利用FIR光譜技術(shù)進(jìn)行煙氣排放中氣態(tài)污染物的在線連續(xù)

利用FTIR光譜技術(shù)進(jìn)行煙氣排放中氣態(tài)污染物的在線連續(xù)監(jiān)測(cè)研究王霞、張東勝（1.北京理工大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京100081；2.北京化工大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，北京100029）摘要：本文對(duì)利用傅立葉變換紅外光譜技術(shù)進(jìn)行煙氣排放中氣態(tài)污染物的在線連續(xù)監(jiān)測(cè)進(jìn)行了初步的研究。采用氣體池分析方法確定了常規(guī)監(jiān)測(cè)氣體的特征吸收波長(zhǎng)。由實(shí)驗(yàn)光譜數(shù)據(jù)估計(jì)了實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)的主要分析波長(zhǎng)范圍、相應(yīng)的采用頻率、在線監(jiān)測(cè)需要的最短程長(zhǎng)。關(guān)鍵詞：FTIR，氣態(tài)污染物，CEMS，在線監(jiān)測(cè)Researchonon-linemonitoringofDissolvedGas-in-OilwithFTIRspectraResearchoncontinuouson-linemonitoringofgaseouscontaminantinemissionusingFTIRspectraWANGXia1ZHANGDongsheng2(1.SchoolofScienceandTechnology,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081;2.SchoolofElectromechanicalEngineering,BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029)Abstract:Initialresearcheswerecompletedtorealizeon-linemonitoringofgaseouscontaminantinemissionusingFTIRspectroscopy.Gascellmethodisusedtodeterminethecharacteristicabsorptionpeaksofeachgas.Fromtheexperimentalspectradata,therangeofanalysiswavelength,thecorrespondingsamplingfrequency倡ra岸ng鐘e荷an員d君th行e作mi倡ni少mu晝m獅op猴ti興ca染l陳le況ng先th谷o沿f輪th纏e達(dá)ga查s屈c(diǎn)e釘ll限a駕re滋e憂st增im沉at醒ed乓.裙Ke與yw朽or位ds換:誼FT蔽IR率,厘ga苗se念ou立s羊co索nt雅am濱in粱an賀t,凳C慎EM烈S,帶o庭n-與li呆ne鈔m拌on顏it蛙or葬in梨g引言糕CE撇MS浪（勾Co予nt武in斧uo更us作E阿mi鐮ss柏io府n伴Mo晨ni能to再ri踏ng辦S忍ys羊te宋m堡：煙飄氣排池放連背續(xù)監(jiān)腦測(cè)系槳統(tǒng)）沉是用揉于實(shí)劈時(shí)湊連續(xù)霸監(jiān)測(cè)睡固定攀式大棵氣污棋染源炒燃燒扎排放媽出廢剩氣中釣煙塵衰（也喚稱顆駝粒物免）、顆氣態(tài)浮污染樸物（躬包括鉗SO急2跪、革NO漆X易、鼓CO箭）的覆濃度棋及其王總量士的儀莖器系茫統(tǒng)掌[1忍]綱。辟CE社MS頁(yè)是隨淚社會(huì)表工業(yè)別化程火度的餃提高袍及人緣類環(huán)祝境意晃識(shí)的稱加強(qiáng)踏而提敢出的顏，它早逐步燃成為毛了環(huán)賓境管妥理的庫(kù)重要摧工具明和手少段。新當(dāng)今馬有各未種原猜理的香氣態(tài)萄污染博物分山析儀代器用融于植CE揮MS蔬，這桿些技廉術(shù)包信括樹[1枕]點(diǎn)：紫廳外和暴紅外諒吸收賤法、道FT稼IR共、劃DO聰AS貴、化刃學(xué)發(fā)膚光和精光聲午光譜奴法（該P(yáng)A朋S迫）等梳。其裝中，華FT撥IR碗是利槳用氣碑體的朽紅外爐特征術(shù)吸收針原理炎，通湊過(guò)干危涉儀原加有瞇限程哨長(zhǎng)的煌傅立晝?nèi)~變?nèi)鄵Q的獲形式既，通芹過(guò)切伴趾和島相位憑校正嘴，借撤助計(jì)基算機(jī)終和快除速算廚法，旺可在磁高通撕量下所不受診雜散挺光影超響迅罩速獲圣得全吼頻段冒的高忍分辨濕率光慰譜，邀用該險(xiǎn)原理享可以縮同時(shí)焦測(cè)量弱多種婚組份坊，被晃美國(guó)讓EP小A雪（駝En默vi殖ro糊nm室en下ta劈l奪Pr儀ot頸ec距ti得on油A散ge籌nc玩y椅）認(rèn)手定為骨氣態(tài)構(gòu)污染慨物慌CE帆MS件分析閣新方噴法咳[2效]甜，在盈國(guó)內(nèi)弊還尚循無(wú)應(yīng)肆用。斜采用蕉FT敲IR示光譜侍儀測(cè)稻量氣芳體吸用收光缺譜時(shí)脆一般拴有三淘種取疤樣方茂法隸[3活]慨：氣毀體池輸法、厘太陽(yáng)蝴光源擾法和姻開放給光路玻法。爬太陽(yáng)蘋光源夾法采炕用太各陽(yáng)作旁為輻桃射光圍源，非適用聰于野毯外現(xiàn)懷場(chǎng)測(cè)渾量，鹿一般今用于盼大氣枕監(jiān)測(cè)制。扇開放謠光路問(wèn)法由仿于難場(chǎng)以測(cè)防量背病景光它譜而絕很少壯用于圖定量聞分析棍。氣均體池犁法一藥般在元實(shí)驗(yàn)嘩室使朋用，定先在天氣體隙池中所通入仔不吸蛇收紅喚外輻琴射的看高純鉤氮?dú)夥澹瑴y(cè)胸得背版景吸山收，佳再將璃通過(guò)紗去濕艷除塵之等處此理的俗樣品普。氣倚送入脹氣體謎池，副測(cè)得緞樣品色的光億譜。所將樣丟品光圓譜和箭背景典光譜頭通過(guò)純適當(dāng)逝的運(yùn)朱算即深得到慶氣體余的吸戚收光皆譜。幣1蕩王霞巾（峽19根72萌-顧），訊女，翼副教害授，奴E-性ma頓il恨:憑an圓ge邁l埋ni園un遙iu扇@b于it直.e藏du句.c熔n聲2狹張東天勝（喝19績(jī)68爸-壞），嘴男，腔副教雄授，天E-吸ma券il抽:叼zd妄s6洋8@碧vi祖p.界si珠na肆.c采om乎本文獅將在易氣體愧池分檢析方顧法的用基礎(chǔ)理上，手初步冶探討蝶利用置FT膨IR乘叔光譜蹄技術(shù)吩進(jìn)行石煙氣朵排放殘中氣叨態(tài)符污染喜物的坦在線潮連續(xù)獨(dú)監(jiān)測(cè)崖。爹1.鄙馬氣體酒紅外足光譜閃檢測(cè)憑原理確氣體糾對(duì)紅啟外輻惠射的膽吸收末遵循鄰La刷mb略er廊t-麥Be沙er滋定律側(cè)[3夕]蟻：協(xié)(1霸)讀式中箭，末兵Φ錄(繳λ稀)塞中為呈入射沃光通膚量；聯(lián)Φ回(除λ墓)拋透射由光通她量；泥L為注光程漫長(zhǎng)；芬C吸館收脈氣體贈(zèng)的濃兵度；螞k密(歡λ暴)佩為外收截耳面（仆cm菜2防.g隱-1鞋），鋤即每田克吸肌收氣戶體的汁吸收便系數(shù)愚，是果波長(zhǎng)著λ閉的函奉數(shù)日2.乎僑實(shí)驗(yàn)廳根據(jù)冊(cè)美國(guó)蔽EP洋A檔標(biāo)準(zhǔn)恒[4既]導(dǎo)，大做氣污游染源竿排放譜的煙靈氣中銀需要禾在線漁實(shí)時(shí)志監(jiān)測(cè)餃的主泳要?dú)饧o(jì)態(tài)污栽染物舅有：芳二氧姿化硫怨（香SO綁2馳）、奉一氧讀化氮姓（疤CO山）、壤二氧咸化氮絡(luò)（突C追O塵2寸）、片一氧召化碳紛（畢NO睬）、礦二氧尸化碳驚（煙NO富2庫(kù)）、贊氨氣混（扭NH撥3鉛）、甜氯化葛氫（好HC較l污）、也氟化她氫（漁HF散）等月。誦利用聲清華貢大學(xué)英熱能吃工程則系燃更燒分救析實(shí)茫驗(yàn)室闖的傅鏡立葉生紅外經(jīng)光譜準(zhǔn)儀（色Pe推rk田in伙E簡(jiǎn)lm添er但S捉pe帶ct科ru膽m筋GX什，美貨國(guó)紅蘆外分劫析儀克器公悲司制奇造）勢(shì)，測(cè)摔試了詞各種能不同蛙濃度縣的振SO險(xiǎn)2祝、圓NO弦、摧NO虎2糞、音CO論、拾CO迷2稱的特色征紅率外光占譜圖弟。乳實(shí)驗(yàn)敢儀器罪的主腿要參衫數(shù)為騙：昨DT奏GS故探測(cè)矮器；臟掃描參速度嘩為久0.悉05脾m/填s給，分薯辨率赴為貢4c羞m-扎1劫，光況譜掃彈描范像圍為晌40騙00呢~4乒00淘cm蛙-1渠，分投析腔撲為親2.省4m虎超微拌型長(zhǎng)楊程氣桐體池緊（扁10幸0m妥l艱體積掏，渴24正尸次反罵射，箏10走遲年谷自校壟準(zhǔn)）肢。極實(shí)驗(yàn)攻用標(biāo)海氣（勢(shì)國(guó)家節(jié)環(huán)保學(xué)局制賀）：偽20著0p固pm建NO正；養(yǎng)18盯0p肆p搬；杰mN阿O2價(jià)；鳳9.垃42腰±彈0.愧1%葉CO遷2花，混暮合氣伶體敘0p傍pm赴SO病2萄，韻10沖%C綠O2逢，狂20傘0p巾pm誰(shuí)CO松，狀10辯0p錘pm弱NO喇）。怨使用頓16雁暑次掃尚描平求均，羊采用跡高純予氮?dú)饩腥〉茂煴尘芭拦庾V總，測(cè)燙得光宣譜圖米如圖逮1叫所示稅，各典氣體冊(cè)的特恥征光螺譜結(jié)膝果如蘿表凱3忠所示籍。螺(d隨)幼CO典2紐實(shí)測(cè)制光譜瘋曲護(hù)按將叼迅（綱e）連混合戚氣體鐮實(shí)測(cè)榜光譜澡曲線駛暖扮吃(f敘)翁實(shí)測(cè)散空氣樓光譜含曲線廈氣體耳濃度西pp劃m孩特征蓄吸收捏率怖峰值咸波長(zhǎng)傾（c趟m嫁-1先）（蒙峰值陰透過(guò)泰率%總）船交叉美干擾跑氣體緞與標(biāo)喜準(zhǔn)圖瓶吻合澆情況日二氧地化硫嫁SO落2冷20講0悟14耗01吹-1螞30元4專（強(qiáng)來(lái)吸收參帶）悄13態(tài)73質(zhì).4扭5/飄(3映1.標(biāo)6)換;昆13閉47串.7愚0/售(3逆9.娃8)完水蒸昆氣師（夫輕微直）些吻合臣12倍29堤-1燦07槍1亮（強(qiáng)鹿吸收朗帶）煙11繭65紅.0香8/速(9底1.悄1)才;耀11曠36禍.4塑9/牧(9輕2.稠2)號(hào)吻合新25槍23虧-2蘿46獲1只（強(qiáng)濱吸收顏帶）包25射11招.1橋3/千(9鹽7.掙2)廊;怖24僻8洋5.歡47輝/(愈97努.8刪)窄吻合漁一氧幟化氮苦NO喊20趨0季19奏65叫-1擾76吃2仁（強(qiáng)教吸收爸帶）罩19蛋06隆.6多3/織(8老7.蛙5)紅;昆18挪44息.1顯3/權(quán)(8鋸8.持8)釀水蒸避氣應(yīng)CO離2修弱吸剖收詠吻合優(yōu)37畏94共-3原65癥3趨（強(qiáng)啄吸收桑帶）驢37堅(jiān)49爛.4柏2/漸(9名9.匙3)尼;蜂36掘89口.4夢(mèng)1/象(9惡9.似4)升水蒸逐氣昏吻合貓二氧漆化氮括NO苗2輛18半0繼16懷58吃-1妻54濃9曠（強(qiáng)帥吸收扣帶）尊16要28殲.1寧8/熄(4脹9.綢8)農(nóng);驚16示00拼.7瑞2/踩(5互9.便0)堤水蒸珍氣測(cè)（療輕微劑）奮吻合擋29貌33捆-2廳85蟻4貫（強(qiáng)糞吸收身帶）晝29捧17劃.8疾5/贈(zèng)(9團(tuán)5.威7)間;順28箱91打.4愁2/架(9琴7.事2)掌吻合宵一氧磚化碳嚷CO嫂20郵0帝22羽44村-2茄01疤7崖（強(qiáng)筑吸收兵帶）脹21集73召.2茄3/促(8旨6.墳4)所;躬21隸23悼.1釋5/矩(8詢7.使8)再CO威2馳吻合耗23咽78涼-2應(yīng)30桐8轎（強(qiáng)域吸收誓帶）炭CO領(lǐng)22付39騎0-補(bǔ)22猜55減帶重?cái)’B，屬測(cè)不橫出吸史收兵CO昏弱吸傲收帶僚吻合份二氧懷化碳惹CO怖2挎9．廊42聚%腹23錯(cuò)90蜻-2煩25芝5昏（強(qiáng)員吸收降帶）宵23夠79虎.6手4/博(0撓.8搖);濟(jì)2弱30枕0.竹35此/(恥0.搖8)環(huán)水蒸籃氣傲吻合蓬36趁40懼-3迎58匙0（芳強(qiáng)吸虜收帶拌）例37甲27唉.9蹄6/斃(2養(yǎng).5部);釀37求07娛.8辟5/督(6收.9錫)告吻合款37崇54斧-3跨96飾0登（強(qiáng)裳吸收跟帶）湯36酒25載.1擁6/紋8.東9)猶;漏35吸95檢.6補(bǔ)0/偵(1痛1.晉9)滋水蒸錫氣基吻合棟圖貝1科實(shí)測(cè)童CE打MS狗壯常規(guī)煎監(jiān)測(cè)凡氣體地光譜答圖抵3.午吹結(jié)論蔑（肚1盜）由源圖泳1(徹a)翁水的伐特征箏吸收潑譜可皺見，晃在粗11叼80肅cm情-1炊-件1梁-1獅~襯40陡濱–1翻~例22刺00床c含m長(zhǎng)、愚33況00巖cm茂0帖0劑cm樂椅兩臭個(gè)區(qū)紡域，陪水的中吸收磁非常路強(qiáng)烈侵，其趣譜峰值主要熊包括算明銳左的尖叉峰，滑峰間傾距約剪在叼5.察0c累m店左右逼，但壤各衰明銳貍的尖每峰之顯間可饅能間廣隔較離大，罩也可引能存碑在小猜尖峰貓。帝（讓2積）在柿實(shí)際妻測(cè)量耗中，軍由于淡待測(cè)內(nèi)分析士氣體禁中含挨有空柳氣，恭輸出鐵結(jié)果培應(yīng)去被除空倉(cāng)氣中屯CO貝2怒、秋CO郊、吩NO蝴2杰、州NO舍、會(huì)SO嗎2符、屬H顫2佳O查濃度陜，但歲是空殼氣中盡CO雞2啟、筒CO襖、譽(yù)NO峰2市、約NO鋸、裕SO袖2認(rèn)、侄H喚2斃O輛濃度凝是未測(cè)知的綿，捷因此憲應(yīng)采睡用空賤氣標(biāo)給定法惡，圖群1(輕f)理為實(shí)請(qǐng)驗(yàn)中研實(shí)測(cè)帶背景虜標(biāo)定船光譜錄。業(yè)（量3翠）由欺于米SO衫2旁、沉NO嗎慎和水如蒸氣溝之間豪存在鋼交叉戴干擾竿，食CO貫破和鑼CO團(tuán)2湯之間隱存在兔交叉角干擾紹，為報(bào)了盡薄量減快小交座叉干侮擾的翼影響倍，測(cè)字量中建特征奴波長(zhǎng)犁應(yīng)選懶擇影宜響較誓小的蜂波長(zhǎng)集點(diǎn)，砌而不架一定吊是峰言值波體長(zhǎng)，何根據(jù)烏實(shí)驗(yàn)劍光譜味數(shù)據(jù)劣選取碑的各救待分歪析氣保體測(cè)疊量特燙征波隱長(zhǎng)分晌別為若：聽SO鍋2擇干——鑰7.斃42悲±茄0.每02腐朽μ孝m畏；燃μ拐m躁8.展75系±遇0.敢02下魯μ止m旦；貢3.袋96畜±照0.卡05免福NO應(yīng)確——雅5.符26鋪±歇0.司03躺揮μ倆m走NO勞2倉(cāng)——史6.添24之±光0.被03斜層μ歡m犯；料3.倚45睬±討0.括03判訓(xùn)μ故m講CO喚許——喇4.后65渣±驅(qū)0.盆01逝9芽μ驚m皺C(jī)O書2蓄——摩4.訴26盒±陣0.兇01累8捷μ受m笑；缸2.斬7氏±嶼0.思03志演μ據(jù)m綁H庸2營(yíng)O賴——諸2.括59棉±秤0.么03科南μ艇m晚；角6.匠63惹±洞0.芬03先擊μ壘m清；駱（纏4攻）當(dāng)找使用狂計(jì)算債機(jī)采吼集數(shù)古據(jù)點(diǎn)盟時(shí)，機(jī)根據(jù)揮Ny劈qu權(quán)is歉t奸取樣洲理論株，為駁了不煉失真亮地保世持干曾涉圖稱信窄息，鏈必須租以兩室倍于擦干涉唐圖最米大頻皂率寬左度的緒頻率賽來(lái)采慈樣。推波數(shù)閱范圍欲為重σ忌ma遍x岔.眼σ雨mi帝n肅的復(fù)困色光治，經(jīng)偵干涉墻儀后咬，被耗干涉閣調(diào)制拉的頻愁率寬盆度為章，這陡里殃v大為干患涉儀兄的掃極描速縮率，并則采煌樣頻物率為瓣張?zhí)盥蛏俪ɡO耗根據(jù)騾實(shí)驗(yàn)特光譜文數(shù)據(jù)辟，實(shí)斷際系脈統(tǒng)中油可選吳擇測(cè)僻量波殲數(shù)范窩圍依34趟00婆cm愈-1蟻~7尤20市cm臨-1菌的光滾譜，桑可設(shè)券v雖=訪0.千05級(jí)cm笑/s徐~0藝.4造cm慢/s套時(shí)，阿F楚=幕53筍6H高z齡~周42肝88靈Hz尿。若（出5刃）由仗于待婚分析幅氣體眾及水連的特槍征峰毫的實(shí)悲際寬妹度很逮窄（末大部半分都百小于獸1c預(yù)m撒-1屆），檢所以筒使用濁中等商分辨兼率光烈譜儀賢器不路能得謎到譜悼線的惕真正蚊外形絮，考完慮到糾在線哪儀器遇的經(jīng)忌濟(jì)性侍原則端和可磨實(shí)現(xiàn)哀原板則，項(xiàng)定量附將在久分辨拴率不齊足的咳情況電下進(jìn)贏行。孕此時(shí)塘，譜艇峰高搬度與佳濃度哭的線幕性關(guān)狠系不貫再成汁立。孩為了襲避免狠因分屆辨率客不足性導(dǎo)致董的對(duì)耽吸光序度定趙律的后偏差革以及窮由于哪壓強(qiáng)索的微激弱起宅伏所恭產(chǎn)生耍的影播響，倒應(yīng)選取吸拆當(dāng)氣搬體濃病度較罷小時(shí)聚，可鬧以增形加光沒程以賣獲得終足夠挽的可役測(cè)量調(diào)的吸積光度毫，對(duì)紹于相初同的脆儀器孤，如濾果光堪程長(zhǎng)懸為俊L略1陵時(shí)其蘿最低供可探絞測(cè)濃鼠度程弓長(zhǎng)為路：疏光度牙譜峰澇下的糠面積嘉作為蓋定量敞特征根。跟（寫6幕）最嫁短光拍程長(zhǎng)奉的確熱定似為塞C隊(duì)1淋，則蜘測(cè)量打濃度恒為授C漿2主的氣掘體需斯要的負(fù)最短讀光程罩長(zhǎng)為楊：近一般匙來(lái)講凝，要營(yíng)直接統(tǒng)測(cè)量淘一臺(tái)億光譜錢儀器醉的最蜘低可缸探測(cè)皆濃度竿非常謎困難洞?，F(xiàn)稍嘗試驕通過(guò)例所測(cè)憶得的休已知貼濃度壞為臂C灑的氣惰體光痛譜來(lái)封推算筑它。臂假定可在譜果儀參球數(shù)相殺同的墳情況斷下，兔在最搭低探斧測(cè)限肯C幸ml匆附近績(jī)的信因噪比屑S逼/溝N脫不變賺，有島(3賢)介如果叮光程萬(wàn)長(zhǎng)為凍L館時(shí)測(cè)御得了斃已知后濃度昂為古C駱的光篩譜，示其特嘆征吸協(xié)收峰洞高為釋H紙S匆，而毒其附屑近的組平均蔽噪聲的為錦H遮N寶，那石么要護(hù)探測(cè)坦低最報(bào)低可霸探測(cè)臺(tái)濃度怖C槍0岔所需拍要的懲最短尤光程披L卡S倍為：膀悄巖綁輪其中嗚，準(zhǔn)夾確的確平均嚼噪聲敏幅度蘇H疼N增可由促光譜渠軟件藏在選難定區(qū)引域內(nèi)浪求取辛噪聲柄的均緞方根顫得到剪。死由混小合氣線體實(shí)編驗(yàn)可卡以看餐出，規(guī)CO味仰和坦NO腫湖在其侍強(qiáng)吸圓收帶媽內(nèi)的轎吸收界較弱認(rèn)，所稿以氣喬室長(zhǎng)毒度的忌選熊擇應(yīng)赤根據(jù)應(yīng)這兩之種氣翅體的踏最低折探測(cè)墓限來(lái)攔確定熱。哥對(duì)于淡NO憐，公篇式撲4歲中各稈參量從分別能為：叫C貴=2丹00講pp武m套，愈C舌0拌=1江pp與m姿，慨H立N普=0蓄.0血03雨，懲H沈S圈=0專.0鬧58照2畏，胸L=奶20嘉