傅里葉變換紅外光譜(Fourier Transform Infrared Spectroscopy, 簡稱FTIR)技術是一種廣泛應用于環境監測、工業過程控制和科學研究中的多組分氣體分析方法。在鍋爐煙氣排放監測領域,FTIR檢測儀因其高靈敏度、多組分同時檢測和實時在線監測能力,已成為現代煙氣污染物監控的重要工具。
鍋爐在燃燒過程中會產生多種有害氣體,主要包括二氧化硫(SO?)、氮氧化物(NO、NO?)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO?)、氨(NH?)、甲烷(CH?)以及揮發性有機物(VOCs)等。傳統的煙氣分析方法如電化學傳感器、非分散紅外(NDIR)或化學發光法通常只能針對單一或少數幾種氣體進行檢測,難以滿足復雜煙氣成分的全面監測需求。而FTIR技術基于分子對紅外光的特征吸收原理,能夠同時識別和定量多種氣體組分,極大提升了監測效率和準確性。
FTIR檢測儀的工作原理是利用紅外光源照射煙氣樣品,氣體分子在特定波長處吸收紅外輻射,形成吸收光譜“指紋”。儀器通過邁克爾遜干涉儀產生干涉圖,再經傅里葉數學變換將干涉信號轉換為光譜圖,進而根據各氣體的標準吸收譜庫進行比對分析,實現定性和定量檢測。其測量范圍覆蓋中紅外波段(通常為750~4500 cm?¹),可檢測數十種氣體成分,且無需頻繁校準,穩定性高。
在鍋爐煙氣監測應用中,FTIR系統通常采用原位式(in-situ)或抽取式(extractive)兩種安裝方式。原位式將發射和接收單元安裝在煙道兩側,直接對煙氣進行穿煙測量,響應快、維護少,但受煙塵和水汽干擾較大;抽取式則通過高溫采樣探頭將煙氣加熱輸送至氣體池中進行分析,可有效去除顆粒物和水分干擾,測量精度更高,適用于高濕度、高粉塵的復雜工況。
FTIR檢測儀的優勢還包括:寬動態測量范圍、低檢測限(可達ppb級)、非破壞性測量以及良好的長期穩定性。此外,該技術符合國際環保標準(如EPA、EN標準),可用于連續排放監測系統(CEMS),為環保部門和企業提供合規性數據支持。
當然,FTIR技術也存在一定的局限性,如設備成本較高、對操作人員專業要求高、復雜光譜重疊時需依賴高質量的分析軟件等。但隨著算法優化和硬件進步,這些問題正在逐步改善。
綜上所述,鍋爐煙氣FTIR檢測儀憑借其多組分、高精度、實時在線的監測能力,已成為現代工業污染源監管的關鍵設備,對于實現節能減排、提升空氣質量具有重要意義。隨著國家對大氣污染防治要求的不斷提高,FTIR技術在鍋爐、電廠、化工、冶金等領域的應用前景將更加廣闊。