對於CEMS煙氣量測項目: NOx 氮氧化物,在連續分析檢測原理上有可分別真實量測 NO 及 NO2 的分析儀有:
(1) UV 吸收光譜法;(2) GFC IR 吸收法。此兩種檢測方法不需要將煙氣 NO2 轉換為 NO 氣體。
- 但CEMS普遍常用穩定度較高的連續分析NOx 污染物的儀器為 (1) IR 吸收光譜法及(2)化學螢光法(CLD) 。
- 此兩種方法是需要將NO2 轉換為 NO。
- CLD分析儀內建一組NOx 轉換器將 NO2→NO,此時煙氣已全為 NO,經臭氧 O3 將 NO 再轉成 NO2,
- 再利用UV 激發成 NO2*激態,NO2*激態回歸 NO2 穩態時發散出的 螢光強度被光電倍增管(PMT)檢測出。
- CLD分析儀在NOx 轉換器上下游切換作動下可顯示 NO、NO2、NOx分別量測值。
- NO2 在 IR 光譜 2um~12um 範圍內吸收強度很弱,因此通用型 IR 吸收光譜需要將NO2 轉換為 NO,代表煙氣中總氮氧化物濃度。
- 而此抽取式乾基分析的 CEMS 系統使用外掛式 NOx 轉換器。如下圖(1) 模組式 NOx 轉換器。圖(2) 機架式 NOx 轉換器。
- 在一般燃燒排放的煙氣中 NO2 佔的比例約 5~10%。若 NOx 為 100ppm 其中 NO2 只有 5~10ppm 濃度。
- NOx 轉換效率若維持 95%,則 NOx 僅有 0.5ppm 誤差。
- 但是,若是 NO2 在煙氣中比例偏高之場合,如高溫熔爐、熱軋加熱爐及利用 O3 DeNOx 脫硝製程,
- 則NOx 轉換器就需放更多的注意力,確保CEMS 的完整性。
NOx 轉換器內有轉換介質。市售常見有兩種介質。
一、轉換材料:碳 Carbon
- 這種轉換Carbon 材料適用於無氣溶膠和低硫測量氣體的轉換。
- 典型應用包括來 燃燒煙氣和柴油發動機的排放氣體。
- 這種轉換會產生少量的 CO 氣體。
- 因此,任何含有 CO 測量,都應在轉換器上游單獨流體中量測。
- 這種轉換器須要有 O2 濃度 2%以上才能確保工作,操作溫度在 400℃。
轉換式:NO2+C→NO+CO
2NO+C→2NO+CO2
二、轉換材料:金屬鉬
- 金屬鉬填充劑的轉換不會有 CO 的形成。因此,可以在轉換器下游安裝 CO分析儀。轉換器工作溫度:380℃,是較常用的材料。
轉換式: 3NO2+Mo→3NO+MoO3
- 轉換器內之轉換材料是屬於一種耗材,壽命的長短是由
- (1)煙氣 NO2 的濃度,
- (2)通過的煙氣流量,
- (3)填充劑容量大小來決定。
- 所以轉換器規格上需定出多少ppm 濃度*時間長度@流率下。
- 如圖(一) 的轉換劑壽命 120ppm*月@0.3L/min。
- 圖(二)的轉換劑壽命 1338ppm*月@0.5L/min。
- 兩者的壽命相差 15 倍左右,價格相差 3 倍。所以,選購 NOx 轉換器應依 CEMS 的場所、NO2 濃度比例、維護成本來為考量因素。