CN104165969A - 一种污染源二氧化硫排放在线监测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种污染源二氧化硫排放在线监测系统及方法，所述监测系统包括预处理装置、加热部件、冷凝装置及检测装置；所述监测系统进一步包括：注入装置，所述注入装置设置在所述预处理装置和冷凝装置之间的管路上，用于向所述管路内注入浓度处于1-25％之间的磷酸。本发明具有监测精度高、适应高湿环境等优点，可广泛用于高湿环境下低浓度二氧化硫的在线监测中。

Description

一种污染源二氧化硫排放在线监测系统及方法
技术领域
本发明涉及污染物监测，特别涉及污染源二氧化硫排放在线监测系统级方法。
背景技术
二氧化硫是我国固定污染源排放控制的一个重要因子，随着污染源排放标准的日趋收严以及烟气脱硫在我国的普及，固定污染源排放的二氧化硫浓度越来越小，很多地方的二氧化硫浓度往往能达到几十个ppm甚至十几个ppm。目前我国湿法烟气脱硫技术占主导地位，脱硫后烟气温度低、湿度大，因此对固定污染源排放二氧化硫在线监测系统在高湿度、低量程下的二氧化硫测量的准确性和稳定性提出了新的要求。
目前我国固定污染源二氧化硫排放连续监测系统的分析原理主要有：直接抽取-冷干-非分散红外法、直接抽取-热湿-紫外差分光谱法、稀释抽取紫外荧光分析法。其中直接抽取-冷干-非分散红外法应用最为广泛，其重要优势在于采用冷干样气预处理，测试结果直接输出污染物干基浓度，符合环保标准要求，同时红外波段宽，能测量多种气体。
冷干直抽法CEMS取样技术对解决高温、高浓度二氧化硫基本可行，但是对于湿法脱硫后的高湿、低温、低浓度二氧化硫的监测，则力所不及了；二氧化硫是一种易溶于水的酸酐,正常状态下1单位体积的水可以溶解40单位体积的二氧化硫,在采样过程中,当烟气中的水分在采样管道冷凝成水滴析出时会吸收烟气中二氧化硫从而对测试结果造成较大的影响。研究发现，100～1000ppm浓度范围内的二氧化硫，依据不同条件在烟气冷凝器中的二氧化硫损失量约为2％～10％，损失量随着烟气湿度的增加、二氧化硫浓度的降低和冷凝器冷凝温度的降低而增大。
目前主要通过合理设计热交换管，减少烟气与冷凝器中液态水的接触时间和接触面积，来降低二氧化硫组分的丢失率。但是脱水效果和组分丢失两者之间通常是一个平衡关系，降低二氧化硫组分的丢失率通常需要牺牲脱水效果。
发明内容
为了解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种监测准确的污染源二氧化硫排放在线监测系统，适用于高湿环境下低浓度二氧化硫的在线监测中。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种污染源二氧化硫排放在线监测系统，所述监测系统包括预处理装置、加热部件、冷凝装置及检测装置；所述监测系统进一步包括：
注入装置，所述注入装置设置在所述预处理装置和冷凝装置之间的管路上，用于向所述管路内注入浓度处于1-25％之间的磷酸。
根据上述的监测系统，可选地，所述注入装置进一步包括:
第一容器，所述第一容器容纳所述浓度处于1-25％之间的磷酸；
第一输送装置，所述第一输送装置的进口端连通所述第一容器，出口端连通所述管路。
根据上述的监测系统，优选地，所述第一输送装置采用蠕动泵。
根据上述的监测系统，可选地，所述监测系统进一步包括:
第二容器，所述冷凝装置的液体输出端处于所述第二容器内液面之下；
第二输送装置，所述第二输送装置设置在注入装置和容器之间的管路上；
加热装置，所述加热装置用于加热所述第二容器内的液体。
根据上述的监测系统，可选地，所述检测装置的气体出口通过管线延伸到所述第二容器内的液面之下。
本发明还提供了一种监测准确的污染源二氧化硫排放在线监测方法。该发明目的是通过以下技术方案实现的：
一种污染源二氧化硫排放在线监测方法，所述监测方法包括以下步骤：
(A1)取样污染源内的烟气，烟气经过被伴热的预处理装置后通过管路进入冷凝装置；
(A2)注入装置将浓度处于1-25％之间的磷酸注入到所述管路中；
(A3)烟气和所述磷酸在冷凝装置内降温，烟气中的水分冷凝析出后和磷酸混合，并流出冷凝装置；烟气中的二氧化硫无损失地进入检测装置；
(A4)检测装置测得烟气中的二氧化硫含量。
根据上述的监测方法，优选地，所述磷酸的浓度处于2-10％之间。
根据上述的监测方法，可选地，步骤(A3)进一步包括以下步骤：
(B1)从冷凝装置流出的磷酸进入容器内；
(B2)加热所述容器内的磷酸，磷酸中的水分蒸发；
(B3)所述容器内的磷酸被输送到所述注入装置。
根据上述的监测方法，可选地，在步骤(A4)中，排出检测装置的烟气进入到所述容器内的磷酸中。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、烟气中的析出的水会进入低浓度磷酸中，而不会吸收烟气中的二氧化硫，二氧化硫也不会溶于磷酸中，从而保证了烟气中二氧化硫监测的准确性，适用于高湿环境下低浓度二氧化硫的准确测量；
2、低浓度的磷酸可循环利用，无二次污染；
3、维护量低，可长期使用。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例1的监测系统的结构简图；
图2是根据本发明实施例1的监测系统的制造方法的流程图；
图3是根据本发明实施例2的监测系统的结构简图。
具体实施方式
图1-3和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1示意性地给出了本发明实施例的污染源二氧化硫排放在线监测系统的结构简图，如图1所示，所述在线监测系统包括：
依次连接的取样探头11、冷凝装置31及检测装置41；预处理装置集成在所述取样探头11内，利用加热部件去加热所述预处理装置；
注入装置，所述注入装置设置在所述预处理装置和冷凝装置31之间的管路21上，用于向所述管路内注入浓度处于1-25％之间的磷酸，如浓度为1％、20％、25％的磷酸，这些浓度的磷酸是没有腐蚀性的，降低了对管路的要求。所述注入装置进一步包括:
第一容器51，所述第一容器51容纳所述磷酸；
第一输送装置52，所述第一输送装置52的进口端连通所述第一容器51，出口端连通所述管路21。优选地，所述第一输送装置采用蠕动泵。
图2示意性地给出了本发明实施例的污染源二氧化硫排放在线监测方法的流程图，如图2所示，所述监测方法包括以下步骤：
(A1)取样污染源内的烟气，烟气经过被伴热的预处理装置后通过管路进入冷凝装置；
(A2)注入装置将浓度处于1-25％之间的磷酸注入到所述管路中，具体为：蠕动泵将第一容器内的浓度处于1-25％之间的磷酸输送到所述管路中，如浓度为1％、20％、25％的磷酸，这些浓度的磷酸是没有腐蚀性的，降低了对管路的要求，同时，烟气中的二氧化硫不会溶于磷酸中，从而保证了烟气中二氧化硫监测的准确性；
(A3)烟气和所述磷酸在冷凝装置内降温，烟气中的水分冷凝析出后和磷酸混合，并流出冷凝装置；烟气中的二氧化硫无损失地进入检测装置；
(A4)检测装置测得烟气中的二氧化硫含量。
实施例2：
图3示意性地给出了本发明实施例的污染源二氧化硫排放在线监测系统的结构简图，如图3所示，所述在线监测系统包括：
依次连接的取样探头11、冷凝装置31及检测装置41；预处理装置集成在所述取样探头11内，利用加热部件去加热所述预处理装置；
注入装置，所述注入装置设置在所述预处理装置和冷凝装置31之间的管路21上，用于向所述管路内注入浓度处于2-10％之间的磷酸，如浓度为2％、6％、10％的磷酸，这些浓度的磷酸是没有腐蚀性的，降低了对管路的要求。所述注入装置进一步包括:
第一容器51，所述第一容器51容纳所述磷酸；
第一输送装置52，所述第一输送装置52的进口端连通所述第一容器51，出口端连通所述管路。优选地，所述第一输送装置采用蠕动泵。
第二容器53，所述冷凝装置的液体输出端处于所述第二容器内液面之下；
第二输送装置55，所述第二输送装置55设置在第一容器51和第二容器53之间的管路上；所述第二输送装置优选蠕动泵；
加热装置54，所述加热装置54用于加热所述第二容器53内的液体。
所述检测装置41的气体出口通过管线延伸到所述第二容器53内的液面之下。
本发明实施例的污染源二氧化硫排放在线监测方法，所述监测方法包括以下步骤：
(A1)取样污染源内的烟气，烟气经过被伴热的预处理装置后通过管路进入冷凝装置；
(A2)注入装置将浓度处于2-10％之间的磷酸注入到所述管路中，具体为：蠕动泵将第一容器内的浓度处于2-10％之间的磷酸输送到所述管路中，如浓度为2％、6％、10％的磷酸，这些浓度的磷酸是没有腐蚀性的，降低了对管路的要求，同时，烟气中的二氧化硫不会溶于磷酸中，从而保证了烟气中二氧化硫监测的准确性；
(A3)烟气和所述磷酸在冷凝装置内降温，烟气中的水分冷凝析出后和磷酸混合，并流出冷凝装置；烟气中的二氧化硫无损失地进入检测装置；具体为：
(B1)从冷凝装置流出的磷酸进入第二容器内；
(B2)加热所述第二容器内的磷酸，磷酸中的水分蒸发；
(B3)所述第二容器内的磷酸被输送到所述注入装置。
(A4)检测装置测得烟气中的二氧化硫含量。
排出检测装置的烟气进入到所述第二容器内的磷酸中。

Claims (9)

1.一种污染源二氧化硫排放在线监测系统，所述监测系统包括预处理装置、加热部件、冷凝装置及检测装置；其特征在于：所述监测系统进一步包括：
注入装置，所述注入装置设置在所述预处理装置和冷凝装置之间的管路上，用于向所述管路内注入浓度处于1-25％之间的磷酸。
2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述注入装置进一步包括:
第一容器，所述第一容器容纳所述浓度处于1-25％之间的磷酸；
第一输送装置，所述第一输送装置的进口端连通所述第一容器，出口端连通所述管路。
3.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于：所述第一输送装置采用蠕动泵。
4.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于：所述监测系统进一步包括:
第二容器，所述冷凝装置的液体输出端处于所述第二容器内液面之下；
第二输送装置，所述第二输送装置设置在注入装置和容器之间的管路上；
加热装置，所述加热装置用于加热所述第二容器内的液体。
5.根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于：所述检测装置的气体出口通过管线延伸到所述第二容器内的液面之下。
6.一种污染源二氧化硫排放在线监测方法，所述监测方法包括以下步骤：
(A1)取样污染源排放的烟气，烟气经过被伴热的预处理装置后通过管路进入冷凝装置；
(A2)注入装置将浓度处于1-25％之间的磷酸注入到所述管路中；
(A3)烟气和所述磷酸在冷凝装置内降温，烟气中的水分冷凝析出后和磷酸混合，并流出冷凝装置；烟气中的二氧化硫无损失地进入检测装置；
(A4)检测装置测得烟气中的二氧化硫含量。
7.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于：所述磷酸的浓度处于2-10％之间。
8.根据权利要求6所述的监测方法，其特征在于：步骤(A3)进一步包括以下步骤：
(B1)从冷凝装置流出的磷酸进入容器内；
(B2)加热所述容器内的磷酸，磷酸中的水分蒸发；
(B3)所述容器内的磷酸被输送到所述注入装置。
9.根据权利要求8所述的监测方法，其特征在于：在步骤(A4)中，排出检测装置的烟气进入到所述容器内的磷酸中。
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