红外光谱样品处理系统在环境监测在线分析技术中的应用

（1）系统组成

上面介绍了傅里叶变换红外光谱技术，要将其应用到垃圾焚烧监测领域，需要考虑采样、样品传输和处理等问题。FTIR系统主要包括：采样探头、样品处理单元和分析仪表3部分，如图6.18所示。

图6.18　FTIR系统原理图

采样探头由取样管、过滤器、加热器等组成，采样探头内置过滤器过滤烟气中的烟尘（一次过滤），取样探头恒温在180±2℃的范围内，避免烟气中的水分冷凝和未知高沸点化合物凝固。采样管线为带护套加热取样管，内置Teflon或PFA耐高温和耐腐蚀氟塑料管（最高承受温度为260℃），管内温度控制在180℃。

样品处理单元包括抽气泵、过滤器等。过滤器的主要作用是对烟气进行二次过滤，去除超细粉尘。进入分析仪表前的所有部分都要加热，防止烟气冷凝和腐蚀管路。

分析仪表的气体室要加热到180℃。配备零气系统，以供系统调零和吹扫气体室使用。零气进入系统前要先加热，防止在吹扫过程中造成系统温度降低。

（2）系统特点

FTIR系统用于垃圾焚烧监测具有如下优点：(www.xing528.com)

①宽谱分析、测量组分多，可以分析50多个组分。就垃圾焚烧烟气监测而言，分析SO2、NO、NO2、N2O、CO、CO2、HCl、HF、HCN、NH3、CH4、H2O，共12个组分。只要补充软件，还可以增加其他测量组分。

②湿法分析。系统全部处于180℃高温下运转，没有水分冷凝引起的分析偏差和分析系统的腐蚀，不会因高沸点未知物凝固积累造成分析系统的堵塞。

③较宽的动态测量范围和较低的检测限。在垃圾焚烧烟气中，某些组分的浓度有时很高，如H2O的浓度高达40% V，CO2浓度高达20% V，但HCl和HF的浓度一般只有10～30 mg/m3，其量程比超过104，其他分析方法没有这么宽的动态测量范围，很难满足这种要求。

④分析系统校准高度自动化，只用纯N2气体进行零点自动校准，不需要灵敏度校准就可以长期保持±2%的检测精度，改变了以往分析系统依赖标准气的陈旧模式，大大降低了运行成本。此外，克服了某些低浓度标准气（如HCl、H2O等）难以保证应有的精确度和存贮的问题。

（3）应用情况

目前傅里叶变换红外光谱系统在垃圾焚烧监测领域已经得到了应用。能够提供此类产品的厂家包括：GasMet、SICK、Thermo、ABB和FPI等，应用较多的是GasMet和ABB的产品。

国内已有重庆同兴垃圾焚烧发电厂、深能源深圳宝安垃圾焚烧发电厂、广东顺德垃圾焚烧发电厂、广州李坑垃圾焚烧电厂、福建福州红庙岭垃圾焚烧发电厂、江苏宜兴垃圾焚烧发电厂等企业先后共引进几十套FTIR系统，多数已投入运行且运行稳定，监测项目主要为HCl、SO2、NOx、CO、HF、H2O、O2、烟尘、流量，处理量为600～1 200 t/d。其中已投入运行的监测装置均已通过环保验收并在应用中取得了良好的效果，获得用户好评。这些垃圾焚烧发电厂大都引进国外的先进设备或技术，执行欧洲的烟气排放标准，对烟气监测的要求很高。FTIR系统的引进，对我国垃圾焚烧发电事业起到了良好的推动作用。