CN106769246A - 一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法及装置，装置包括：取样器、高效除湿器、抽气泵、流量控制器、红外烟气分析仪，通过使用有机溶剂与亚硫酸氢钠固体形成的混合液，对发电厂高湿度烟气进行一次、二次高效除湿除尘，同时利用固体干燥剂对处理后的烟气进行巩固性的第三次除湿。本发明最大限度地消除了高湿度、低温环境对低浓度二氧化硫现场检测的影响，省去了常规的除尘及冷凝装置，降低了成本，提高了检测结果的准确性，适用于现场检测。
Description
技术领域
本发明属于污染物监测领域，特别是一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法及装置。
背景技术
随着我国超低排放要求的提出，环保局对发电厂烟气中二氧化硫浓度的排放标准已降低至35mg/m3，对此我国发电厂一般均采用湿法烟气脱硫技术对烟气进行处理。湿法脱硫后，脱硫塔出口的烟气湿度非常大，含湿量体积分数高达13％左右，雾滴含量约30mg/m3，且温度一般在45～65℃之间。二氧化硫易溶于水，正常状态下1体积水可溶解40体积的二氧化硫，因此脱硫烟气的特殊状态对发电厂二氧化硫浓度现场的准确测定造成了非常大的困难，尤其是在冬天低温环境下。
目前我国固定污染源二氧化硫含量检测的方法有：
①直接抽取烟气(带加热)→冷凝干燥或干燥剂干燥→除尘→非分散红外仪器检测法，该方法是目前使用最广泛的应用于现场检测的方法，但由于脱硫后烟气二氧化硫浓度很低、湿度非常大，冷凝干燥会使大量的二氧化硫溶解于冷凝水，对检测结果的准确性影响很大，而干燥剂干燥能力有限，单独使用无法达到需要的干燥效果，故该方法虽在使用，但对于现场检测却存在系统误差大等诸多问题；
②直接抽取烟气(带加热)→湿热烟气→紫外仪器检测法，该方法由于是对湿热烟气直接进行仪器检测，对仪器及条件要求较高，故不适用于现场检测；
③直接抽取烟气(带加热)→管路中注入一定浓度磷酸溶液→冷凝干燥→检测装置法，该方法只是利用磷酸的酸性在一定程度上抑制二氧化硫在溶液中的溶解，但二氧化硫组分的丢失率仍然较高，且磷酸溶液具有一定腐蚀性，对仪器材料要求较高。
显而易见，以上方法均不适用于现场检测。
发明内容
本发明的目的是通过设置高效除湿器，利用其中的有机溶剂和亚硫酸氢钠固体的混合液对高湿度烟气进行除湿除尘，进而提供一种适合低温环境、结构简单、操作方便的一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法及装置。
为了解决上述问题，本发明提出一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法及装置。
本发明所采用的技术方案是：
一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的装置，包括：取样器、高效除湿器、抽气装置、分析装置，所述取样器入口与发电厂烟道连接，取样器出口与高效除湿器入口连接，取样器出口包括纵向出口和横向出口，高效除湿器内部设置有腔室，高效除湿器出口与抽气装置连接，抽气装置与红外烟气分析仪连接。取样器连通烟道，用于将高湿度烟气引入，同时取样器通过导管将高湿度烟气导入高效除湿器，导管伸入高效除湿器底部，保证烟气排除高效除湿器内的残留空气，随后烟气经过取样器进入高效除湿器，当烟道水平布置时，纵向出口与高效除湿器入口连接，当烟道竖直布置时，横向出口与高效除湿器入口连接，保证烟道的走向不会影响高效除湿器的摆放，使高效除湿器处于水平位置，进而保证除湿除尘的稳定性，随后烟气通过抽气装置、分析装置，对二氧化硫浓度进行连续精确的现场检测，结构简单，省去了常规的除尘及冷凝装置，节约检测成本。
进一步地，所述高效除湿器内部设置有三个腔室，第一腔室出口与第二腔室底部连通，第二腔室出口与第三腔室底部连通。三个腔室体积相同并且相互之间两两隔开，保证三个腔室的除湿分区独立进行，同时第一腔室出口与第二腔室底部连通，第二腔室出口与第三腔室底部连通，保证烟气经过第一腔室后能完整通过第二腔室，在第二腔室内最大化进行除湿，第二腔室出口与第三腔室底部连通，保证烟气经过第二腔室后能完整通过第三腔室，在第三腔室内最大化进行除湿。
进一步地，所述取样器纵向出口和横向出口均设置有螺纹，并且通过螺纹与高效除湿器入口连接。取样器出口采用螺纹设计，保证了装置的密闭性，同时不需要橡胶软管的连接，避免了烟气除湿前水成分的析出，适用于冬天低温环境二氧化硫浓度的现场准确检测。
一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备亚硫酸氢钠固体及可以与水互溶的有机溶剂，将有机溶剂、亚硫酸氢钠固体的混合物放入除湿器；
步骤2：引入待测烟气，烟气通过除湿器内的有机溶剂和亚硫酸氢钠固体的混合物，进行除湿除尘；
步骤3：经过除湿除尘处理后的烟气，然后通过分析装置，对二氧化硫浓度进行现场检测。与水互溶的有机溶剂与亚硫酸氢钠固体形成悬浮液，有机溶剂位于亚硫酸氢钠固体上方，有机溶剂用于隔绝空气，防止烟气与空气混合造成二氧化硫含量失准，高湿度烟气先通过亚硫酸氢钠固体，过量的亚硫酸氢钠固体吸收烟气中的水分形成亚硫酸氢钠饱和溶液，吸收烟气中的水，达到除湿的目的，随后烟气通过有机溶剂，由于亚硫酸氢钠饱和溶液可以与有机溶剂互溶，整个过程未引入任何的外来水成分，同时亚硫酸氢钠饱和溶液和有机溶剂均不会与二氧化硫发生反应，进而消耗烟气中的二氧化硫，从而使烟气在除湿后，烟气携带的二氧化硫无损失的通过高效除湿器进入分析装置，保证了二氧化硫浓度现场检测结果的准确性。
进一步地，所述步骤2的除湿器内还放入固体干燥剂，经过除湿除尘后的烟气，再通过除湿器内的有机溶剂和亚硫酸氢钠固体的混合液，进行二次除湿除尘，然后通过除湿器内的固体干燥剂，进行第三次除湿。烟气经过两次有机溶剂和亚硫酸氢钠固体的混合液后，烟气含湿量接近为零，然后经过固体干燥剂作为巩固性的第三次除湿，保证进入红外烟气分析仪的烟气含湿量为零。
优选的，所述步骤1中，在除湿器中有机溶剂和亚硫酸氢钠固体的摩尔比为1:1至1:2。保证亚硫酸氢钠固体相对烟气中的水分处于过量的状态，亚硫酸氢钠固体吸水后进而形成亚硫酸氢钠饱和溶液，亚硫酸氢钠饱和溶液不会与二氧化硫气体发生化学反应，使二氧化硫气体不会溶入有机溶剂。
优选的，所述步骤3中，待引入烟气1分钟后开始检测。取样设备、高效除湿器、分析设备内部都含有空气，等待1分钟后开始检测，利用已经除湿除尘后的烟气将设备内残留的空气排除，使检测结果更加准确。
优选的，所述步骤3中，分析装置采用红外烟气分析仪。红外烟气分析仪体积小，携带方便，组装时简单，更加适用于现场检测。
本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：
1、本发明利用有机溶剂与亚硫酸氢钠固体形成混合液，对发电厂高湿度烟气进行一次、二次高效除湿除尘，整个过程未引入任何的外来水成分，且高湿烟气的析出水与过量的亚硫酸氢钠固体形成亚硫酸氢钠饱和溶液溶于有机溶剂中，从而使烟气中二氧化硫无损失的进入红外烟气分析仪，保证了二氧化硫浓度现场检测结果的准确性。
2、取样枪出口采用螺纹设计，与特制的高效除湿器直接连接在一起，保证了装置的密闭性，并且高湿烟气加热后，从取样枪螺纹出口直接通入特制的高效除湿器固体层内，不需要橡胶软管的连接，避免了烟气除湿前水成分的析出，适用于冬天低温环境二氧化硫浓度的现场准确检测。
3、本发明结构简单，仅通过高效除湿器完成对烟气的除湿除尘，省去了常规的除尘及冷凝装置，节约检测成本。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的流程示意图
标号说明：
取样枪1； 加热器2； 三通阀3； 纵向螺纹出口4；
横向螺纹出口5； 高效除湿器6； 第一腔室7； 第二腔室8；
第三腔室9； 有机溶剂10； 亚硫酸氢钠11； 固体干燥剂12；
抽气泵13； 流量控制器14； 红外烟气分析仪15。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：如图1至2所示，一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备可以与水互溶的有机溶剂10(如甲醇、乙醇、甘油)和亚硫酸氢钠11固体，向高效除湿器6的第一腔室7和第二腔室8内均加入有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的混合液，使有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的摩尔比为1:1，使第一腔室7的进气管伸入到亚硫酸氢钠11固体层内，第一腔室7的出气管伸入到第二腔室8的亚硫酸氢钠11固体层内，第三腔室9内加入固体干燥剂12；
步骤2：打开三通阀3，高湿度烟气经取样器1的加热器2加热后，通过高效除湿器6第一腔室7内的有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的混合液，进行一次除湿除尘，经过一次除湿除尘后的烟气，通过高效除湿器6第二腔室8内的有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的混合液，进行二次除湿除尘，高湿烟气的析出水与过量的亚硫酸氢钠11固体形成亚硫酸氢钠11饱和溶液溶于有机溶剂10中；
步骤3：经过二次除湿除尘处理后的烟气，通过第三腔室9的固体干燥剂12，进行巩固性的第三次除湿，然后通过抽气泵13、流量控制器14，使二氧化硫进入红外烟气分析仪15，最后对二氧化硫浓度进行现场检测，当高效除湿器6的第一腔室7和第二腔室8内的有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的摩尔比小于3:1，对亚硫酸氢钠11固体进行补充，使摩尔比为1:1。
一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的装置，包括：取样枪1、三通阀3、高效除湿器6、抽气泵13、流量控制器14、红外烟气分析仪15，取样枪1入口与发电厂烟道连接，取样枪1中间设置有加热器2，取样枪1出口设置有出气管，取样枪1出口处连接三通阀3，取样枪1出口设置有纵向螺纹出口4和横向螺纹出口5，此时烟道竖直布置时，取样枪1的横向螺纹出口5与高效除湿器6入口连接(当烟道水平布置时，取样枪1的纵向螺纹出口4与高效除湿器6入口连接)，高效除湿器6内部设置有三个腔室，第一腔室7的出口伸入第二腔室8内，第二腔室8的出口伸入第三腔室9内，取样枪1出气管伸入高效除湿器第一腔室7内，第三腔室9出口与抽气泵13连接，抽气泵13与流量控制器14连接，流量控制器14与红外烟气分析仪15连接。
实施例2：如图1至2所示，一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备可以与水互溶的有机溶剂10(如甲醇、乙醇、甘油)和亚硫酸氢钠11固体，向高效除湿器6的第一腔室7和第二腔室8内均加入有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的混合液，使有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的摩尔比为1:1.5，使第一腔室7的进气管伸入到亚硫酸氢钠11固体层内，第一腔室7的出气管伸入到第二腔室8的亚硫酸氢钠11固体层内，第三腔室9内加入固体干燥剂12；
步骤2：打开三通阀3，高湿度烟气经取样器1的加热器2加热后，通过高效除湿器6第一腔室7内的有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的混合液，进行一次除湿除尘，经过一次除湿除尘后的烟气，通过高效除湿器6第二腔室8内的有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的混合液，进行二次除湿除尘，高湿烟气的析出水与过量的亚硫酸氢钠11固体形成亚硫酸氢钠11饱和溶液溶于有机溶剂10中；
步骤3：经过二次除湿除尘处理后的烟气，通过第三腔室9的固体干燥剂12，进行巩固性的第三次除湿，然后通过抽气泵13、流量控制器14，使二氧化硫进入红外烟气分析仪15，最后对二氧化硫浓度进行现场检测，，当高效除湿器6的第一腔室7和第二腔室8内的有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的摩尔比小于3:1，对亚硫酸氢钠11固体进行补充，使摩尔比为1:1.5。
一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的装置，包括：取样枪1、三通阀3、高效除湿器6、抽气泵13、流量控制器14、红外烟气分析仪15，取样枪1入口与发电厂烟道连接，取样枪1中间设置有加热器2，取样枪1出口设置有出气管，取样枪1出口处连接三通阀3，取样枪1出口设置有纵向螺纹出口4和横向螺纹出口5，此时烟道竖直布置时，取样枪1的横向螺纹出口5与高效除湿器6入口连接(当烟道水平布置时，取样枪1的纵向螺纹出口4与高效除湿器6入口连接)，高效除湿器6内部设置有三个腔室，第一腔室7的出口伸入第二腔室8内，第二腔室8的出口伸入第三腔室9内，取样枪1出气管伸入高效除湿器第一腔室7内，第三腔室9出口与抽气泵13连接，抽气泵13与流量控制器14连接，流量控制器14与红外烟气分析仪15连接。
实施例3：如图1至2所示，一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法，包括以下步骤：
步骤1：准备可以与水互溶的有机溶剂10(如甲醇、乙醇、甘油)和亚硫酸氢钠11固体，向高效除湿器6的第一腔室7和第二腔室8内均加入有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的混合液，使有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的摩尔比为1:2，使第一腔室7的进气管伸入到亚硫酸氢钠11固体层内，第一腔室7的出气管伸入到第二腔室8的亚硫酸氢钠11固体层内，第三腔室9内加入固体干燥剂12；
步骤2：打开三通阀3，高湿度烟气经取样器1的加热器2加热后，通过高效除湿器6第一腔室7内的有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的混合液，进行一次除湿除尘，经过一次除湿除尘后的烟气，通过高效除湿器6第二腔室8内的有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的混合液，进行二次除湿除尘，高湿烟气的析出水与过量的亚硫酸氢钠11固体形成亚硫酸氢钠11饱和溶液溶于有机溶剂10中；
步骤3：经过二次除湿除尘处理后的烟气，通过第三腔室9的固体干燥剂12，进行巩固性的第三次除湿，然后通过抽气泵13、流量控制器14，使二氧化硫进入红外烟气分析仪15，最后对二氧化硫浓度进行现场检测，当高效除湿器6的第一腔室7和第二腔室8内的有机溶剂10和亚硫酸氢钠11固体的摩尔比小于3:1，对亚硫酸氢钠11固体进行补充，使摩尔比为1:2。
一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的装置，包括：取样枪1、三通阀3、高效除湿器6、抽气泵13、流量控制器14、红外烟气分析仪15，取样枪1入口与发电厂烟道连接，取样枪1中间设置有加热器2，取样枪1出口设置有出气管，取样枪1出口处连接三通阀3，取样枪1出口设置有纵向螺纹出口4和横向螺纹出口5，此时烟道竖直布置时，取样枪1的横向螺纹出口5与高效除湿器6入口连接(当烟道水平布置时，取样枪1的纵向螺纹出口4与高效除湿器6入口连接)，高效除湿器6内部设置有三个腔室，第一腔室7的出口伸入第二腔室8内，第二腔室8的出口伸入第三腔室9内，取样枪1出气管伸入高效除湿器第一腔室7内，第三腔室9出口与抽气泵13连接，抽气泵13与流量控制器14连接，流量控制器14与红外烟气分析仪15连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的装置，其特征在于，包括：取样器、高效除湿器、抽气装置、分析装置，所述取样器入口与发电厂烟道连接，取样器出口与高效除湿器入口连接，取样器出口包括纵向出口和横向出口，高效除湿器内部设置有腔室，高效除湿器出口与抽气装置连接，抽气装置与红外烟气分析仪连接。
2.根据权利要求1所述的发电厂二氧化硫浓度现场检测的装置，其特征在于，所述高效除湿器内部设置有三个腔室，第一腔室出口与第二腔室底部连通，第二腔室出口与第三腔室底部连通。
3.根据权利要求1所述的发电厂二氧化硫浓度现场检测的装置，其特征在于，所述取样器纵向出口和横向出口均设置有螺纹，并且通过螺纹与高效除湿器入口连接。
4.一种用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法，其特征在于，基于权利要求1至3任一所述的用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的装置,包括以下步骤：
步骤1：准备亚硫酸氢钠固体及可以与水互溶的有机溶剂，将有机溶剂、亚硫酸氢钠固体的混合物放入除湿器；
步骤2：引入待测烟气，烟气通过除湿器内的有机溶剂和亚硫酸氢钠固体的混合物，进行除湿除尘；
步骤3：经过除湿除尘处理后的烟气，然后通过分析装置，对二氧化硫浓度进行现场检测。
5.根据权利要求4所述的用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法，其特征在于，所述步骤2中，除湿器内还放入固体干燥剂，经过除湿除尘后的烟气，再通过除湿器内的有机溶剂和亚硫酸氢钠固体的混合物，进行二次除湿除尘，然后通过除湿器内的固体干燥剂，进行第三次除湿。
6.根据权利要求5所述的用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法，其特征在于，所述步骤1中，在除湿器中有机溶剂和亚硫酸氢钠固体的摩尔比为1:1至1:2。
7.根据权利要求6所述的用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法，其特征在于，所述步骤3中，待引入烟气1分钟后开始检测。
8.根据权利要求6所述的用于发电厂二氧化硫浓度现场检测的方法，其特征在于，所述步骤3中，分析装置采用红外烟气分析仪。
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