龚国汉

(1龙岩市产品质量检验所,福建 龙岩 364000)

(2国家空气污染治理设备产品质量监督检验中心(福建)，福建 龙岩 364000)

烟气脱硫设备脱硫效率测定的不确定度评估

龚国汉1,2

(1龙岩市产品质量检验所,福建 龙岩 364000)

(2国家空气污染治理设备产品质量监督检验中心(福建)，福建 龙岩 364000)

根据不确定度评定的相关规则与标准，对烟气脱硫设备脱硫效率测定不确定度的来源进行了识别，对各不确定度分量进行了计算、合成和评估。结果表明：脱硫效率测定的不确定度可达到较大值，在实际应用中应予以重视；脱硫效率本身的大小对不确定度的影响较大，仪器示值误差和脱硫设备进、出口烟气流量测定误差对不确定度的影响也较大，在实际测定中，可采取相应措施减小不确定度。

烟气脱硫设备；脱硫效率；不确定度

1 引言

《检测和校准实验室能力的通用要求》规定[1]，检测实验室应具有并应用评定测量不确定度的程序。在评定测量不确定度时，对给定条件下的所有重要不确定度分量，均应采用适当的分析方法加以考虑。

脱硫效率是烟气脱硫设备最为重要的性能指标，脱硫效率的高低，直接关系到设备出口二氧化硫(SO2)浓度能否达到排放要求。《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》要求脱硫效率＞90%[2]；《环境保护产品技术要求 湿式烟气脱硫除尘装置》[3]，要求Ⅰ类产品脱硫效率＞30%，Ⅱ类＞80%；《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》[4]，要求设计脱硫效率不宜＜80%或90%。在很多烟气脱硫设备生产、使用方签订的技术协议中，也明确议定脱硫效率保证值。因此，脱硫效率的准确测定，对于鉴定、仲裁烟气脱硫设备质量，规范产品市场，促进生产企业间公平竞争以及行业健康、有序发展，具有重要意义。因此，对烟气脱硫设备脱硫效率测定的不确定度进行系统、全面地评估十分必要。

文中根据不确定度评定的相关规则和标准[5-9]，对烟气脱硫设备脱硫效率测定不确定度的来源进行分析，对各不确定度分量进行计算、评估和合成，筛选出影响烟气脱硫设备脱硫效率测定不确定度的主要因素，并用于指导实际测定过程，以尽可能减少脱硫效率测定不确定度。

2 测定方法概述

2.1 方法、原理

目前烟气脱硫设备脱硫效率的测定，二氧化硫(SO2)采样采用《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》[10]，SO2测定普遍采用《固定污染源排气中二氧化硫的测定 定电位电解法》[11]。定电位电解法原理：烟气中的SO2通过扩散通过传感器渗透膜，进入电解槽，在恒电位工作电极上发生氧化反应，由此产生的极限扩散电流大小与SO2浓度成正比。

2.2 测定过程简述

选取采样位置，根据烟气管道的形状、尺寸，确定采样点数及各采样孔位置；采用自动烟尘测试仪测定烟气流量；采用便携式烟气分析仪测定SO2浓度；计算得到脱硫效率。

3 不确定度评估的数学模型建立

脱硫效率计算：

其中：

4 不确定度的来源识别

根据公式（1），脱硫效率测定的不确定度来源：（1）烟气脱硫设备进、出口烟气流量测定的不确定度；（2）烟气脱硫设备进、出口烟气SO2浓度测定的不确定度。以上来源均不相关。

5 不确定度的计算和评估

5.1 不确定度的计算

根据公式（1），且各输入量间各不相关，可知脱硫效率的不确定度：

经上述简化后，脱硫效率的相对不确定度与：（1）烟气脱硫设备进、出口烟气SO2浓度测定的相对不确定度；（2）烟气脱硫设备进、出口烟气流量测定的相对不确定度等4个参数有关。

5.2 不确定度分量计算

（1）烟气脱硫设备进、出口烟气SO2浓度测定的相对不确定度

烟气SO2浓度测定的相对不确定度来源：测量重复性(包括工况稳定性)、标准气体浓度不确定度、仪器示值误差、仪器分辨率[11-16]。其中，测量重复性采用A类评定为相同工况条件下，作n=10次独立重复测量，大量实测数据显示，相对标准偏差约在5%以内；标准气体浓度不确定度依据其标准物质证书，作B类评定，通常相对不确定度2%；仪器示值误差依据便携式烟气分析仪说明书中的技术指标，采用B类评定，通常最大允许示值误差±5%；烟气分析仪SO2分辨率3mg/m3，按均匀分布，作B类评定，半宽约1%。计算结果见表1。

表1 烟气脱硫设备进、出口烟气SO2浓度测定的相对不确定度来源

烟气脱硫设备进、出口烟气SO2浓度测定的不确定度：

（2）烟气脱硫设备进、出口烟气流量测定的相对不确定度

通常自动烟尘测试仪流速测定的相对不确定度半宽为5%，则烟气脱硫设备进、出口流量测定的相对不确定度也为5%，为均匀分布，相对标准不确定度为：

5.3 不确定度合成

根据公式（3），可知：

因此，合成的相对不确定度随脱硫效率本身大小变化而变化。假设则扩展相对不确定度及扩展不确定度：

结果报出：

在此情况下，脱硫效率测定的扩展不确定度可达2.6%，在实际应用中，尤其对于脱硫设备产品质量的鉴定、仲裁，应予以充分重视、考虑。其中，仪器示值误差和脱硫设备进、出口烟气流量测定不确定度的贡献较大，仪器分辨率对不确定度的贡献较小。因此，在实际测定中，尽可能选用仪器示值误差较小的SO2测定仪，以及烟气流量测定精密的烟尘测试仪，可减少脱硫效率测定的不确定度。

5.4 不确定度评估

图1 扩展不确定度随脱硫效率的变化

图2 扩展相对不确定度随脱硫效率的变化

6 结论

（1）根据不确定度评定的相关规则和标准，对烟气脱硫设备脱硫效率测定不确定度的来源进行了分析，对各不确定度分量进行计算、评估和合成。

（2）在不确定度的评估过程中，发现脱硫效率本身的大小对不确定度的影响较大，扩展不确定度，随脱硫效率的增大呈线性下降，扩展相对不确定度随脱硫效率的增大呈非线性下降。仪器示值误差和脱硫设备进、出口流烟气量测定误差对不确定度的影响也较大。在实际测定过程中，尽可能选用仪器示值误差较小的SO2测定仪，以及烟气流量测定精密的烟尘测试仪，可减少脱硫效率测定的不确定度。

[1]中国合格评定国家认可委员会.CNAS-CL01：2006检测和校准实验室能力认可准则[S].北京：中国计量出版社.

[2]国家发展与改革委员会. DL/T 5196-2004火力发电厂烟气脱硫设计技术规程[S].北京：中国标准出版社.

[3]国家环境保护总局.HJ/T 288-2006环境保护产品技术要求 湿式烟气脱硫除尘装置[S].北京：中国标准出版社.

[4]环境保护部.HJ 462-2009工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范[S].北京：中国标准出版社.

[5]中国合格评定国家认可委员会. CNAS-GL06：2006化学分析不确定度的评估指南[S].北京：中国计量出版社.

[6]中国合格评定国家认可委员会.CNAS-GL05：2011测量不确定度要求的实施指南[S].北京:中国计量出版社.

[7]中国合格评定国家认可委员会. CNAS-CL07：2011测量不确定度的要求(2011年第二次修订)[S].北京：中国计量出版社.

[8]国家质量监督检验检疫总局.JJF 1059.1-2012测量不确定度评定与表示技术规范[S].北京：中国质检出版社.

[9]国家质量监督检验检疫总局.JJF 1135-2005化学分析测量不确定度评定[S]. 北京：中国质检出版社.

[10]国家环境保护总局. GB/T 16157-1996固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法[S].北京：中国标准出版社.

[11]国家环境保护总局. HJ/T 57-2000固定污染源排气中二氧化硫的测定 定电位电解法[S].北京：中国标准出版社.

[12]周伟斌．定电位电解法测定固定污染源中二氧化硫的不确定度[J].广东化工，2013，40(10)：135-136.

[13]沈蔚,周觅,夏纯洁,李海涛,沈琴芳.定电位电解法测定烟气中二氧化硫不确定度的评定[J].化工管理2014,7：60-62.

[14]任佶,许成君,梁莉,王芳,刘秀.固定源排气中二氧化硫测量不确定度评定[J].油气田环境保护,2015,25(3)：38-40.

[15]白昕.固定源烟气中二氧化硫测量不确定度的评定[J]. 化学工程师,2013,8：40-42.

[16]王洪光,杨洁,王国平.烟气中二氧化硫测量不确定度的评定[J].仪器仪表与分析监测,2007,4：42-44.

Evaluation of Uncertainty in Measurement of Flue Gas Desulphurization Ef ficiency

GONG Guo-Han1,2
(1 Longyan Institute of Quality Inspection for Products,Longyan 364000,Fujian,China)
(2 National Institute of Quality Supervision and Inspection for Air Pollution Control Equipments(Fujian),Fujian Province,Longyan 364000,Fujian,China)

Based on the criteria of the evaluation of uncertainty,the sources of the uncertainty in measurement of the flue gas desulphurization ef ficiency was identi fied,and each component was calculated,synthesized,and evaluated. The result showed that the uncertainty could be a large value,so it should be concerned in practical application. The value of desulphurization ef ficiency itself most affected the uncertainty. The indication error of flue gas SO2 analyzer and the flow measurement error of flue gas for the equipment inlet or outlet,also affected the uncertainty,appropriate method could be conducted to reduce this affection in measurement.

Flue gas desulphurization equipment; Desulphurization ef ficiency; Uncertainty

2017-03-13

龚国汉，男，龙岩市产品质量检验所，工程师