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主流煙氣中氮氧化物檢測

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發(fā)布時間：2025-08-18 12:41:56 更新時間：2025-08-17 12:41:56

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

主流煙氣中氮氧化物檢測：技術(shù)、儀器、方法與標準綜述

隨著工業(yè)排放監(jiān)管日益嚴格，煙氣中氮氧化物（NOx，主要包括一氧化氮NO和二氧化氮NO?）的準確檢測已成為環(huán)境監(jiān)測與污染控制領(lǐng)域的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。氮氧化物不僅是形成光化學(xué)煙霧和酸雨的重要前體物，還對人體呼吸系統(tǒng)具有顯著危害，長期暴露可能誘發(fā)哮喘、支氣管炎等疾病。因此，對燃煤電廠、鋼鐵冶金、水泥制造、化工生產(chǎn)等重點行業(yè)的煙氣排放中NOx濃度進行實時、精準監(jiān)測，已成為環(huán)保執(zhí)法、企業(yè)減排和環(huán)境管理的重要依據(jù)。當前，主流煙氣中氮氧化物檢測技術(shù)已從早期的化學(xué)滴定法發(fā)展為以光學(xué)、電化學(xué)和熱化學(xué)原理為基礎(chǔ)的自動化、智能化分析系統(tǒng)。檢測設(shè)備不僅要求具備高靈敏度、快速響應(yīng)能力，還需滿足復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性與抗干擾性。本文將系統(tǒng)介紹主流煙氣中氮氧化物的檢測項目、核心檢測儀器、常用檢測方法以及國內(nèi)外主要檢測標準，為相關(guān)技術(shù)人員和環(huán)保工作者提供全面參考。

檢測項目概述

煙氣中氮氧化物檢測的核心項目為總氮氧化物（NOx），通常以NO和NO?的總和表示。根據(jù)檢測需求，還可細分以下參數(shù)：

NO濃度（一氧化氮）
NO?濃度（二氧化氮）
NOx濃度（NO + NO?，常折算為NO?當量）
NOx排放速率（單位時間排放量，如kg/h）
NOx排放濃度（mg/m3或ppm，標準干基、20℃、101.325kPa條件下）

在實際應(yīng)用中，部分行業(yè)或排放標準要求同時監(jiān)測NO和NO?的單獨濃度，以便評估氧化還原狀態(tài)及控制效率。

主流檢測儀器

當前主流氮氧化物檢測儀器主要包括以下幾類：

1. 紫外光譜吸收法（UV-DOAS）

基于氮氧化物在紫外波段（200–400 nm）的特征吸收特性，利用差分光學(xué)吸收光譜技術(shù)（DOAS）對煙氣中NO和NO?進行非接觸式測量。該方法具有響應(yīng)快、無損檢測、抗干擾能力強等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于電廠、鍋爐等固定源在線監(jiān)測系統(tǒng)中。

2. 化學(xué)發(fā)光法（Chemiluminescence Detection, CLD）

這是目前最成熟、應(yīng)用最廣泛的NOx檢測技術(shù)。其原理是：NO與臭氧（O?）反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)的NO?*，在返回基態(tài)時釋放光子，通過光電倍增管檢測光強，從而計算NO濃度。若在采樣前將NO?轉(zhuǎn)換為NO（常用鉬催化轉(zhuǎn)化器），即可測得總NOx。CLD法靈敏度高（可達到1 ppb）、線性范圍寬，是國家排放標準推薦的主要方法。

3. 紅外吸收法（NDIR）

基于NO和NO?在中紅外波段（如5.3 μm）的吸收特性，通過測量紅外光的衰減量來推算濃度。該方法適用于連續(xù)監(jiān)測，但對水汽、CO?等干擾氣體較敏感，需配備氣體預(yù)處理系統(tǒng)。

4. 電化學(xué)傳感器法

利用NO或NO?在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的電流信號進行濃度測量。該技術(shù)成本較低、體積小，適用于便攜式檢測儀和短期監(jiān)測，但存在壽命短、易受溫濕度影響等問題，一般不用于長期在線監(jiān)測。

常用檢測方法

根據(jù)國家標準和行業(yè)規(guī)范，煙氣NOx檢測主要采用以下幾種方法：

1. 定點采樣+化學(xué)分析法（如鹽酸萘乙二胺分光光度法）

屬于手工采樣方法，通過抽氣采樣瓶采集煙氣，用吸收液吸收NOx，再通過顯色反應(yīng)生成有色化合物，利用分光光度計測定吸光度。該方法精度高，但耗時長、操作復(fù)雜，適用于監(jiān)督性監(jiān)測或科研分析。

2. 連續(xù)自動監(jiān)測法（CEMS系統(tǒng)）

基于CLD、UV-DOAS或NDIR原理，實現(xiàn)煙氣NOx濃度的連續(xù)、實時監(jiān)測。CEMS系統(tǒng)通常與數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)（DCS）聯(lián)網(wǎng)，可自動記錄、存儲和上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)，滿足環(huán)保部門的遠程監(jiān)管要求。

3. 便攜式檢測儀（PDMS）

適用于現(xiàn)場快速篩查或臨時監(jiān)測，如手持式CLD或電化學(xué)型NOx檢測儀，常用于企業(yè)自查、排放源排查和執(zhí)法檢查。

主要檢測標準

國內(nèi)外針對煙氣中氮氧化物檢測制定了多項法規(guī)與技術(shù)標準，以下是主要參考標準：

中國標準

GB 21527-2014《火電廠煙氣排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》
HJ 75-2017《固定污染源煙氣（SO?、NOx、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》
HJ 76-2017《固定污染源煙氣（SO?、NOx、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測方法》
GB 13223-2011《火電廠大氣污染物排放標準》

上述標準明確要求NOx排放限值（如燃煤電廠一般為100 mg/m3，超低排放為50 mg/m3），并規(guī)定了監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)性能、安裝位置、校準周期和數(shù)據(jù)有效性審核要求。

國際標準

ISO 12039:2018《固定源排放—氮氧化物的測定—化學(xué)發(fā)光法》
EN 14791:2014《固定污染源煙氣中氮氧化物的測定—化學(xué)發(fā)光法》（歐盟標準）
US EPA Method 7E《煙氣中氮氧化物的測定—化學(xué)發(fā)光法》

這些標準為全球范圍內(nèi)的NOx檢測提供了統(tǒng)一技術(shù)框架，促進跨國環(huán)保合作與排放數(shù)據(jù)互認。

結(jié)語

隨著“雙碳”戰(zhàn)略的推進，煙氣中氮氧化物的精準檢測將面臨更高要求。未來，檢測技術(shù)將向智能化、微型化、多參數(shù)集成方向發(fā)展，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)污染源的全生命周期管理。企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身排放特點、監(jiān)測需求和法規(guī)要求，合理選擇檢測儀器與方法，嚴格執(zhí)行國家標準，切實履行減排責任，助力空氣質(zhì)量持續(xù)改善。