过滤设备:无除湿预处理法采样测定烟道气低浓度SO_2

  • 2021-05-22 09:11:17
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研究和发展烟气脱硫技术,必然要涉及到准确测量烟气中so2浓度的问题。由于海水脱硫的工艺是基于海水中可溶解的重碳酸盐使得海水具有弱碱性(pH值为8.1?8.3),这种碱性对于中和从)2非常适合,用它作为烟气中S02K收剂的优越性是显而易见的。经过海水脱硫后的烟气具有所含S02浓度低、烟尘较少、湿度大、温度不高的特点121.适用的监测方法是国标法中B型采样枪采样加甲醛缓冲-盐酸付玫瑰苯胺分光光度法(简称甲醛法)分析以及越来越普遍采用的定电位电解仪器法直接检测。至今为止所有检测都是将烟气抽到烟道外除湿后进行,我们在实际工作中发现;由于在烟气的采样点和分析仪器检测单元或吸收瓶前出现少量水蒸气凝结很难避免,在管路中的凝结水产生的吸附作用对低S02度的测定结果不同程度偏低。目前海水脱硫工艺只在我国几家大型火电厂中使用,虽然S02排放浓度低,但排放####量极大,测量结果的微小偏差对排放总量和排污收费收取都造成较大影响。针对这些问题,本文研究并提出f具体设计的检测比对方案由国标法中B型采样枪和目前普遍使用的具有水气分离采样枪的不同预处理方法和检测方法组成,分为五种,见表1.表1检测方案方案预处理方法检测方法烟气加热采样枪(B型)连接1.5m导管进口定电位电解仪器烟气加热采样枪(B型)连接0.5m导管进口定电位电解仪器水气分离采样枪连接。5m导管进口定电位电解仪器水气分离采样枪连接。5m导管甲醛法无除湿预处理法(无导管)甲醛法方案1、2中的采样枪是与定电位电解仪器配套的只有加热功能的采样枪,方案3、4的采样枪是带有加热(120-140之间)和汽水冷凝分离功能的采样枪。实验所有的导管均采用非吸附S02的聚四氟乙烯材质的管路,并采取保温处理。其中方案5为本文提出的方法,即“无除湿预处理采样加甲醛法”。将装有甲醛缓冲溶液的吸收瓶通过90可旋转吸收瓶的特制采样枪,直接放置于烟逍内,玻璃吸收瓶进t处不加任何预处理装g及导管,与烟温平衡后,父体/接采集进人吸收瓶,装置见图由于烟温较低(4~5(Tt左右),置于烟道内的吸收液基本4、会蒸发,即使一部分水蒸气影响也可在换算标况体积时通过含湿率修正解决其它按照闻标方法中采样和分析规定。

烟气迫气流三、实验结果及分析本次实验以福建漳州某6X600MW火电厂为例。从表2中的方案1和方案2比较可以看出,用同样的定电位电解仪器检测方法,只是感应器前的采样管路长度不同,得到的S02浓度检测结果损失率也相差很大。采用。5m采样管路的检测结果明显高于采用1米采样管路的结果。这说明了这种湿度高的烟道气,虽然采用了防吸附导管加保温,水蒸气在管路中的凝结产生的吸附作用对低S02浓度的测定结果仍然会产生很大影响。

表2不同方案测定损失率比较实验方案测定浓度(mg/L)s2损失率**次第二次第三次平均注:损失率是与无除湿预处理法测定值为100%相比较。

通过方案2和方案3比较可以看出,在其他条件一样的情况下采用汽水分离采样枪测定的浓度结果篼于采用一般加热采样枪测定的结果,而损失率则相反。这表明,未采用汽水分离的采样管,水汽凝结现象更严重,水分的吸附干扰显著。因此,采样中汽水分离这一步骤十分重要。

通过方案4和方案5的结果,从中可以看出,相同的甲醛法,尽管方案4已经采用了120加热采样枪,并且有汽水冷凝分离装置,但结果仍是低于方案5的检测结果,损失率达到30%.原因有二个,一是方案4虽然有加热保护,但水汽仍会在吸收瓶前这一段短导管凝结并吸收S2;其次,采样枪的汽水分离装置内有一段螺旋形导管用来增加散热面积的,恰恰在这一步冷凝下来的水分将通过的S02吸收,虽然采样枪的前部分有加热保护,但在后半部分的汽水分离步骤却出现了冷凝水吸收2现象,对于本浓度就低的卜2产牛的汉左影响足相,人的,综介以上5种力案的检测结果,然方案5的测定结!I!,Vf"K它4种力案,这说明K它叫种方案在采样过程中S(V都受到广冷凝水的吸收的影响,只心方案5的结汜准确,|""它也M尤需预处理的*简便快速的一种方法,A:接吸收,而不经过任何宵路,虽然避免符路及少缺凝结水的吸附影响,似1"1时也带来了极少量个粒和可能存在金属离t的催化作用或其它影响w岽r扰,为此作丫收申验:根据检测结采,该电厂的出烟个浓度小于20mg/ni3,根据柯次采样体枳为5,W此,可以得出50ml吸收液中,含尘浓度小于2mg/L.以此为参照,对吸收瓶中分加人广不""1坫的粉煤灰,再吸收等擂S02,回收率情况见表3.表3 S02回收率试验编号含尘浓度(mg/L)so2回收宰**次第"次第三次平均值从表3看出,当含尘浓度为2mg/L时,S2回收率达到99.8%,S02损失可以忽略,即使足再放大5倍,即出口烟尘浓度为lOOmg/m1,含尘浓度达到lnlg/L,S02回收率也达到99. 1%,因此认为,吸收液内少量的烟尘不会对检测结果造成干扰。

首先,采用“无除湿预处理采样加甲醛法”的检测方法用于海水脱硫后的烟道气中302浓度是可行的。因为该烟道气温度较低,基本不造成吸收液挥发,由于采气量小,一般烟尘吸入量~常规大气环境502采样时尘粒吸人量相当,对S02测定没有影响,采用特制采样枪(妃采气瓶)直接将S02K收到甲醛缓冲溶液中,没有经过任何导管,避免了一切可能带来误趋的W素。

其次,至目前为止所采用的所有方法均为除湿预处理法,为解决水蒸气凝结H题,人们通常采用国标法中B型采样枪加管线保温方法,或用渗透反冲技术的脱水型采样装咒,或用烟气处理仪进行快速除湿,但是这些往往不是除湿预处理效果不佳,就是操作繁琐或价格昂贵很少有人采用t4.由于不需要任何除湿预处理和过滤保护措施,因此它也是*为简便快速和经济的方法。

再次,冷凝水对302的吸收对测定结果到底有多大的影响,在理论tr.S02在水中的溶解度遵循拉乌尔定律和亨利定律,前一定律是指理想溶液面上方某气相组分的平衡分ffi/〃(即表征其浓度)与其在溶液中摩尔分数X成正比,气相浓度越篼,在溶液中溶解量也越大,即P不同组分的分子间的相互作用力都彼此相等。亨利定律是指在常压下,若溶液温度高于气相组分分压所对应的饱和温度,该组分的平衡分压P与其在溶液中的摩尔分数X遵从关系:P X,为亨利系数。理想溶液的亨利系数只与温度有关,并随温度增大而增高;对于非理想溶液,它还与气体总压力液相中的组分浓度有关。以上两个定律都给出了一种线性关系,但由于实际溶液与理想溶液的差别,亨利系数随温度而变化,表现出的是曲线斜率;根据151提供的S02在水中的平衡溶解度。大致推算S02在水中的平衡溶解度,即所能达到的*大溶解度见表4.表3 S02在水中的*大溶解度烟气so2浓度温度*大溶解度以本文所测火电厂502烟气状况为参照,当40时,S02气体以ll3mg/m3的浓度通过,可以达到。5g(S02)/(100g.H20)*大溶解度,即每克水可吸收502至0.5 11,以本实验烟道气通常浓度30mg/m3及采气量5L计,502排放####量约为0. 15mg的S02全部溶解于水,距离水的饱和溶解度还很远,这也说明冷凝水的吸收作用将会成为影响检测结果的*重要因素,因此采用“无除湿预处理采样加甲醛法”的检测方案是需要的。

不论采用传统的化学采样分析法或是仪器快速分析方法都必须做好微量冷凝水的预防,特别是烟气处于饱和水蒸气状态下,保证气体在进入吸收瓶或是传感器之前不会出现少量冷凝水吸收,而要真正做到这点用通常检测手段在实际操作中是相当困难的。

至今为止所有检测都是将烟气抽到烟道外除湿后进行,本文采用“无除湿预处理采样加甲醛法”采集低S02浓度烟道气是在烟道内进行,具有方法经典,测量准确的优点,目前采用传统化学法采样或市面上的仪器法检测,由于延伸到烟道外的采样管至检测单元前部非加热部分(如玻璃元件、除湿器)的影响,仍有着对低S02浓度带来显著误差的检测结果。

采用“无除湿预处理采样加甲醛法”的检测方法经过多次实践,在海水脱硫后的烟道气中检测低S02浓度是可行的,而且该方案具有采样简便快速,误差小的优点。

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