本文提出了目前各電廠標氣濃度在轉(zhuǎn)換系數(shù)的使用是采用固定數(shù)值，使分析儀顯示的數(shù)值與煙氣的污染物實際成分含量有較大偏差的問題，提出了隨室溫補償變化的轉(zhuǎn)換系數(shù)應(yīng)用，來保證污染物含量的測量真實性。

1. 概述

2014年起江蘇省對于火力發(fā)電廠煙氣的排放指標提出了更高的考核標準，這關(guān)系到國家減排總?cè)蝿?wù)的完成，也是為保護我們賴以生存的大氣環(huán)境的基礎(chǔ)。。而隨著今后火力發(fā)電廠超低排放要求的自覺實施和強制實施，每個電廠在選好和維護好CEMS儀表和系統(tǒng)設(shè)備的同時，除了對分析儀的分析量程大小、各物質(zhì)相互干擾影響和煙氣采樣的原成分的完整性，還需要分析影響CEMS正確測量的其它因素，特別需要對作為標定、比對分析儀用的標準---標準氣體(目前電廠用的標氣有對應(yīng)分析儀不同量程SO2、NO、O2)加強管理并研究制定標氣符合科學原理的使用方法，來保證污染物含量的測量真實性。

2. 標準氣體的采購驗收要求

標準氣體是：“具有足夠均勻并已經(jīng)很好地確定某一種或多種特性的物質(zhì)或材料，用于標準儀器、評價測量方法或確定物質(zhì)的量值”。CEMS所使用的標氣，要從具有有效《制造計量器具許可證》、標準物質(zhì)定級證書和編號的標氣生產(chǎn)廠家購買。

標準氣體配制方法：靜態(tài)配氣法是把一定量的氣態(tài)或蒸氣態(tài)的原料氣加入到已知容積的容器中，再充入稀釋氣體混勻制得。其原料可以是純氣，也可以是已知濃度的混合氣。標準氣的濃度根據(jù)加入的原料氣和稀釋氣體積及容器容積計算得知。這種配氣法的特點是設(shè)備簡單，操作容易。但因有些氣體化學性質(zhì)較活潑，長時間與容器壁接觸可能發(fā)生化學反應(yīng)，同時，容器壁也有吸附作用，故會造成配制氣體濃度不準確或其濃度隨放置時間而變化，特別是配制低濃度標準氣，常引起較大的誤差。對活潑性較差且用量不大的標準氣，用該方法配制較簡便。

這就要求在使用前對到現(xiàn)場的標氣檢查：a. 生產(chǎn)廠家是否具有有效《制造計量器具許可證》，是否具有該種標準物質(zhì)生產(chǎn)許可是合格標氣的首要條件。b. 生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的該種標準物質(zhì)是否是國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局標準物質(zhì)制造計量器具許可證目錄中列入的物質(zhì)。C.生產(chǎn)廠帶的該瓶標氣的“標準物質(zhì)合格證”，分別核對生產(chǎn)廠商：名稱、地址、聯(lián)系電話、網(wǎng)址等，蓋有標準物質(zhì)質(zhì)檢專用章的標準物質(zhì)合格證，氣瓶編號，充氣壓力，生產(chǎn)日期，有效期，組份濃度值是否齊全;對于以上任何一點有疑問的標準氣體都不能用作CEMS的標定。這是在標定比對的源頭做好最基本的控制，保證標準氣體是符合國家規(guī)定標準的。

3.標準氣體的日常管理

標準氣體的特殊性，對保管和使用過程有著特殊的要求，很多使用者由于對標氣的管理混亂及操作的不規(guī)范，使得數(shù)據(jù)偏差很大。在日常管理中需要：a.按規(guī)定的不同地點、位置存放滿瓶標氣和使用中標氣。b.標氣的壓力檢查：由于當標準氣體的壓力減少時，被吸附在容器上的各種成分氣體便解吸，其濃度會發(fā)生變化，因此一般規(guī)定，高壓鋼瓶標準氣體的殘壓低于0.1Mpa時，應(yīng)停止使用。C.使用的減壓裝置是否完好，其針型閥、減壓閥是否腐蝕或漏氣，使用完后是否關(guān)嚴隔離閥。d.對每一瓶合格進入現(xiàn)場使用的標準氣體，必須登記在冊。

4.標準氣體濃度的科學計算

大部分氣體檢測儀器測得的氣體濃度都是體積濃度(ppm)。而按我國規(guī)定，特別是環(huán)保部門，則要求氣體濃度以質(zhì)量濃度的單位(如：mg/m3)表示，我們國家的標準規(guī)范也都是采用質(zhì)量濃度單位(如：mg/m3)表示。

4.1兩種氣體濃度單位mg/m3與ppm有何關(guān)系：使用質(zhì)量濃度單位(mg/m3)作為空氣污染物濃度的表示方法，可以方便計算出污染物的真正量。但質(zhì)量濃度與檢測氣體的溫度、壓力環(huán)境條件有關(guān)，其數(shù)值會隨著溫度、氣壓等環(huán)境條件的變化而不同;實際測量時需要同時測定氣體的溫度和大氣壓力。而在使用ppm作為描述污染物濃度時，由于采取的是體積比，不會出現(xiàn)這個問題。

濃度單位ppm與mg/m3的換算，按下式計算：

質(zhì)量濃度mg/m3=M氣體分子量/22.4*ppm數(shù)值*[273/(273+T氣體溫度)]*(Ba壓力/101325)M為氣體分子量，ppm為測定的體積濃度值，T為溫度、Ba為壓力。

在一般的計算時，ppm與mg/m3之間的轉(zhuǎn)換將溫度和壓力的影響忽略不計

這是基于標準氣體在環(huán)境溫度為0攝氏度壓力為標準大氣壓下的數(shù)值。

4.2電廠中各CEMS小屋的環(huán)境壓力基本符合標準大氣壓，而在空調(diào)房間溫度為20攝氏度，溫度一般都偏離0攝氏度較大。如果分析儀是顯示ppm為濃度單位，標準氣體的標志濃度與分析儀上的顯示值之間的相對誤差就是分析儀的誤差，用此誤差就可確定分析儀是否有超標。但有部分分析儀濃度單位是直接顯示mg/m3，這種情況如果按上述一般的計算的系數(shù)進行標準氣體濃度的轉(zhuǎn)換后標定，則將出現(xiàn)分析儀顯示值與煙氣污染物的真實含量有很大的誤差：在按環(huán)境溫度實際值T=273+20=293K Ba壓力=101325Pa的計算時，ppm與mg/m3之間的轉(zhuǎn)換系數(shù)：

4.3目前在現(xiàn)場使用的情況是只按固定的系數(shù)進行轉(zhuǎn)換，對于煙氣中排放成分的分析最后結(jié)果離實際的真實含量的誤差如下：

二氧化硫[(2.86-2.66)/2.66]*100%=7.5%

一氧化氮[(1.34-1.25)/1.25]*100%=7.2%

一氧化碳[(1.25-1.16)/1.16]*100%=7.7%

二氧化氮[(2.05-1.91)/1.91]*100%=7.3%

從上述誤差的計算結(jié)果可以看出，如果標準氣體在室溫變化的情況下，都采樣恒定的室溫0攝氏度的轉(zhuǎn)換系數(shù)，那其分析儀顯示值與煙氣中的真實含量誤差會非常大，達到大于7%以上，這是按制造標準氣體時環(huán)境溫度為0攝氏度時的極端的完成，遠超過儀表漂移大于2.5%標準值不合格的規(guī)定。

5. 目前現(xiàn)場存在的問題與改進

5.1目前現(xiàn)場存在的問題：從上面分析的結(jié)論可見：污染物分析儀現(xiàn)場的環(huán)境溫度與標準氣體的制造環(huán)境溫度不一致就會產(chǎn)生一個系統(tǒng)性誤差。如果NO標準氣體的氣瓶標志濃度是700ppm,按室溫20攝氏度轉(zhuǎn)換成質(zhì)量濃度=938 mg/m3，而按25攝氏度轉(zhuǎn)換成質(zhì)量濃度=922mg/m3，絕對誤差達：16mg/m3;如果按鍋爐運行時脫硝入口煙氣中含NO實際值300 mg/m3，則分析儀表的顯示值將是：300*(938/922)=305mg/m3，這將使噴氨量會增多，因為大部分電廠的噴氨自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)都是以入口NOX和煙氣量作為噴氨量的主要依據(jù)，出口NOX僅作為修正。如果按鍋爐運行時脫硝出口煙氣中含NO實際值80 mg/m3，則分析儀表的顯示值將是：80*(938/922)=81.4mg/m3，這又比實際值大，將繼續(xù)修正噴氨到自動系統(tǒng)設(shè)定的80 mg/m3。測量系統(tǒng)就會因為標準氣體轉(zhuǎn)換系數(shù)沒有修正因環(huán)境溫度保護產(chǎn)生的變化產(chǎn)生系統(tǒng)誤差達1.7%，而又會使噴氨量增加。如果有些電廠是超低排放設(shè)計本身氨的逃逸就在臨界狀態(tài)，那噴氨量的增加會經(jīng)常使氨的逃逸超過規(guī)定值，對空預(yù)器、電除塵、引風機、吸收塔、煙道等影響將是無法預(yù)知的嚴重后果。因此目前現(xiàn)場標氣使用時，標準氣體因體積濃度和質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換計算方法存在不進行溫度補償?shù)牟豢茖W計算，造成分析儀顯示的煙氣中的測量成分與實際含有成分的偏差過大。

5.2改進方法：目前標準氣體通常是采用體積濃度ppm標示濃度值，在現(xiàn)場是采用質(zhì)量濃度顯示的分析儀進行標準氣體標定時必須進行室溫的補償，這樣才能消除環(huán)境溫度對氣體質(zhì)量濃度變化對分析儀測量產(chǎn)生的過大偏差。即轉(zhuǎn)換系數(shù)不能是攝氏溫度為0度的常數(shù)，而是該常數(shù)*[273/(273+Tsw)]。這才能使分析儀分析煙氣顯示值反映的是煙氣中污染物質(zhì)的實際含量。

6. 結(jié)束語

加強和細化CEMS系統(tǒng)的現(xiàn)場管理是保證CEMS系統(tǒng)正?？煽窟\行的基礎(chǔ)，同時必須對影響成分分析儀真實反映煙氣中污染成分的含量的其它因素進行詳細分析找出造成偏差的原因，科學的加以改進消除，使CEMS系統(tǒng)能真實測量出煙氣中各污染物的含量為電廠的安全可靠經(jīng)濟運行，為國家污染物排放的總量統(tǒng)計的準確性，為完成國家的節(jié)能減排任務(wù)做好基礎(chǔ)工作。