下,濕度傳感器易因結(jié)露失效(如電容式傳感器受潮后電容值漂移),導(dǎo)致濕度測(cè)量不準(zhǔn),進(jìn)而使干基濃度計(jì)算誤差(例如:實(shí)際濕度80%,若誤測(cè)為60%,會(huì)低估干基濃度約15%)。
4. 管路堵塞與采樣偏差
冷凝水與粉塵結(jié)合會(huì)形成黏稠液泥,堵塞采樣探頭濾芯、蠕動(dòng)泵管路,導(dǎo)致采樣流量下降(甚至斷樣),測(cè)量值因“樣品代表性不足"而**偏低**(如采樣量?jī)H為設(shè)計(jì)值的50%,污染物濃度測(cè)量結(jié)果可能同步偏低)。
二、高粉塵導(dǎo)致的測(cè)量誤差
高粉塵環(huán)境(如粉塵濃度>50mg/m3,典型于燃煤鍋爐、垃圾焚燒爐)主要通過(guò)“物理阻塞"“吸附干擾"“傳感器污染"影響測(cè)量:
1. 采樣系統(tǒng)阻塞與樣品損失
粉塵會(huì)堵塞采樣探頭的濾膜/濾芯(尤其是超細(xì)粉塵,如PM2.5),導(dǎo)致采樣流量不穩(wěn)定(忽高忽低),甚至阻斷采樣。若未及時(shí)反吹(反吹效果不足時(shí)),進(jìn)入檢測(cè)器的氣體量減少,污染物濃度測(cè)量值**偏低**。此外,粉塵在管路內(nèi)沉積,會(huì)吸附部分污染物(如SO?易被粉塵中的金屬氧化物吸附),進(jìn)一步降低測(cè)量濃度。
2. 檢測(cè)器污染與信號(hào)漂移
光學(xué)檢測(cè)器:粉塵附著在光源、透鏡或氣室壁上,會(huì)降低透光率(如透鏡積塵導(dǎo)致光強(qiáng)衰減30%),使儀器誤判為“目標(biāo)氣體吸收增強(qiáng)",測(cè)量值**偏高**(例如:NO?測(cè)量中,粉塵遮擋導(dǎo)致光強(qiáng)下降,可能被誤算為NO?濃度升高)。
顆粒物監(jiān)測(cè)儀(如β射線法、光散射法):高濃度粉塵會(huì)導(dǎo)致β射線源衰減過(guò)快(超過(guò)線性響應(yīng)范圍),或散射光<信號(hào)飽和,測(cè)量值**偏低**(如實(shí)際濃度200mg/m3,可能被測(cè)為150mg/m3)。
3. 流量測(cè)量誤差
CEMS需控制恒定的采樣流量(如1L/min)以保證測(cè)量穩(wěn)定性。高粉塵會(huì)磨損流量計(jì)(如轉(zhuǎn)子流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì))的部件,或在流量計(jì)內(nèi)沉積,導(dǎo)致流量測(cè)量不準(zhǔn)(如實(shí)際流量0.8L/min,誤測(cè)為1.0L/min),進(jìn)而使單位體積內(nèi)的污染物量計(jì)算偏差,<濃度測(cè)量**偏高**。
三、腐蝕性氣體(HCl、HF)導(dǎo)致的測(cè)量誤差
HCl(酸性)、HF(強(qiáng)腐蝕性)會(huì)通過(guò)“材質(zhì)腐蝕"“化學(xué)反應(yīng)"“傳感器中毒"破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性,導(dǎo)致誤差:
1. 采樣與預(yù)處理系統(tǒng)腐蝕泄漏
若采樣管路、閥門(mén)采用普通金屬(如不銹鋼)或不耐腐蝕<塑料(如PVC),HCl會(huì)腐蝕金屬生成氯化物(如FeCl?),HF會(huì)腐蝕玻璃、普通塑料(如PVC被HF腐蝕后產(chǎn)生裂紋),導(dǎo)致采樣氣體泄漏。泄漏會(huì)使外界空氣混入(含新鮮空氣,污染物濃度低),測(cè)量值**偏低**(例如:泄漏率10%,則實(shí)際濃度被稀釋10%)。
預(yù)處理單元的冷凝罐、干燥器若被腐蝕,會(huì)導(dǎo)致冷凝水/干燥劑泄漏,進(jìn)一步加劇濕度干擾(如干燥器失效導(dǎo)致進(jìn)入檢測(cè)器的氣體濕度驟升)。
2. 傳感器性能衰減與漂移
電化學(xué)傳感器(如部分SO?、NO?傳感器)的電極(如貴金屬電極)會(huì)被HCl、HF腐蝕,導(dǎo)致電極活性下降,靈敏度降低,測(cè)量值**持續(xù)偏低**(如靈敏度下降50%,則實(shí)際濃度100mg/m3會(huì)被測(cè)為50mg/m3)。
光學(xué)傳感器的氣室若為玻璃材質(zhì),HF會(huì)腐蝕玻璃表面(形成毛面),增強(qiáng)光散射,導(dǎo)致測(cè)量信號(hào)漂移(無(wú)規(guī)律偏高或偏低)。
3. 化學(xué)反應(yīng)干擾
HCl、HF可能與目標(biāo)污染物或試劑發(fā)生反應(yīng),生成非目標(biāo)物質(zhì),干擾測(cè)量。例如:在采用化學(xué)發(fā)光法測(cè)NO?時(shí),HCl可能與臭氧(O?,反應(yīng)試劑)反應(yīng)生成ClO,干擾NO與O?的發(fā)光反應(yīng),導(dǎo)致NO?測(cè)量值偏高;HF與采樣系統(tǒng)中的水分結(jié)合形成氫氟酸,可能溶解光學(xué)鏡片上的鍍膜,破壞光路穩(wěn)定性。
四、多因素協(xié)同作用加劇的誤差
高濕度、高粉塵、腐蝕性氣體的協(xié)同作用會(huì)放大單一因素的影響,導(dǎo)致更復(fù)雜的誤差:
高濕度+高粉塵:粉塵與冷凝水結(jié)合形成“泥漿狀"物質(zhì),加速管路堵塞(堵塞速度比單一高粉塵快3-5倍),同時(shí)黏附更多腐蝕性氣體(如HCl溶于水后形成鹽酸,腐蝕性更強(qiáng)),加劇管路腐蝕泄漏。
高濕度+HF:水汽與HF結(jié)合形成氫氟酸溶液,對(duì)PTFE(聚四氟乙烯,常規(guī)耐腐材質(zhì))的腐蝕速率顯著提升(尤其在高溫下),導(dǎo)致本應(yīng)耐腐的部件提前失效,系統(tǒng)密封性破壞,誤差不可控。
高粉塵+腐蝕性氣體:粉塵吸附HCl、HF后形成“腐蝕性粉塵",沉積在傳感器表面時(shí),既阻塞光路/電極,又通過(guò)腐蝕持續(xù)破壞傳感器性能,導(dǎo)致測(cè)量值短期內(nèi)劇烈漂移(如1小時(shí)內(nèi)偏差超過(guò)20%)。