CN105352784A - 一种测试湿法脱硫净烟气中so3酸雾浓度的采样方法及装置 - Google Patents

一种测试湿法脱硫净烟气中so3酸雾浓度的采样方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法及装置，由加热采样枪、螺旋冷凝管、膜装置、烟气采样器组成；其方法为由加热采样枪等速采集脱硫净烟气，加热温度控制在酸露点以上，凝结在颗粒物表面的SO3及烟气中细小SO3酸雾转化为气态SO3，并由放置于采样枪中的滤筒去除烟气中颗粒物；然后随烟气进入后续螺旋冷凝管，烟温降至酸雾点以下，气态SO3凝结转化为SO3酸雾液滴，大部分由螺旋冷凝管捕集，少数随烟气进入后续膜装置进行捕集；最后由碱性溶液洗涤收集由螺旋冷凝管、膜捕集的SO3酸雾并将其转化为SO4 2-，用于后续分析测定。本发明可实现SO3酸雾的高效捕集，并可消除烟气中颗粒物、SO2的干扰。

Description

一种测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法及装置
一、技术领域
本发明涉及燃煤烟气中SO3的分离与捕集，具体涉及脱硫净烟气加热及冷凝后，采用分离膜高效分离烟气中SO3酸雾冷凝液，利用0.5～1％NaOH溶液洗涤将SO3酸雾转化为液相中稳定态SO4 2-进行分析的测定脱硫净烟气中SO3酸雾的方法和装置。
二、背景技术
脱硫净烟气中SO3以SO3酸雾的形式通过烟囱排放，造成管路、设备及烟囱腐蚀以及排烟透明度下降，已引起广泛关注，准确测定脱硫净烟气中SO3酸雾含量是控制其排放的基本条件。
控制冷凝法是目前被认为测定电厂低浓度SO3/H2SO4最精准的方法：采用加热采样枪采集烟道中烟气，利用蛇形冷凝管离心力作用，收集冷凝后SO3酸雾液滴。由于SO3酸雾液滴主要为亚微米级颗粒物，冷凝温度，蛇形冷凝管设计参数等对SO3酸雾采集效率具有重要影响，不同测试条件下，该方法测试精确度不高，误差一般较大。异丙醇吸收法采用80％异丙醇溶液置于0℃冰浴中，吸收烟气中SO3并防止SO2氧化影响SO3测定，吸收法可高效捕集烟气中SO3，但由于SO2在异丙醇溶液中的溶解，该测量方法具有较大测试误差，同时检测下限较高，针对脱硫净烟气中低浓度SO3酸雾浓度测定缺少精准度。膜分离过程作为一种高效分离，浓缩，提纯及净化技术广泛应用于各工业领域，选择合适气液分离膜可高效分离收集烟气中亚微米级SO3酸雾液滴，避免SO2等酸性气态污染物影响，有效简化SO3酸雾采样装置并提高测定精准度。
三、发明内容
发明目的：本发明针对现有控制冷凝法及异丙醇吸收法采集脱硫净烟气中SO3酸雾所存在的采集效率难以控制及SO2干扰等问题，提供一种测定脱硫净烟气中SO3酸雾的方法和装置，以分离膜高效捕集脱硫净烟气中SO3酸雾，精确测定烟气中SO3酸雾浓度。
技术方案：一种测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法，包括如下步骤：
(1)SO3酸雾汽化：由加热采样枪等速采集脱硫净烟气，加热温度控制在酸露点以上，凝结在颗粒物表面的SO3及烟气中细小SO3酸雾转化为气态SO3，随后通过放置于采样枪中的滤筒进入后续螺旋冷凝管，并去除烟气中颗粒物；
(2)SO3凝结捕集：采用循环水冷却进入螺旋冷凝管的烟气，烟温降至酸雾点以下，气态SO3凝结为SO3酸雾液滴，大部分由螺旋冷凝管捕集，少数随烟气进入后续膜装置进行捕集；
(3)SO3酸雾收集：采用碱性溶液洗涤收集由螺旋冷凝管、膜装置捕集的SO3酸雾并转化为SO4 2-。
步骤(1)中所述SO3酸雾汽化的条件为采样枪加热温度230℃以上。
步骤(2)所述SO3酸雾捕集的条件为：采用常温水进行循环冷却，烟气温度降至60～80℃以下。
步骤(3)所述的碱性溶液为0.5～1％wt的NaOH溶液。
一种基于所述的测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法的装置，该装置按照采样烟气流向依次由加热采样枪、螺旋冷凝管、膜装置、烟尘采样器串联组成；加热采样枪内放置玻璃纤维滤筒；循环冷却水通过循环泵及螺旋冷凝管与水槽形成循环回路。
设置于膜装置中的膜为聚丙烯膜、聚砜膜。
有益效果：
本发明将控制冷凝法捕集SO3酸雾与膜分离捕集有机结合，先以加热采样枪加热脱硫净烟气，采样枪顶部放置滤筒脱除燃煤烟气中颗粒物，避免颗粒物中SO4 2-对SO3酸雾测定影响，然后以膜分离烟气中SO3酸雾冷凝液与气态SO2，采用0.5～1％NaOH溶液清洗螺旋冷凝管及膜分离装置，收集清洗液，测定清洗液中SO4 2-含量，进而获得燃煤烟气中SO3酸雾含量；高效捕集SO3酸雾的同时避免了现有采样方法中所存在的采集效率难以控制及SO2等干扰等问题。
本发明技术适用于脱硫净烟气中SO3酸雾含量的测定，同时也适用于燃煤电站、工业燃煤锅炉中其他工艺设备排放烟气中SO3含量的测定。
附图说明：
图1为本发明的一种测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法及装置的工艺路线框图；
图2为本发明的一种测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法及装置的工艺流程图。
图中：1-加热采样枪；2-螺旋冷凝管；3-水槽；4-循环泵；5-膜装置；6-烟尘采样器。
具体实施方式：
一种测定脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法，包括如下步骤：
(1)SO3酸雾汽化：由加热采样枪等速采集脱硫净烟气，加热温度控制在酸露点以上，凝结在颗粒物表面的SO3及烟气中细小SO3酸雾转化为气态SO3，随后通过放置于采样枪中的滤筒进入后续螺旋冷凝管，并去除烟气中颗粒物；
(2)SO3凝结捕集：采用循环水冷却进入螺旋冷凝管的烟气，烟温降至酸雾点以下，气态SO3凝结为SO3酸雾液滴，大部分由螺旋冷凝管捕集，少数随烟气进入后续膜装置进行捕集；
(3)SO3酸雾收集：采用碱性溶液洗涤收集由螺旋冷凝管、膜装置捕集的SO3酸雾并将其转化为SO4 2-。
步骤(1)中所述SO3酸雾汽化的条件为：采样枪加热温度230℃以上，滤筒设置在采样枪后段。
步骤(2)中所述SO3酸雾蒸汽冷凝的条件为：采用常温水进行循环冷却，烟气温度降至60～80℃以下，设置于膜装置中的膜为聚丙烯膜、聚砜膜。
步骤(3)中所述SO3酸雾收集的条件为：洗涤液为0.5～1％wtNaOH溶液。
用于所述的一种测定脱硫净烟气中SO3酸雾的采样方法和装置，所述的加热采样枪、螺旋冷凝管、膜装置、烟尘采样器依次串联组成，加热采样枪内放置玻璃纤维滤筒；循环冷却水通过循环泵及螺旋冷凝管形成循环回路。
本发明的一种测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法及装置的工艺方法如图1、图2所示。本发明所用设备由加热采样枪、螺旋冷凝管、水槽、循环泵、膜装置及烟尘采样器等6部分组成。经脱硫除尘后的温度为40～60℃的中低温含SO3酸雾燃煤烟气通过加热石英采样枪1进行等速采集，控制加热温度达230℃以上，使烟气温度控制在酸露点以上，吸附在颗粒物表面SO3酸雾及净烟气中细小SO3酸雾转化为SO3酸雾蒸汽，采样枪顶部放置玻璃纤维滤筒脱除燃煤烟气中颗粒物，避免颗粒物中SO4 2-对SO3酸雾测定影响，SO3酸雾蒸汽通过滤筒进入后续冷凝管2，滤筒设置在采样枪后段。采用水槽3中存储的常温水通过循环泵4及螺旋冷凝管2形成循环回路，用以冷却进入螺旋冷凝管2的烟气，烟气温度降至60～80℃以下，气态SO3凝结为SO3酸雾液滴，大部分由螺旋冷凝管捕集，少数随烟气进入后续膜装置5进行捕集，设置于膜装置中的膜可为聚丙烯膜、聚砜膜。烟气采样流速及采样时间通过烟尘采样器6进行控制。采样完成后采用0.5～1％wtNaOH溶液洗涤收集由螺旋冷凝管、膜装置捕集的SO3酸雾并将其转化为SO4 2-。
实施例1
采用SO3发生装置产生一定浓度SO3，通入含水汽、SO2及颗粒物的模拟湿法脱硫净烟气中，湿度为90％，SO2浓度为40mg/m3，颗粒物浓度为10mg/m3，利用本发明装置检测模拟烟气中SO3酸雾浓度。SO3发生装置通过O3氧化SO2得到SO3，精确控制O3及SO2含量控制SO3产生量为50mg/m3，本发明装置测得模拟烟气中SO3酸雾浓度为49.3mg/m3，捕集效率达98.6％。
对比例1
配制上述相同模拟烟气，参照《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法(GB/T21508-2008)》，采用控制冷凝法测定其中SO3酸雾含量，得到捕集效率为87.3％，SO3酸雾捕集效率偏低。
对比例2
配制上述相同模拟烟气，采用异丙醇吸收法测定其中SO3酸雾含量，测得模拟烟气中SO3酸雾浓度为55.4mg/m3，捕集效率超过100％，烟气中SO2组分对测定结果影响较大。

Claims (6)

1.一种测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）SO3酸雾汽化：由加热采样枪等速采集脱硫净烟气，加热温度控制在酸露点以上，凝结在颗粒物表面的SO3及烟气中细小SO3酸雾转化为气态SO3，随后通过放置于采样枪中的滤筒进入后续螺旋冷凝管，并去除烟气中颗粒物；
（2）SO3凝结捕集：采用循环水冷却进入螺旋冷凝管的烟气，烟温降至酸雾点以下，气态SO3凝结为SO3酸雾液滴，大部分由螺旋冷凝管捕集，少数随烟气进入后续膜装置进行捕集；
（3）SO3酸雾收集：采用碱性溶液洗涤收集由螺旋冷凝管、膜装置捕集的SO3酸雾并转化为SO4 2-。
2.根据权利要求1所述的测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法，其特征在于，步骤（1）中所述SO3酸雾汽化的条件为采样枪加热温度230℃以上。
3.根据权利要求1所述的测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法，其特征在于，步骤（2）所述SO3酸雾捕集的条件为：采用常温水进行循环冷却，烟气温度降至60~80℃以下。
4.根据权利要求1所述的测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法，其特征在于，步骤（3）所述的碱性溶液为0.5~1%wt的NaOH溶液。
5.一种基于权利要求1~4任一所述的测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法的装置，其特征在于，该装置按照采样烟气流向依次由加热采样枪、螺旋冷凝管、膜装置、烟尘采样器串联组成；加热采样枪内放置玻璃纤维滤筒；循环冷却水通过循环泵及螺旋冷凝管与水槽形成循环回路。
6.根据权利要求5所述的基于测试湿法脱硫净烟气中SO3酸雾浓度的采样方法的装置，其特征在于，设置于膜装置中的膜为聚丙烯膜、聚砜膜。
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