CN105181614B - 三氧化硫分析仪器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种三氧化硫分析仪器及方法，所述仪器包括采样单元、抽气单元、吸收单元、反应单元、检测单元；所述采样单元包括采样枪；所述抽气单元包括干燥器、流量计、采样泵；所述吸收单元包括洗气瓶、冰浴池、吸收液容器；所述反应单元包括反应器、试剂床；所述检测单元包括分光光度计。本发明能够分析出烟气中的三氧化硫浓度，示值误差小于5%，检测时间小于30分钟。本发明实现了采样检测一体化，具有结构简单、便于携带等优点。

Description

三氧化硫分析仪器及方法

技术领域

本发明涉及环保技术领域，尤其涉及一种三氧化硫分析仪器及方法。

背景技术

火电厂烟气中的三氧化硫对设备的运行性能和环境有较大危害，如堵塞和腐蚀下游设备、降低电厂效率、增加排烟的浑浊度、作为前驱物形成PM2.5以及危害人体健康等。由于三氧化硫极易与烟气中的水蒸汽结合形成硫酸蒸汽，在壁温低于酸露点的受热面上凝结，造成酸露点腐蚀。烟气中三氧化硫含量愈多，酸露点温度越高，腐蚀的范围就越广也越严重。烟气中的酸露点可达140～160℃。为了减少三氧化硫带来的酸露点腐蚀危害，火电厂通常将空气预热器出口温度提高到酸露点温度以上10—15℃，导致火电厂耗煤量增加。

近年来越来越多的火电厂安装了湿法烟气脱硫系统，由于湿法脱硫后净烟气的湿度较大，烟气中残存的三氧化硫极易快速转化为硫酸雾滴，对烟道和下游设备造成严重腐蚀。“十二五”计划提出普及火电厂SCR（选择性催化还原）脱硝项目，相关研究表明：SCR催化剂会促进二氧化硫氧化成三氧化硫，将使烟气中三氧化硫浓度大幅提高；而传统的湿法烟气脱硫技术只能脱除约50%的三氧化硫。因此亟需开展火电厂三氧化硫排放控制技术的研究，制定三氧化硫排放标准。烟气中三氧化硫的检测是其排放控制技术研究和排放标准制定的基础，也是控制技术成效和标准执行的检验手段；同时，检测的数据也是火电厂调整运行操作的依据，以有效降低能耗、减少排放。

由于烟气中的三氧化硫浓度很低，通常不超过50ppm，且三氧化硫化学性质活泼，只有在温度较高时才能稳定存在，当温度较低时，即使管道中存在微量水分，也可与之迅速反应生成硫酸雾滴，容易在检测仪器中冷凝或与腐蚀仪器中金属部件；此外，烟气中的二氧化硫有可能氧化成为三氧化硫，使检测结果严重偏大，存在较大误差。故检测烟气中的三氧化硫的难度很大。

GB/T 21508-2008《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法》附录C“烟气中三氧化硫浓度的测定”采用控制冷凝法，其原理如下：“用专用的气体采样系统对烟道气进行等速采样。采样系统中的石英过滤器用于过滤烟气中的颗粒物，用带水浴的蛇形玻璃管对三氧化硫进行控制冷凝。取样后，用去离子水冲洗石英过滤器和蛇形玻璃管得到含有硫酸根离子的溶液。分析此溶液中硫酸根离子的含量并换算到烟气中的三氧化硫的浓度”。其步骤包括：“取样前准备：保证玻璃蛇形收集管和玻璃滤板清洁、干燥（用丙酮清洗，在空气中干燥），若玻璃滤板上有难于清洗的固体异物可用重铬酸钾处理后清洗干净”。该方法的缺点是：清洗和干燥过程长达数小时，且蛇形玻璃管很难清洗干净，残留物会造成测量误差。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种三氧化硫分析仪器及方法，用于分析烟气中的三氧化硫浓度。

本发明采用异丙醇吸收—氯冉酸分光光度法，其工作原理如下：烟气通过采样枪进入洗气瓶，烟气中的三氧化硫溶解在异丙醇溶液中，三氧化硫被吸收为硫酸根离子。含有硫酸根离子的样品液与过量的氯冉酸钡试剂在反应器中混合，硫酸根离子与氯冉酸钡发生化学反应，生成硫酸钡并释放出等当量的氯冉酸根离子。由于氯冉酸根离子对535nm 光波的吸收率最高，利用分光光度计测量氯冉酸根离子在535nm 处的吸光度，从而得到反应液中的氯冉酸根离子浓度。由于反应液中的氯冉酸根离子浓度与吸收液中的硫酸根离子浓度成线性关系，故可得到样品液中的硫酸根离子浓度。根据样品液中的硫酸根离子浓度，以及烟气采样流量，可计算出烟气中的三氧化硫浓度。

本发明提供一种三氧化硫分析仪器，所述仪器包括采样单元、抽气单元、吸收单元、反应单元、检测单元；所述采样单元包括采样枪；所述抽气单元包括干燥器、流量计、采样泵；所述吸收单元包括洗气瓶、冰浴池、吸收液容器；所述反应单元包括反应器、试剂床；所述检测单元包括分光光度计。

所述采样枪、洗气瓶、干燥器、流量计、采样泵依次通过管道相连通；

所述洗气瓶与吸收液容器通过管道相连通，洗气瓶与吸收液容器之间设有第一蠕动泵；

所述洗气瓶与反应器通过管道相连通，洗气瓶与反应器之间设有第二蠕动泵；

所述反应器与试剂床通过管道相连通，反应器与试剂床之间设有第三蠕动泵；

所述反应器与分光光度计通过管道相连通，反应器与分光光度计之间设有第四蠕动泵。

进一步的，所述采样枪上设有采样管、加热器、过滤器。

进一步的，所述洗气瓶位于冰浴池内，所述冰浴池外设有制冷器。

进一步的，所述吸收液容器内装有异丙醇溶液。

进一步的，所述试剂床内装有氯冉酸钡试剂。

本发明还提供一种三氧化硫分析方法，该方法包括以下步骤：

（1）通过采样枪采集烟气，然后使烟气与异丙醇溶液在洗气瓶内混合，形成样品液，烟气中的三氧化硫溶解在异丙醇溶液中，三氧化硫被吸收为硫酸根离子；利用流量计测量烟气采样流量；

（2）将样品液抽送至反应器，形成反应液，然后使反应液循环通过装有氯冉酸钡试剂的试剂床，硫酸根离子与氯冉酸钡发生化学反应，生成硫酸钡并释放出等当量的氯冉酸根离子；

（3）将反应液抽送至分光光度计，利用分光光度计测量反应液中的氯冉酸根离子浓度，从而得到样品液中的硫酸根离子浓度；根据样品液中的硫酸根离子浓度，以及烟气采样流量，计算出烟气中的三氧化硫浓度。

本发明的有益效果：

本发明能够分析出烟气中的三氧化硫浓度，示值误差小于5%，检测时间小于30分钟。本发明实现了采样检测一体化，具有结构简单、便于携带等优点。本发明采用设有加热器的采样枪，用于采集烟气，可以避免烟气中的三氧化硫在采样枪中冷凝而造成采样误差。本发明采用置于冰浴池中的洗气瓶，用于混合烟气和异丙醇溶液，具有三氧化硫吸收完全、异丙醇挥发少、洗气瓶易清洗等优点。

附图说明

图1是本发明的三氧化硫分析仪器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1所示的三氧化硫分析仪器包括采样单元、抽气单元、吸收单元、反应单元、检测单元；采样单元包括采样枪101；抽气单元包括干燥器103、流量计104、采样泵105；吸收单元包括洗气瓶102、冰浴池106、吸收液容器107；反应单元包括反应器110、试剂床111；检测单元包括分光光度计114。

采样枪101、洗气瓶102、干燥器103、流量计104、采样泵105依次通过管道相连通；洗气瓶102与吸收液容器107通过管道相连通，洗气瓶102与吸收液容器107之间设有第一蠕动泵108；洗气瓶102与反应器110通过管道相连通，洗气瓶102与反应器110之间设有第二蠕动泵109；反应器110与试剂床111通过管道相连通，反应器110与试剂床111之间设有第三蠕动泵112；反应器110与分光光度计114通过管道相连通，反应器110与分光光度计114之间设有第四蠕动泵113。

采样枪101上设有采样管、加热器、过滤器。

洗气瓶102位于冰浴池106内，冰浴池106外设有制冷器115。

吸收液容器107内装有异丙醇溶液。

试剂床111内装有氯冉酸钡试剂。

上述三氧化硫分析仪器的工作过程包括以下步骤：

（1）启动第一蠕动泵108，将吸收液容器107中的异丙醇溶液抽送至洗气瓶102；启动采样泵105，通过采样枪101采集烟气，烟气经过管道进入洗气瓶102；烟气和异丙醇溶液在洗气瓶102内混合，形成样品液，烟气中的三氧化硫溶解在异丙醇溶液中，三氧化硫被吸收为硫酸根离子；去除三氧化硫后的烟气被抽出洗气瓶102，经过干燥器103、流量计104和采样泵105后排出，利用流量计104测量烟气采样流量；

（2）启动第二蠕动泵109，将洗气瓶102内的样品液抽送至反应器110，形成反应液；启动第三蠕动泵112，使反应液循环通过装有氯冉酸钡试剂的试剂床111，硫酸根离子与氯冉酸钡发生化学反应，生成硫酸钡并释放出等当量的氯冉酸根离子；

（3）启动第四蠕动泵113，将反应器110内的反应液抽送至分光光度计114，利用分光光度计114测量反应液中的氯冉酸根离子浓度，从而得到样品液中的硫酸根离子浓度；根据样品液中的硫酸根离子浓度，以及烟气采样流量，计算出烟气中的三氧化硫浓度。

上述三氧化硫分析仪器能够分析出烟气中的三氧化硫浓度，示值误差小于5%，检测时间小于30分钟。上述三氧化硫分析仪器实现了采样检测一体化，具有结构简单、便于携带等优点。上述三氧化硫分析仪器采用设有加热器的采样枪，用于采集烟气，可以避免烟气中的三氧化硫在采样枪中冷凝而造成采样误差。上述三氧化硫分析仪器采用置于冰浴池中的洗气瓶，用于混合烟气和异丙醇溶液，具有三氧化硫吸收完全、异丙醇挥发少、洗气瓶易清洗等优点。

以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims (1)

1.一种三氧化硫分析仪器，其特征在于，所述三氧化硫分析仪器包括采样单元、抽气单元、吸收单元、反应单元、检测单元；所述采样单元包括采样枪；所述抽气单元包括干燥器、流量计、采样泵；所述吸收单元包括洗气瓶、冰浴池、吸收液容器；所述反应单元包括反应器、试剂床；所述检测单元包括分光光度计；所述采样枪、洗气瓶、干燥器、流量计、采样泵依次通过管道相连通；所述洗气瓶与吸收液容器通过管道相连通，洗气瓶与吸收液容器之间设有第一蠕动泵；所述洗气瓶与反应器通过管道相连通，洗气瓶与反应器之间设有第二蠕动泵；所述反应器与试剂床通过管道相连通，反应器与试剂床之间设有第三蠕动泵；所述反应器与分光光度计通过管道相连通，反应器与分光光度计之间设有第四蠕动泵；所述采样枪上设有采样管、加热器、过滤器；所述洗气瓶位于冰浴池内，冰浴池外设有制冷器；所述吸收液容器内装有异丙醇溶液；所述试剂床内装有氯冉酸钡试剂；所述试剂床的进液端与反应器连通，其出液端与反应器连通；所述第三蠕动泵设于出液端与反应器之间；所述三氧化硫分析仪器的工作过程包括以下步骤：

(1)启动第一蠕动泵，将吸收液容器中的异丙醇溶液抽送至洗气瓶；启动采样泵，通过采样枪采集烟气，烟气经过管道进入洗气瓶；烟气和异丙醇溶液在洗气瓶内混合，形成样品液，烟气中的三氧化硫溶解在异丙醇溶液中，三氧化硫被吸收为硫酸根离子；去除三氧化硫后的烟气被抽出洗气瓶，经过干燥器、流量计和采样泵后排出，利用流量计测量烟气采样流量；

(2)启动第二蠕动泵，将洗气瓶内的样品液抽送至反应器，形成反应液；启动第三蠕动泵，使反应液循环通过装有氯冉酸钡试剂的试剂床，硫酸根离子与氯冉酸钡发生化学反应，生成硫酸钡并释放出等当量的氯冉酸根离子；

(3)启动第四蠕动泵，将反应器内的反应液抽送至分光光度计，利用分光光度计测量反应液中的氯冉酸根离子浓度，从而得到样品液中的硫酸根离子浓度；根据样品液中的硫酸根离子浓度，以及烟气采样流量，计算出烟气中的三氧化硫浓度。