CN110426251A - 一种三氧化硫在线采样装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种三氧化硫在线采样装置及方法，减少采样人员的人为操作误差，提高采样准确性。所述装置包括低温吸收器、异丙醇采样液抽出系统及抽气系统；抽气系统包括气液分离器，依次连接在气液分离器气体出口的气体质量流量计和气泵；低温吸收器包括异丙醇吸收液瓶、烟气输入管道和烟气输出管道；异丙醇吸收液瓶内盛装有异丙醇吸收液，且处于‑2‑2℃环境内；烟气输入管道的输入端连接加热枪，输出端插入到吸收液内；烟气输出管道的输出端高于吸收液液面设置，输出端连接气液分离器的气体入口；异丙醇采样液抽出系统包括依次连接在异丙醇吸收液瓶底部的异丙醇采样液输出管道、吸液蠕动泵和采样收集器。
Description
技术领域
本发明涉及电力、工业锅炉的环保技术领域，具体为一种三氧化硫在线采样装置及方法。
背景技术
燃煤电厂及工业锅炉的烟气中常含有SO3，SO3不仅是造成管道腐蚀、空预器堵塞的直接原因，而且SO3是形成PM2.5重要的前驱体，易引发大气雾霾。自2015年起，国内各地相关环保部门陆续将燃煤锅炉的SO3排放浓度限值定为5mg/m3。目前，燃煤电厂的排放的有色烟羽拖尾严重，不少环保专家指出此有色烟羽与SO3气溶胶有关。
2017年以来，越来越多的省份出台地方政策/标准，并提出了燃煤电厂有色烟羽排放的相关政策要求，希望通过对有色烟羽进行控制，从而改善当地大气质量。因此，非常有必要对燃煤烟气中的SO3浓度进行测量，为燃煤电厂的SO3超标排放及有色烟羽治理等问题提供指导依据。
目前，现有SO3采样方法多为离线测量法，但是离线测量法人为测量误差大，测量结果准确性不高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种三氧化硫在线采样装置及方法，对燃煤烟气中SO3进行自动采样，以减少采样人员的人为操作误差，提高采样准确性，为燃煤电厂烟气SO3浓度的准确采样测量提供基础。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种三氧化硫在线采样装置，包括低温吸收器、异丙醇采样液抽出系统及抽气系统；
所述的抽气系统包括气液分离器，依次连接在气液分离器气体出口的气体质量流量计和气泵；
所述的低温吸收器包括异丙醇吸收液瓶、烟气输入管道和烟气输出管道；异丙醇吸收液瓶内盛装有异丙醇吸收液，且处于-2-2℃环境内；烟气输入管道的输入端连接加热枪，输出端插入到吸收液内；烟气输出管道的输出端高于吸收液液面设置，输出端连接气液分离器的气体入口；
所述的异丙醇采样液抽出系统包括依次连接在异丙醇吸收液瓶底部的异丙醇采样液输出管道、吸液蠕动泵和采样收集器。
优选的，加热烟枪内设置有热电偶，加热烟枪的末端经过滤器与烟气输入管道的输入端连接。
优选的，插入异丙醇吸收瓶的烟气输入管道上设置膨胀缓冲段，且末端设置砂芯板。
优选的，所述烟气输出管道的入口设置有过滤器，用于过滤掉烟气中夹带的液滴。
优选的，还包括异丙醇溶液给入系统；异丙醇溶液给入系统包括依次连接的异丙醇储罐、供液蠕动泵和异丙醇溶液输入管道，异丙醇溶液输入管道伸入异丙醇吸收液瓶设置。
优选的，异丙醇吸收液瓶的底部经电磁阀连接异丙醇采样液输出管道。
优选的，还包括采样控制系统，采样控制系统的输出端分别通过信号传输接口连接气体质量流量计、气泵和吸液蠕动泵。
一种三氧化硫在线采样方法，采用如上所述的系统，进行如下操作；启动加热烟枪开始升温，保持烟温升至260-320℃，烟气通入到低温吸收器，开启气泵和气体质量流量计进行采样；采样时间为5-30min后，停止气泵抽气及加热烟枪，开启吸液蠕动泵将低温吸收器内的采样吸收液全部抽至采样收集器中，完成采样。
优选的，由供液蠕动泵从异丙醇储罐中抽取体积浓度60％-100％的异丙醇水溶液至低温吸收器内的步骤；低温吸收器中的异丙醇吸收瓶处于-2-2℃环境内。
优选的，采样控制系统分别通过信号传输接口连接气体质量流量计、气泵、供液蠕动泵、吸液蠕动泵和电磁阀进行交互；供液蠕动泵、吸液蠕动泵和气体质量流量计均能够累积计量且向采集控制系统传输反馈信号。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明是基于国际标准EPA-8研发而来，通过加热烟枪使得烟温提高，并在更好的在260-320℃，能有效避免采集烟气中SO3/H2SO4/SO3气溶胶冷凝造成的采样损失；设置低温吸收器，使异丙醇溶液处于-2-2℃环境内，能有效避免由于采样烟气中SO2的氧化，插入异丙醇吸收瓶的烟气输入管道使烟气中的SO3与异丙醇传质充分吸收。后续经过一个或多个气液分离器确保进入气体质量流量计的气体含湿量足够低，从而提升气泵抽取的气体体积的精确性，并延长气体质量流量计的使用寿命。
进一步的，插入异丙醇吸收瓶的烟气输入管道设置膨胀缓冲段及底部砂芯板，砂芯板的设计能使烟气中的SO3与异丙醇传质更充分。烟气输出管道的入口设置的过滤装置能减少烟气携带的液滴。
附图说明
图1为本发明实例中所述装置的结构原理示意图。
图2为图1中所述低温吸收器的结构放大图。
图1：1-热电偶，2-加热烟枪，3-异丙醇溶液储罐，41-供液蠕动泵，42-吸液蠕动泵，5-采样收集器，6-低温吸收器，7-气液分离器，8-液体接收瓶，9-气体质量流量计，10-气泵，11-异丙醇溶液输入管道，12-异丙醇采样液输出管道，13-烟气输入管道，14-烟气输出管道，15-信号传输接口，16-异丙醇吸收瓶，17-电磁阀、18-采样控制系统。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种三氧化硫在线采样装置及方法，基于国际标准EPA-8，能实现对燃煤烟气的在线采样，将SO3/H2SO4/SO3气溶胶转移到异丙醇收集液中，完成对燃煤烟气的SO3在线采样。通过本发明所述的装置能够准确采集的烟气中三氧化硫的浓度范围为0.2-200mg/m3；采样时间为5-30min。
具体的，本发明一种三氧化硫在线采样装置，如图1所示，包括加热枪2、低温吸收系统、异丙醇溶液给入系统、异丙醇采样液抽出系统及抽气系统，低温吸收系统包括低温吸收器6、烟气输入管道13和烟气输出管道14，异丙醇溶液给入系统包括异丙醇储罐3、供液蠕动泵41和异丙醇溶液输入管道11，异丙醇采样液抽出系统包括采样收集器5、第二吸液蠕动泵42和异丙醇采样液输出管道，抽气系统包括气泵10、气体质量流量计9、气液分离器7和液体接收瓶。加热枪2上设置有热电偶1，用于反馈控制加热枪2的加热温度。
所述低温吸收器6，如图2所示，包括-2-2℃的异丙醇吸收液瓶16、尾部带砂芯板的烟气输入管道13和入口带过滤器的烟气输出管道14，该异丙醇吸收瓶16处于-2-2℃环境内，在异丙醇吸收瓶16外侧通过冰浴或制冷系统进行降温。烟气输入管道13的尾部砂芯板的作用为提升烟气和异丙醇吸收液的传质效果，促进异丙醇吸收液对烟气中SO3/H2SO4/SO3气溶胶的吸收，烟气输出管道14的入口过滤器的作用为过滤掉烟气中夹带的液滴。烟气在进入气体质量流量计9之前，先设置过滤装置和一个或多个气液分离器7，确保烟气中的小液滴得以脱除。异丙醇吸收瓶16内的液体为体积浓度60％以上的异丙醇水溶液或异丙醇。蠕动泵、气体质量流量计9均采用有累积计量功能并能传输反馈信号的种类。气液分离器7液体出口设置有液体接收瓶8。
采样开启时，启动采样控制系统18，开始采样，加热烟枪2开始升温，供液蠕动泵41从异丙醇储罐3中抽取20-200ml异丙醇溶液至低温吸收器6，待烟温升至260-320℃间进行恒温控制，采样控制系统18自动开启气泵10、气体质量流量计9进行采样，采样时间为5-30min，采样结束后，自动停止气泵10抽气及加热烟枪控温，自动开启吸液蠕动泵42和低温吸收器6底部的电磁阀17，吸液蠕动泵42将低温吸收器6内的采样吸收液全部抽至采样收集器5中，采样结束。
用此套在线采样系统采集的样液测得某电厂脱硫塔入口处SO3浓度为18.7mg/m3，用控制冷凝国标离线法测得该处SO3浓度为19.5mg/m3，该在线采样方法的测量准确性高、操作方便、人为操作误差低。
本发明是基于国际标准EPA-8研发而来，设计的加热烟枪2烟温在260-320℃，能有效避免采集烟气中SO3/H2SO4/SO3气溶胶冷凝造成的采样损失。设置低温吸收器6，使异丙醇溶液处于-2-2℃环境内，能有限避免由于采样烟气中SO2的氧化，插入异丙醇吸收瓶16的烟气输入管道13设置膨胀缓冲段及底部砂芯板，砂芯板的设计能使烟气中的SO3与异丙醇传质更充分。烟气输出管道14的入口设置的过滤装置能减少烟气携带的液滴，并在后续经过一个或多个气液分离器7，气液分离器7分离出的液体进入液体吸收瓶8中，确保进入9气体质量流量计的气体含湿量足够低，从而提升气泵10抽取的气体体积的精确性，并延长气体质量流量计9的使用寿命。采样控制系统18连接图1中的所有信号传输接口，并设置程序，用于启动整套自动采样系统。
Claims (10)
1.一种三氧化硫在线采样装置，其特征在于，包括低温吸收器(6)、异丙醇采样液抽出系统及抽气系统；
所述的抽气系统包括气液分离器(7)，依次连接在气液分离器(7)气体出口的气体质量流量计(9)和气泵(10)；
所述的低温吸收器(6)包括异丙醇吸收液瓶(16)、烟气输入管道(13)和烟气输出管道(14)；异丙醇吸收液瓶(16)内盛装有异丙醇吸收液，且处于-2-2℃环境内；烟气输入管道(13)的输入端连接加热枪(2)，输出端插入到吸收液内；烟气输出管道(14)的输出端高于吸收液液面设置，输出端连接气液分离器(7)的气体入口；
所述的异丙醇采样液抽出系统包括依次连接在异丙醇吸收液瓶(16)底部的异丙醇采样液输出管道(12)、吸液蠕动泵(42)和采样收集器(5)。
2.根据权利要求1所述的一种三氧化硫在线采样装置，其特征在于，加热烟枪(2)内设置有热电偶(1)，加热烟枪(2)的末端经过滤器与烟气输入管道(13)的输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种三氧化硫在线采样装置，其特征在于，插入异丙醇吸收瓶(16)的烟气输入管道(13)上设置膨胀缓冲段，且末端设置砂芯板。
4.根据权利要求1所述的一种三氧化硫在线采样装置，其特征在于，所述烟气输出管道(14)的入口设置有过滤器，用于过滤掉烟气中夹带的液滴。
5.根据权利要求1所述的一种三氧化硫在线采样装置，其特征在于，还包括异丙醇溶液给入系统；异丙醇溶液给入系统包括依次连接的异丙醇储罐(3)、供液蠕动泵(41)和异丙醇溶液输入管道(11)，异丙醇溶液输入管道(11)伸入异丙醇吸收液瓶(16)设置。
6.根据权利要求1所述的一种三氧化硫在线采样装置，其特征在于，异丙醇吸收液瓶(16)的底部经电磁阀(17)连接异丙醇采样液输出管道(12)。
7.根据权利要求1所述的一种三氧化硫在线采样装置，其特征在于，还包括采样控制系统(18)，采样控制系统(18)的输出端分别通过信号传输接口(15)连接气体质量流量计(9)、气泵(10)和吸液蠕动泵(42)。
8.一种三氧化硫在线采样方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任意一项所述的系统，进行如下操作；启动加热烟枪(2)开始升温，保持烟温升至260-320℃，烟气通入到低温吸收器(6)，开启气泵(10)和气体质量流量计(9)进行采样；采样时间为5-30min后，停止气泵(10)抽气及加热烟枪(2)，开启吸液蠕动泵(42)将低温吸收器(6)内的采样吸收液全部抽至采样收集器(5)中，完成采样。
9.根据权利要求8所述的一种三氧化硫在线采样方法，其特征在于，由供液蠕动泵(41)从异丙醇储罐(3)中抽取体积浓度60％-100％的异丙醇水溶液至低温吸收器(6)内的步骤；低温吸收器(6)中的异丙醇吸收瓶(16)处于-2-2℃环境内。
10.根据权利要求8所述的一种三氧化硫在线采样方法，其特征在于，采样控制系统(18)分别通过信号传输接口(15)连接气体质量流量计(9)、气泵(10)、供液蠕动泵(41)、吸液蠕动泵(42)和电磁阀(17)进行交互；供液蠕动泵(41)、吸液蠕动泵(42)和气体质量流量计(9)均能够累积计量且向采集控制系统(18)传输反馈信号。
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