CN101986127A - 锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留待测成分的预处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留待测成分的预处理方法，该方法根据所要检测烟气成分的性质，把烟气通入相应的缓冲溶液中，去除与所要检测成分性质相反的组分，与此同时吸收烟气中的水蒸汽和粉尘；所述的缓冲溶液分为保硫缓冲溶液和保氨缓冲溶液；对于处理后烟气湿度大于或等于50%时，再通入由分析纯试剂混合的保硫干燥剂或保氨干燥剂中进一步脱水。采用本发明的方法，即使对高湿度低浓度烟气降温冷却脱水也能避免二氧化硫或氨气的溶解损失，同时能高效除尘解决仪器管路易堵塞的技术难题，使测量仪器在接近干燥无尘的环境中长时间连续运行不易损坏、使用寿命延长。

Description

锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留待测成分的预处理方法

技术领域

本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留待测成分的预处理方法。

背景技术

目前，监测锅炉烟气中二氧化硫浓度的仪器有多种型号，如德图testo350、testo360、德国rbr、益康ecom-J2KN便携式烟气分析仪、青岛崂应3012H型自动烟气测试仪、广州臻康AS2099消压式烟气分析仪、英国KANE9106，对高温干燥多尘的废气，常采用过滤除尘法，在待测烟气进入检测器传感器之前，均有过滤装置。对湿法脱硫后的高湿度低浓度烟气，先使用滤网或滤膜过滤除尘，再将气体通过加热软管，避免二氧化硫溶解于冷凝水，到达仪器前再快速冷凝脱水，这种过滤除尘升温汽化快速冷凝脱水的烟气预处理方法，一般称为升温法；现有技术在消除水蒸汽和粉尘对仪器干扰的方法中，均没有跳出升温脱水过滤除尘的传统思路范围，仍然存在二氧化硫或氨气随水蒸汽冷凝溶解损失和仪器管路易被粉尘堵塞的技术难题，存在着二氧化硫或氨气浓度测值偏低或测不出、频繁更换滤网或滤膜、仪器易损坏现象。

要使检测仪器测值准确，首先使待测烟气通过检测仪器时成为干燥的、不含粉尘的烟气，其次在脱水除尘时必须阻止二氧化硫或氨气在冷凝水中的溶解。单纯的脱水除尘在当前的科技条件下非常容易做到，但要同步释放溶解于冷凝水中的二氧化硫或氨气就比较困难。快速冷凝脱水虽能减小溶解损失，但无法避免溶解损失。

发明内容

本发明针对现有锅炉烟气检测方法中存在二氧化硫或氨气随水蒸汽冷凝溶解损失和仪器管路易被粉尘堵塞的技术问题，而提供一种锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留待测成分的预处理方法，通过该预处理方法处理过的烟气，既能达到脱水除尘的目的，又能使烟气中待测成分（酸性气体或碱性气体）的浓度基本保持不变，所得到的检测数据准确。

为解决上述的技术问题，本发明所采取的技术方案：一种锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留待测成分的预处理方法，该方法具体为：首先，根据所要检测烟气成份的性质，把烟气通入相应的缓冲溶液中，去除与所要检测成份性质相反的组份，与此同时吸收烟气中的水蒸汽和粉尘；所述的缓冲溶液分为保硫缓冲溶液和保氨缓冲溶液；所述的保硫缓冲溶液由浓硫酸和硫酸盐饱和溶液混合而成；所述的保氨缓冲溶液由碱金属氢氧化物饱和溶液与硫酸盐饱和溶液混合而成；其次，在烟气通过相应的缓冲溶液后，烟气湿度大于或等于50%时，再通入由分析纯试剂混合的相应干燥剂中进一步脱水，所述的干燥剂分为保硫干燥剂和保氨干燥剂；所述的保硫干燥剂由无水硫酸盐和硫酸氢盐组成；所述的保氨干燥剂为无水碱金属盐和无水碱金属氢氧化物组成。

本方案待检测的烟气中，所需要检测成份有酸性气体和碱性气体，这两种气体从酸碱性角度考虑性质相反。酸性气体包括二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳和硫化氢等；碱性气体指锅炉烟气氨法脱硫中所残留的氨气。在进行预处理时，如需保留酸性气体去除碱性气体，则需要通入保硫缓冲溶液，以便对上述的酸性气体进行检测。如需保留碱性气体去除酸性气体，则需要通入保氨缓冲溶液，以便对上述的碱性气体进行检测。通过相应的缓冲溶液出来的烟气，如果湿度较大（以50%作为基准）影响到仪器检测的准确度，则需要对该烟气通过相应的干燥剂进行干燥。其中，通过保硫缓冲溶液的烟气需要由保硫干燥剂进行干燥；通过了保氨缓冲溶液的烟气需要由保氨干燥剂进行干燥。

烟气通过含硫酸和硫酸盐、碱金属氢氧化物和硫酸盐两种缓冲溶液时，缓冲溶液除了去除相应的气体和脱水的作用外，还具有对烟气的除尘作用。

① 气体通过水溶液浸湿粉尘，使粉尘重量增加，不易被气流吹动。

② 缓冲溶液的粘度大于纯水，缓冲溶液粘结粉尘的作用力增加。

③ 缓冲溶液中饱和硫酸盐微粒起到滤网作用，分散气体使气泡从大颗粒变成小颗粒，增加硫酸盐微粒与粉尘碰撞的概率，更易捕集粉尘无水硫酸盐、无水硝酸盐、无水盐酸盐、无水磷酸盐等均可作为脱水干燥剂，但须考虑吸水量大、脱水温度低、价格较低、易购、废弃后污染程度轻、处理容易的盐，与保硫干燥剂相联系选择硫酸盐较为合适，与保氨干燥剂相联系选择硫酸盐和磷酸盐较为合适，还须考虑添加抑制酸(碱)性气体溶解的酸或碱。无水硫酸盐吸水量多少与温度有关，一般温度在30℃以下吸水效果较好。

作为优选，所述的保硫缓冲溶液由浓硫酸和硫酸盐饱和溶液以体积比3：1～1：1混合而成；所述的硫酸盐饱和溶液选自硫酸钴饱和溶液、硫酸铵饱和溶液、硫酸镁饱和溶液、硫酸氢钾饱和溶液、硫酸氢钠饱和溶液中的一种或多种以任意比例混合；所述的保氨缓冲溶液是由氢氧化钠饱和溶液和硫酸钠饱和溶液按体积比2：1混合而成；所述保硫干燥剂由无水硫酸铝和硫酸氢铵按摩尔比2：1～1：2组成；所述保氨干燥剂由无水磷酸钠、无水硫酸钠和氢氧化钠按摩尔比1：1：0.5～1组成。

相同温度条件下，水蒸汽压降低值ΔPa＝Pa⁰×Xb，Pa⁰为纯水的饱和蒸汽压， Xb为溶液中溶质的摩尔分数，ΔPa为水的蒸汽压降低值。硫酸盐可以选择硫酸钴、硫酸铵、硫酸镁、硫酸氢钾和硫酸钠。25℃ 100g水溶解酸、碱、盐的溶解度、溶质摩尔数、溶质摩尔分数Xb详见表1。

表1中酸或碱的Xb值对ΔPa影响较大，饱和氢氧化钠水溶液可降低33.9%纯水的饱和蒸汽压；3+1硫酸水溶液(3体积浓硫酸+1体积水)可降低50.3% 纯水的饱和蒸汽压；硫酸铵、硫酸钠的Xb值较小，对ΔPa影响也较小，按Xb值计算25℃硫酸钴饱和溶液仅能降低3169×0.045＝143Pa蒸汽压，但硫酸钴溶液超越ΔPa计算公式，具有很强的降低水的饱和蒸汽压能力，当25℃含硫酸钴28.99g/100g溶液时， 蒸汽压降低2719.77Pa，降低85.8% 纯水的饱和蒸汽压，比3+1硫酸水溶液脱水能力更强。         

作为优选，所述的保硫干燥剂的制备方法如下：十八水硫酸铝和硫酸铵以1:2～2：1摩尔比混合，加水溶解混匀，电炉沸腾除水，放马弗炉内加热到280℃分解硫酸铵为硫酸氢铵，分解十八水硫酸铝为无水硫酸铝，恒温2～5小时，降温到110～120℃，放干燥器内冷却到室温。硫酸铝和硫酸铵以1:2摩尔比混合时，100g保硫干燥剂吸水量为56g水，以2:1摩尔比混合时，100g保硫干燥剂吸水量为81g水。

作为优选，所述的保氨干燥剂的制备方法如下：室温和正常气压下，氢氧化钠 、磷酸钠、硫酸钠按1∶1∶1摩尔比混合，加水溶解混匀，电炉沸腾除水，再放烘箱内120℃分解十二水磷酸钠为无水磷酸钠，分解十水硫酸钠为无水硫酸钠，恒温2～5小时，移至干燥器内冷却到室温。100g保氨干燥剂吸水量为114g水。

作为优选，当保硫缓冲溶液通入烟气一段时间，在该溶液体积扩大一倍后，或该溶液稀释10倍后pH≥1时，更换新的保硫缓冲溶液。

作为优选，当保氨缓冲溶液通入烟气一段时间，在该溶液体积扩大一倍后，或该溶液稀释10倍后pH≤13时，或者检测仪器有二氧化硫检出时，更换新的保氨缓冲溶液。

作为优选，还包括失效保硫缓冲溶液的处理步骤，该步骤包括往失效的保硫缓冲溶液中加入氨水中和，过滤回收不溶解于饱和硫酸铵中的硫酸钴即可。

作为优选，除肉眼观察干燥剂吸水受潮失效外，还包括保硫干燥剂化学法判定失效步骤，该步骤包括取出0.1克保硫干燥剂放入5毫升水中，并测量溶液的pH值，在pH＞2.1的情况下，需更换保硫干燥剂。

作为优选，除肉眼观察干燥剂吸水受潮失效外，还包括保氨干燥剂化学法判定失效步骤，该步骤包括取出0.1克保氨干燥剂放入5毫升水中，测量溶液的pH值，在pH＜13的情况下，需更换保氨干燥剂。

本发明的有益效果：从技术方面，采用本发明的检测方法，即使对高湿度低浓度烟气降温冷却脱水也能避免二氧化硫或氨气的溶解损失，同时能高效除尘解决仪器管路易堵塞的技术难题，选择性地过滤水和粉尘，排除水蒸汽和粉尘的干扰，使测量仪器在接近干燥无尘的环境中长时间连续运行不易损坏，保养方便使用寿命延长。相对目前监测二氧化硫的主流仪器如德图350、德国rbr、益康ecom-J2KN、臻康AS2099等所采用的先升温后快速冷却烟气预处理方法，本法能更有效地保硫脱水除尘，二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢气体监测浓度更加准确。

a、节省测量仪器采购费用

最重要的经济效益体现在：使用本发明的缓冲溶液和干燥剂作为烟气预处理装置，低价位测量仪器可以发挥高价位测量仪器的监测效果，节省仪器购置费用，使许多经费紧缺的监测单位和企业能买得起所需的测量仪器。如采用保硫脱水除尘法后，监测二氧化硫浓度的准确度处决于传感器的灵敏度，只要传感器质量过关，不管国产还是国外进口，不管是低价位仪器还是高价仪器，均没有实质性的差别，有差别的主要是电脑自动化程度不同。如青岛崂应3012H型烟尘釆样仪加装各种传感器后就可发挥德图功能。 

b、节省烟气预处理器采购费用

采用升温法时，测量仪器之前均串联加热汽化装置、专利进气枪或专用的粉尘过滤装置，其购置费昂贵，有的需要十几万元。采用本发明的方法，烟气预处理装置就能被简单的常用的价格低廉的国产吸收瓶、过滤装置、降温冷却装置、加热装置所代替。

c、节省维修费用

采用升温法时，国外进口的测量仪器和烟气预处理器易损坏，配件价格贵、维修人工贵，修理时间长，影响正常的测量工作。采用本发明的方法，测量仪器不易损坏使用寿命延长，相应地维修费用节省，工作效率提高；如采用国产测量仪器，损坏之后相应的维修费用便宜，修理及时方便。

附图说明

图1是本发明预处理方法的工艺流程图。

标号说明：开关1，开关2，开关3，开关4，开关5，开关6，开关7，开关8，开关9，开关10，开关11，开关12，开关13，保硫缓冲溶液容器14，保氨缓冲溶液容器15，保硫干燥剂16，保氨干燥剂17，过滤除尘器18，缓冲瓶19，缓冲瓶20。

图1所示的工艺流程图连接注意事项：

①  取样孔的进气口和出气口采用不锈钢管的目的，避免高温烟道气体对聚四氟乙烯或其它塑料皮管的破坏。

②  取样孔与保硫或保氨 缓冲溶液之间要加单向阀，防止高负压时将缓冲溶液吸走。

③  取样孔与保硫或保氨 缓冲溶液之间的距离越短越好，减小管路冷凝吸附，监测时皮管要平直，避免冷凝水积存导致二氧化硫或氨气不同步释放。取样孔到检测仪器之间的连接管采用疏水性较好的聚四氟乙烯管或硅胶管，以减少管壁水滴对二氧化硫或氨气的溶解。

 ④  缓冲溶液容器中溶液体积超过方法所规定的体积变化范围时，应停止使用，更换容器，用其它加热装置对容器内的缓冲溶液加热脱水。

⑤  缓冲瓶的作用：防止酸或碱性溶液进入保硫或保氨干燥剂或检测器。

⑥  保硫或保氨干燥剂使用说明：在保硫或保氨干燥剂进出口要使用过滤材料，防止保硫或保氨干燥剂粉末进入检测器，吸水受潮后停用，放马弗炉或烘箱再生。

⑦  泵、流量计、温度计的作用：当检测器自身所带的泵动力足够强，同时带有流量计、温度计时，图1中检测器后的流量计、温度计和泵均可省略。因气体进入保硫或保氨缓冲溶液或干燥剂阻力增加，如检测器气泵功率不足，抽气泵可减轻检测器气泵的负荷，保持气体流量稳定。

 ⑧  检测器出气口连接到取样孔的作用：平衡进出口压力，减小取样口位置因负压或正压对仪器泵和测量结果的影响。如果检测器泵动力足够大，就不必将出气口连接到取样孔。

⑨  检测器之后的连接管可用普通皮管。

图1所示的工艺流程图中8种具体连接方式、使用条件及其用途如下：

连接方式1：保硫缓冲溶液测量二氧化硫连接方式

取样孔→A号不锈钢管进气→单向阀→开关1开、开关2关→保硫缓冲溶液容器14、缓冲瓶19→开关4开、开关3关、开关5关、开关6关、开关11关→开关7关、开关8关、开关9关、开关10关→检测器、流量计、温度计→泵→开关12关、开关13开→C号不锈钢管出气→取样孔。

联接方式2：保氨缓冲溶液测量氨气联接方式 

取样孔→A号不锈钢管进气→单向阀→开关2开、开关1关→保氨缓冲溶液容器15、缓冲瓶20→开关8开、开关7关、开关9关、开关10关→开关3关、开关4关、开关5关、开关6关、开关11关→检测器→流量计、温度计→泵→开关13开、开关12关→C号不锈钢管出气→取样孔。

联接方式3：保硫或保氨缓冲溶液同时测量二氧化硫和氨气联接方式

取样孔→A号不锈钢管进气→单向阀→开关1开、开关2开→保硫缓冲溶液容器14或保氨缓冲溶液容器15、缓冲瓶19或缓冲瓶20→开关4开、开关8开→开关3关、开关5关、开关6关、开关7关、开关9关、开关10关、开关11关→检测器、流量计、温度计→泵→开关13开、开关12关→C号不锈钢管出气→取样孔。

连接方式1 、2和3适合于高湿度、高粉尘、含氨、大气温度较低（如冬季）的环境条件，当烟气温度也较低时，保硫或保氨缓冲溶液自然冷却，当烟气温度较高时，对保硫或保氨缓冲溶液外部制冷，控制进入检测器的烟气湿度。

连接方式4：保硫缓冲溶液和干燥剂串联测量二氧化硫连接方式 

取样孔→A号不锈钢管进气→单向阀→开关1开、开关2关→保硫缓冲溶液容器14、缓冲瓶19→开关3开、开关4关、开关5关、开关11关→保硫干燥剂16→开关6开、开关7关、开关8关、开关9关、开关10关→检测器、流量计、温度计→泵→开关13开、开关12关→C号不锈钢管出气→取样孔。

联接方式5：保氨缓冲溶液和干燥剂串联测量氨气联接方式

取样孔→A号不锈钢管进气→单向阀→开关2开、开关1关→保氨缓冲溶液容器15、缓冲瓶20→开关7开、开关8关、开关9关→保氨干燥剂17→开关10开→开关3关、开关4关、开关5关、开关6关、开关11关→检测器、流量计、温度计→泵→开关13开、开关12关→C号不锈钢管出气→取样孔。

联接方式6：保硫或保氨缓冲溶液和干燥剂串联同时测量二氧化硫和氨气联接方式

取样孔→A号不锈钢管进气→单向阀→开关1开、开关2开→保硫或保氨缓冲溶液容器14、15、缓冲瓶19、20→开关3开、开关7开→开关4关、开关5关、开关8关、开关9关、开关11关→保硫或保氨干燥剂16、17→开关6开、开关10开→检测器、流量计、温度计→泵→开关13开、开关12关→C号不锈钢管出气→取样孔。

适合于高湿度、高粉尘、含氨、大气温度较高（如夏季）的环境条件，当烟气温度较低时，保硫或保氨缓冲溶液自然冷却，剩余的水蒸汽由保硫或保氨干噪剂吸收，当烟气温度也较高时，对保硫或保氨缓冲溶液外部制冷，剩余的水蒸汽再由保硫或保氨干噪剂吸收，控制进入检测器的烟气湿度。

联接方式7：保硫干燥剂测量二氧化硫联接方式

取样孔→B号不锈钢管进气→过滤除尘器18→开关11开、开关12关、开关3关、开关4关、开关5关→保硫干燥剂16→开关6开→开关1关、开关2关、开关7关、开关8关、开关9关、开关10关→检测器、流量计、温度计→泵→开关13开→C号不锈钢管出气→取样孔。

适合大气和烟气温度较低、废气含尘含湿量较低、废气氨浓度较低的环境条件下使用。

联接方式8：清洗检测器及反冲过滤除尘器联接方式

开关5开、开关9开→开关3关、开关4关、开关6关、开关8关、开关10关→检测器、流量计、温度计→泵→开关12开、开关11关、开关13关→过滤除尘器18→B号不锈钢管出气→取样孔。

适合测量过程中或测量结束需归零、或过滤除尘嚣阻力增加需反冲清洗的情况。

本发明的工艺流程在现场监测不具备图1所示的连接管路时，连接方式中开关数量有所变化，但保硫或保氨缓冲溶液、外部制冷设备、保硫或保氨干噪剂和检测器的连接顺序保持不变。

具体实施方式

本发明的具体实施例可以对本发明作进一步的补充和说明，但并不限于这些实施例。

本发明提供一种锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留待测成分的预处理方法，该方法根据所要检测的烟气性质，把烟气通入相应的缓冲溶液中，去除与所要检测成份性质相反的组份，与此同时吸收烟气中的水蒸汽和粉尘；所述的缓冲溶液分为保硫缓冲溶液和保氨缓冲溶液；所述的保硫缓冲溶液由浓硫酸和硫酸盐饱和溶液混合溶液；所述的保氨缓冲溶液由氢氧化钠饱和溶液和硫酸钠饱和溶液混合溶液；其次，在烟气通过相应的缓冲溶液后，烟气湿度仍大于或等于50%时，将烟气再通入相应的、由分析纯试剂混合的干燥剂中进一步脱水，所述的干燥剂分为保硫干燥剂和保氨干燥剂，所述保硫干燥剂由无水硫酸铝和硫酸氢铵组成；所述保氨干燥剂由无水磷酸钠、无水硫酸钠和氢氧化钠组成。

保硫缓冲溶液制备方法：室温和正常气压下，由98%分析纯浓硫酸和硫酸盐饱和溶液以体积比3：1～1：1混合而成，优选采用2：1混合；所述的硫酸盐饱和溶液可为硫酸钴饱和溶液、硫酸铵饱和溶液、硫酸镁饱和溶液、硫酸氢钾饱和溶液、硫酸氢钠饱和溶液中的中的一种或多种以任意比例混合，实例中硫酸盐饱和溶液有硫酸镁饱和溶液和硫酸氢钾饱和溶液按体积比1：1混合；硫酸盐饱和溶液若由单一的硫酸铵、硫酸氢钾饱和溶液组成，其缺点为抽气时易产生泡沫进入缓冲瓶且所产生的蒸汽压降低比例小；经实验，保硫缓冲溶液中硫酸盐饱和溶液成份变化对抑制二氧化硫溶解度和响应速度无影响，比较所述5种硫酸盐，添加硫酸钴，水蒸汽压降低比例大、脱水效果最好，添加硫酸铵对回收硫酸钴比较方便。因此，硫酸盐饱和溶液优选采用硫酸钴饱和溶液和硫酸铵饱和溶液按体积比3：1～1：1 混合，优选3：1混合；7水硫酸钴和硫酸铵试剂均为分析纯，水为实验室蒸馏水。利用本发明的保硫缓冲溶液对烟气进行检测时，当保硫缓冲溶液体积由原来的体积扩大为两倍时（吸收烟气中的水分和杂质后体积增加），例如体积从100毫升变为200毫升时停止使用。该溶液稀释10倍后pH≥1时，更换新的保硫缓冲溶液。

保硫缓冲溶液的再生方法：过滤除尘、补加硫酸、加热沸腾除水至初始体积。废弃物的处置：当要放弃保硫缓冲溶液时，加氨水中和生成硫酸铵，该失效溶液中的硫酸铵达到饱和状态，此时，硫酸钴会以微粒析出，过滤回收不溶解于饱和硫酸铵中的硫酸钴即可。

保氨缓冲溶液制备方法：室温和正常气压下，由分析纯氢氧化钠饱和溶液和分析纯无水硫酸钠饱和溶液以2:1体积比混合。利用本发明的保氨缓冲溶液对烟气进行检测时，当保氨缓冲溶液体积由原来的体积扩大为两倍时（吸收烟气中的水分和杂质后体积增加），例如体积从100毫升变为200毫升时停止使用；同时该溶液稀释10倍后当pH≤13时或者检测仪器有二氧化硫检出时也要停止使用。原因是氢氧化钠浓度降低氨的溶解度增加。

保氨缓冲溶液的再生方法：过滤除尘、补加氢氧化钠、加热沸腾除水至初始体积。废弃物的处置：当要放弃保氨缓冲溶液时，只须加盐酸或硫酸中和。

保硫干燥剂制备方法：室温和正常气压下，分析纯十八水硫酸铝和硫酸铵以1：2～2：1摩尔比混合，加水溶解混匀，电炉沸腾除水，放马弗炉内加热到280℃，恒温2～5小时，降温到110～120℃，放干燥器内冷却到室温，再将保硫干燥剂装入合适的容器内备用。由于氨水的碱性比氢氧化钠、氢氧化钾碱性弱，则硫酸氢铵的酸性强于硫酸氢钾、硫酸氢钠，硫酸氢铵酸性接近二氧化硫，可阻挡二氧化硫吸收，所以选用硫酸氢铵为保硫剂。无水硫酸盐主要有硫酸镁、硫酸铝，室温下吸水后为七水硫酸镁、十八水硫酸铝，1摩尔 7水硫酸镁320～330℃失去所有结晶水成为无水硫酸镁，但1摩尔十八水硫酸铝280℃失去结晶水成为无水硫酸铝，所以选用无水硫酸铝为脱水干燥剂。盛放保硫干燥剂容器的进出口需要过滤材料加以保护，防止粉末进入检测仪器。硫酸铝和硫酸铵以1:2摩尔比混合时， 572g保硫干燥剂含有1摩尔无水硫酸铝，可吸收18摩尔计324g水，以2:1摩尔比混合时，799g保硫干燥剂含有2摩尔无水硫酸铝，可吸收36摩尔计648g水。保硫干燥剂单独使用测量含氨烟气时，以硫酸铝和硫酸铵以1:2摩尔比混合较为合适；保硫干燥剂和保硫缓冲溶液串联使用时，以硫酸铝和硫酸铵以2:1摩尔比混合较为合适。

保硫干燥剂再生方法：将盛放保硫干燥剂的容器放马弗炉内加热到280℃后，恒温数小时，降温到110℃左右，将容器移入干燥器内冷却到室温。即使氨气与硫酸氢铵反应生成硫酸铵，经马弗炉加热后释放出氨气重新变为硫酸氢铵，故保硫干燥剂在过滤除尘含氨气条件下可多次单独重复使用，如和保硫缓冲溶液串联使用可多次反复使用。化学法判定失效步骤，取出0.1克保硫干燥剂放入5毫升水中，测量溶液的pH值，如果pH＞2.1，该保硫干燥剂需再生处理。这是因为，硫酸氢铵在正常情况下的pH=2.0，在pH值大于2.1的情况下，说明碱性气体己进入，硫酸氢铵己消耗完。废弃物的处置：当要放弃保硫干燥剂时，只须加氨水中和。

保氨干燥剂制备方法：室温和正常气压下（本领域常用条件），分析纯氢氧化钠 、磷酸钠、硫酸钠按1∶1∶1摩尔比混合，加水溶解混匀，电炉沸腾除水，再放烘箱内120℃恒温2～5小时，移至干燥器内冷却到室温，再将保氨干燥剂装入合适的容器内备用。盛放保氨干燥剂容器的进出口需要过滤材料加以保护，防止粉末进入检测仪器。保氨干燥剂成份为氢氧化钠 、磷酸钠和硫酸钠混合物，其中的氢氧化钠和磷酸钠为保氨剂，磷酸钠和硫酸钠为脱水剂。当将保氨干燥剂独立使用时，其中的氢氧化钠吸收二氧化硫后变为亚硫酸钠、吸收二氧化碳后变为碳酸钠，氢氧化钠消耗完磷酸钠吸收二氧化硫、二氧化碳后变为磷酸氢二钠，在120℃条件下不能使亚硫酸钠、碳酸钠释放出二氧化硫、二氧化碳重新变为氢氧化钠和磷酸钠，由于判别氢氧化钠和磷酸钠是否消耗完和保氨干燥剂制备不方便，不宜单独使用保氨干燥剂。保氨干燥剂在保氨缓冲溶液后串联使用进一步脱水效果较好，吸水后磷酸钠变为十二水磷酸钠 ，磷酸氢二钠变为十二水磷酸氢二钠 ，硫酸钠变为十水硫酸钠，因此保氨干燥剂在和保氨缓冲溶液串联使用情况下可进一步脱水且可多次反复使用。346g保氨干燥剂含有1摩尔磷酸钠、1摩尔硫酸钠，可吸收22摩尔计396g水。

保氨干燥剂的再生方法：将吸水后的干燥剂放到烘箱内加热到120℃恒温数小时，取出容器放入干燥器内冷却到室温，使十二水磷酸钠、十水硫酸钠脱水后变为无水的磷酸钠和硫酸钠，恢复吸水功能，可重复使用。化学法判定失效步骤，取出0.1克保氨干燥剂放入5毫升水中，测量溶液的pH值，如果pH＜13，说明酸性气体己进入，氢氧化钠己消耗完，需加氢氧化钠再生处理。废弃物的处置：当要放弃保氨干燥剂时，只需加酸中和即可。

本发明未对保硫或保氨缓冲溶液、干燥剂盛放容器的形状、大小和颜色作出硬性规定，应用者可应地制宜地灵活使用盛放容器，保硫或保氨缓冲溶液、干燥剂使用量以满足保硫脱水除尘要求为原则，尽可能量小抽气阻力小。

本发明所述的保硫或保氨烟气检测必须有一套完整的湿法氨法脱硫保硫或保氨脱水除尘工艺流程，将脱水除尘剂、泵、管线、开关、制冷设备和检测仪器等各种实物给予合理的组合，形成如图1所示的湿法氨法脱硫保硫保氨脱水除尘工艺流程图，实现燃煤锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留待测成分的预处理方法。图1所示的流程图也适用于燃煤锅炉湿法双碱法或石灰法脱硫后的烟气检测，也适用于燃油锅炉湿法脱硫后的烟气检测。图1所示的连接方式中所使用的技术，除非特别说明，均为本领域的技术人员已知的常规技术，所使用的仪器设备、试剂等，除非是本说明书特别说明，均为本领域的研究和技术人员可以通过公共途径获得。图1所示的连接方式不是保硫或保氨唯一的连接方式，但保硫或保氨缓冲溶液、干燥剂是必须的，缺失保硫或保氨缓冲溶液、干燥剂的连接方式就不是保硫或保氨工艺流程。

本发明所示的工艺流程图中，单独测量二氧化硫有三种连接方式，单独测量氨气有二种连接方式，同时测量二氧化硫和氨气有二种连接方式，清洗检测器和反冲过滤除尘装置有一种连接方式，共8种连接方式。考虑缓冲溶液外部制冷或自然冷却二种情况，以自然冷却为主，外部制冷为辅，短时间测量保硫或者保氨干燥剂第二次脱水能保持烟气处于干燥状态。

连接方式1实施例：保硫缓冲溶液测量二氧化硫连接方式

1、二氧化硫标准气验证结果

使用不同的二氧化硫测试仪器，分别为德图350、德图360、崂应3012H型自动烟气测试仪，用二氧化硫标准气在室温20℃环境中分别采用直接标定，直接标定连接方式为二氧化硫标准气→减压阀减压→流量计保持1L/min→检测器→尾气引向室外。本预处理方法连接方式为二氧化硫标准气→减压阀减压→流量计保持1L/min→保硫缓冲溶液(缓冲溶液体积25毫升，容器体积125毫升)→缓冲瓶(容器体积约25毫升)→检测器→尾气引向室外。分别测量二氧化硫浓度进行比较，比较结果列于表2。

本实施例中，保硫缓冲溶液制备方法：室温和正常气压下，由98%分析纯浓硫酸和硫酸盐饱和溶液以3:1体积比混合，硫酸盐饱和溶液为硫酸镁饱和溶液和硫酸氢钾饱和溶液以1:1体积比混合。

表2的结果可知，在无水蒸汽和粉尘带入的浓度恒定、成分单一标准气条件下，直接标定和本预处理方法两者数据接近相同， 二氧化硫经保硫缓冲溶液后，可以忽略二氧化硫的溶解损失，说明本发明方法的保硫效果稳定可靠，不同的二氧化硫测试仪器在保硫缓冲溶液中均能达到标定的浓度误差范围。

2、双碱法湿法脱硫设施出口验证结果

在某企业的4吨锅炉双碱法湿法脱硫设施出口，烟气正压力、温度约70℃，水蒸汽接近饱和，二氧化硫瞬时浓度在0～30 mg/m³之间波动，崂应3012H型烟气测试仪流量计保持1L/min，之前加装保硫缓冲溶液(缓冲溶液体积15毫升，容器体积125毫升)→缓冲瓶(容器体积约25毫升)。崂应3012H与臻康AS2099消压式烟气分析仪同步检测，崂应3012H测量值在2～28 mg/m³之间波动，而臻康AS2099测量值在5～24 mg/m³之间波动，说明保硫缓冲溶液的保硫效果优于臻康AS2099所采用的烟气预处理方法。

本实施例中，保硫缓冲溶液制备方法：室温和正常气压下，由98%分析纯浓硫酸和硫酸盐饱和溶液以3:1体积比混合，硫酸盐饱和溶液为硫酸镁饱和溶液和硫酸氢钾饱和溶液以1:1体积比混合。

连接方式3实施例：保硫或保氨缓冲溶液同时测量二氧化硫和氨气联接方式

2010年6月12日，青岛崂山电子仪器总厂有限公司的技术人员，用益康ecom-J2KN便携式烟气分析仪和该厂生产的紫外测硫仪同时在氨法脱硫废气出口测量，紫外测硫仪之前连接保硫缓冲溶液(缓冲溶液体积25毫升，容器体积125毫升)→缓冲瓶(容器体积约25毫升)测量二氧化硫，ecom-J2KN之前连接保氨缓冲溶液(缓冲溶液体积25毫升，容器体积125毫升)→缓冲瓶(容器体积约25毫升)测量氨气，此后ecom-J2KN用自带的加热冷却装置（升温法）预处理方法测量氨气，测量结果列于表3。

本实施例中，保硫缓冲溶液制备方法：室温和正常气压下，由98%分析纯浓硫酸和硫酸盐饱和溶液以3:1体积比混合，硫酸盐饱和溶液为硫酸镁饱和溶液和硫酸氢钾饱和溶液以1:1体积比混合。保氨缓冲溶液制备方法：室温和正常气压下，由分析纯氢氧化钠饱和溶液和分析纯无水硫酸钠饱和溶液以2:1体积比混合。

此次检测结果的意义：① 证明保氨缓冲液确有保氨作用，已达到ecom-J2KN仪器自带的加热冷却装置预处理效果。② 保硫缓冲液的保硫效果优于紫外测硫仪自带的加热装置预处理效果，至少已达到ecom-J2KN自带的加热冷却装置预处理效果。③ 证明本预处理方法能同时测量低浓度二氧化硫和氨气。 

连接方式4实施例：保硫缓冲溶液和干燥剂串联测量二氧化硫连接方式

二氧化硫标准气在不同保硫试剂中的验证结果

使用崂应3012H型自动烟气测试仪，用467 ppm相当于1336 mg/m³二氧化硫标准气在室温29℃、湿度为65%的环境中分别采用直接标定、加保硫缓冲溶液、加保硫干燥剂、保硫缓冲溶液串联保硫干燥剂预处理方法，直接标定连接方式为二氧化硫标准气→减压阀减压→流量计保持1L/min→检测器→尾气引向室外。本预处理方法连接方式为二氧化硫标准气→减压阀减压→流量计保持1L/min→保硫缓冲溶液(缓冲溶液体积25毫升，容器体积125毫升)和/或保硫干燥剂→缓冲瓶(容器体积约25毫升)→检测器→尾气引向室外。分别测量二氧化硫响应速度，比较结果列于表3。

本实施例中，保硫缓冲溶液制备方法：室温和正常气压下，由98%分析纯浓硫酸和硫酸盐饱和溶液以2:1体积比混合，硫酸盐饱和溶液为硫酸钴饱和溶液和硫酸铵饱和溶液以3:1体积比混合。保硫干燥剂制备方法：室温和正常气压下，十八水硫酸铝和硫酸铵以1:2摩尔比混合。

表4的结果可知，在无水蒸汽和粉尘带入的浓度恒定、成分单一标准气条件下，直接标定和保硫缓冲溶液、保硫干燥剂三者的响应速度接近相同，但保硫缓冲溶液串联保硫干燥剂后响应速度偏慢，与直接标定比较滞后约4分钟，滞后时间在可接受的范围内，有些仪器响应时间需十几分钟才能达到标准值。高湿度烟气经保硫缓冲溶液过滤后只剩小量水份，经保硫干燥剂再脱水成为干燥气体，因此保硫缓冲溶液串联保硫干燥剂可以反映真实的预处理效果，说明本发明方法的保硫效果稳定可靠。

Claims (9)

1. 一种锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留待测成分的预处理方法，该方法具体为：

首先，根据所要检测烟气成份的性质，把烟气通入相应的缓冲溶液中，去除与所要检测成份性质相反的组份，与此同时吸收烟气中的水蒸汽和粉尘；所述的缓冲溶液分为保硫缓冲溶液和保氨缓冲溶液；所述的保硫缓冲溶液由浓硫酸和硫酸盐饱和溶液混合而成；所述的保氨缓冲溶液由碱金属氢氧化物饱和溶液与硫酸盐饱和溶液混合而成；

其次，在烟气通过相应的缓冲溶液后，烟气湿度大于或等于50%时，再通入由分析纯试剂混合的相应干燥剂中进一步脱水，所述的干燥剂分为保硫干燥剂和保氨干燥剂；所述的保硫干燥剂由无水硫酸盐和硫酸氢盐组成；所述的保氨干燥剂为无水碱金属盐和无水碱金属氢氧化物组成。

2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于：所述的保硫缓冲溶液由浓硫酸和硫酸盐饱和溶液以体积比3：1～1：1混合而成；所述的硫酸盐饱和溶液选自硫酸钴饱和溶液、硫酸铵饱和溶液、硫酸镁饱和溶液、硫酸氢钾饱和溶液、硫酸氢钠饱和溶液中的一种或多种以任意比例混合；所述的保氨缓冲溶液是由氢氧化钠饱和溶液和硫酸钠饱和溶液按体积比2：1混合而成；所述保硫干燥剂由无水硫酸铝和硫酸氢铵按摩尔比2：1～1：2组成；所述保氨干燥剂由无水磷酸钠、无水硫酸钠和氢氧化钠按摩尔比1：1：0.5～1组成。

3.根据权利要求1或2所述的预处理方法，其特征在于：所述的保硫干燥剂的制备方法如下：十八水硫酸铝和硫酸铵以1:2～2：1摩尔比混合，加水溶解混匀，电炉沸腾除水，放马弗炉内加热到280℃，恒温2～5小时，降温到110～120℃，放干燥器内冷却到室温。

4.根据权利要求1或2所述的预处理方法，其特征在于：所述的保氨干燥剂的制备方法如下：室温和正常气压下，氢氧化钠 、磷酸钠、硫酸钠按1∶1∶1摩尔比混合，加水溶解混匀，电炉沸腾除水，再放烘箱内120℃恒温2～5小时，移至干燥器内冷却到室温。

5.根据权利要求1或2所述的预处理方法，其特征在于：当保硫缓冲溶液通入烟气一段时间，在该溶液体积扩大一倍后，或该溶液稀释10倍后pH≥1时，更换新的保硫缓冲溶液。

6.根据权利要求1或2所述的预处理方法，其特征在于：当保氨缓冲溶液通入烟气一段时间，在该溶液体积扩大一倍后，或该溶液稀释10倍后pH≤13时，或者检测仪器有二氧化硫检出时，更换新的保氨缓冲溶液。

7.根据权利要求5所述的预处理方法，其特征在于：还包括失效保硫缓冲溶液的处理步骤，该步骤包括往失效的保硫缓冲溶液中加入氨水中和，过滤回收不溶解于饱和硫酸铵中的硫酸钴即可。

8.根据权利要求3所述的预处理方法，其特征在于：还包括保硫干燥剂化学法判定失效步骤，该步骤包括取出0.1克保硫干燥剂放入5毫升水中，并测量溶液的pH值，在pH＞2.1的情况下，需更换保硫干燥剂。

9.根据权利要求4所述的预处理方法，其特征在于：还包括保氨干燥剂化学法判定失效步骤，该步骤包括取出0.1克保氨干燥剂放入5毫升水中，测量溶液的pH值，在pH＜13的情况下，需更换保氨干燥剂。

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