CN111366422A - 一种湿法脱硫系统浆液雾滴测试方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种湿法脱硫浆液雾滴测试方法及装置，该方法通过测试除雾器入口烟道处烟气携带浆液雾滴的含固量数据，对实测位置的烟气携带液滴质量浓度进行修正，提高了测试浆液雾滴质量浓度的准确性。该测试装置采用了旋风捕集器、冷凝管的两级组合捕集设计，具有较大过载容量，可满足在液滴浓度较大情况下的测试；同时对液滴采取了粒径分级采集，可满足对除雾器脱除浆液雾滴效果分级评估要求。该方法在除雾器入口烟道上进行烟气携带浆液雾滴的含固量测试，并籍此进行其他测试位置液滴浓度的修正，克服了部分单塔双循环湿法脱硫系统中烟气携带浆液雾滴源头不一、无法进行量化区分也就无法对液滴测试数据进行修正的弊端。

Description

一种湿法脱硫系统浆液雾滴测试方法及装置

技术领域

本发明属固定源烟气测试领域，特别地涉及一种湿法脱硫系统浆液雾滴测试方法及装置。适用于湿法脱硫系统，特别是超低排放后、除雾器改造后及单塔双循环脱硫系统、氨法脱硫系统、海水脱硫系统烟气中浆液雾滴质量浓度的检测。

背景技术

目前，湿法脱硫技术作为最广泛应用的脱硫技术，能够满足不同SO₂排放标准要求，且经济可行、运行可靠。

近年来，为加大大气污染治理力度，在煤电、钢铁行业推行超低排放改造。其中，湿法脱硫系统中吸收塔除雾器的改型升级，成为燃煤锅炉烟气超低排放改造工程的关注点之一。其目的是降低烟气对吸收塔浆液的携带，从而降低排放烟气中的固体颗粒物浓度，使其达标排放。湿法脱硫后至总排放口单位体积烟气所携带的吸收塔浆液雾滴质量，是除雾器工艺改造、湿式电除尘器等烟气深度治理设施性能考核的关键数据。

目前，捕集法仍然是业界高度认可并普遍使用的浆液雾滴测试方法。目前国内可供参考的标准是GB/T21508-2008《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法》中附录D《烟气中浆液滴含量的测试》，作为方法一；或者采用对其进行修正了的方法：DL/T1483-2015《石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统化学及物理特性试验方法》中附录A.4《烟气中浆液雾滴含量的测定(镁离子示踪法)》，作为方法二；上述两个方法统称为现行方法。

湿法脱硫后烟气处于过饱和状态，浆液雾滴、冷凝水滴同时存在于烟气中，捕集器在采样过程中不能区分浆液雾滴和冷凝水滴，但测试目的是掌握浆液雾滴的质量浓度。因此，需要将实测结果修正。本说明书中，液滴指的是烟道内客观存在的、具有一定粒径的液态颗粒物；浆液雾滴指的是湿法脱硫设备中除雾器前、后烟道中烟气所携带的浆液滴。但在除雾器入口烟道中，烟气携带的液滴和浆液雾滴是同一物质。对冷凝水影响进行修正，导致了现行方法在超低排放改造完成后测试中有着较大的不适应性：

第一，上述方法一和方法二的理论基础，是假设烟气携带浆液雾滴通过除雾器后，其物理性质和化学组分与吸收塔浆液相比均未发生改变，据此以镁离子浓度示踪法进行修正。但实际上随着除雾器工艺不断进步、脱除效率不断提升，烟气携带的浆液雾滴的物理性质和化学组分已经偏离了吸收塔浆液的状态，镁离子浓度示踪法明显不适用；

第二，为了SO₂稳定超低排放，大量工程采用“单塔双循环”脱硫工艺，吸收塔浆液可分为主塔浆液和AFT塔浆液，二者所含的镁离子浓度不尽相同。这导致在实际操作中无法给出一个合理的、科学的、可供修正时使用的镁离子浓度；

第三，在超低排放改造中，除雾器改造协议所规定的浆液雾滴排放浓度，从早期的75mg/m³(标态、干基)，降至20mg/m³(标态、干基)。针对如此低浓度浆液雾滴测试，采用现行方法中两级捕集器采用重力分离和惯性捕集设计，实际上难以做到完全、有效捕集。对捕集器结构，需要依据浆液雾滴实测数据进行设计改进；针对除雾器对不同粒径浆液雾滴脱除效果，需要改进捕集装置结构以实现分级捕集。

第四，在部分测试点位，采样枪必须垂直放置。现行方法中没有规定防止回流措施，造成部分枪内冷凝水回流至液滴捕集器内，造成测试结果有偏差。

第五，针对捕集器中的样品回收，现行方法中操作要求是对“105℃温度下干燥2h后的捕集器”采用除盐水对其内壁进行充分的清洗。但实际上，由于第二级液滴捕集器的四圈蛇形玻璃管直径仅为6mm，经长时间烘干后所捕集的液滴垢很难清洗下来、镁离子回收不完全，由此造成的实际操作困难须予以改进。

发明内容

本发明提供一种湿法脱硫浆液雾滴测试方法，该方法通过测试除雾器入口烟道处烟气携带浆液雾滴的含固量数据，对实测位置的烟气携带液滴质量浓度进行修正，提高了测试浆液雾滴质量浓度的准确性。

本发明另一目的是提供一种湿法脱硫系统浆液雾滴测试装置，设计优化，具有较大过载容量，可满足在液滴浓度较大情况下的测试；可满足对除雾器除雾效果分级评价的需要。

本发明的具体技术方案如下：

一种湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，依次包括：集雾装置、除湿装置、计量装置及动力装置，所述集雾装置由旋风捕集器、蛇形管和防回流装置依连接而成，集雾装置经采样管或采样枪与除湿装置连接；在动力装置作用下，抽取的烟气由进气管进入旋风捕集器，烟气中大粒径的液滴在离心力作用下被收集，小粒径浆液雾滴继而经蛇形管进一步捕集，再经防回流装置后向后引出。

优选地，所述旋风捕集器包括一锥体，锥体底端设有采集烟气的进气管，锥体前端设有切割液滴的集雾室，锥体后端设有出气管，与蛇形管相连。

优选地，旋风捕集器进气管上安装有采样嘴；

优选地，还设有支撑结构，所述旋风捕集器和蛇形管、防回流装置通过支撑结构与采样管或采样枪固定连接；

优选地，还包括S型皮托管，通过动静压平衡连通管与动力装置连接，皮托管的进气口是与旋风捕集器进气管处于同一纵截面上的。实现了动压平衡等速采样，提高了浆液雾滴含量测试质量。

优选地，所述旋风捕集器、蛇形管、防回流装置通过特氟龙材质的连通管相互连接；所述除湿装置内部填充吸湿硅胶；所述计量装置设置有温度探针和压力探针。

优选地，所述旋风捕集器具体设计如下：

采样嘴顶端直径D1为4～8mm，进气管D2内径为12～14mm，出气管D3内径为14～16mm，进气管长度L1为20～25mm，出气管长度L2为25～30mm，锥体垂直段L3高度为22～23mm，锥体倾斜段高度L4为46～48mm，旋风分离区总高度L5为68～71mm，集雾室收口直径D4为18～20mm，集雾室高度L6为22～24mm，集雾室直径D5为44～46mm，旋风分离区出口端直径D6为44～46mm。

一种湿法脱硫浆液雾滴测试方法，采用湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，测试过程包括以下步骤：

1)准备两套上述采样装置，分别清洗、烘干采样装置中的旋风捕集器和蛇形管，并称量旋风捕集器和蛇形管的质量和作为初始质量，装置1中旋风捕集器和蛇形管的初始质量和记为m₀，装置2中旋风捕集器和蛇形管的初始质量和记为m₁；

2)分别组装上述两套装置，检查系统是否漏气。检漏应符合GB/T16157-1996中系统现场检漏的要求。按GB16157-1996要求确定采样点数目，用网格法进行采样点位布置。采样过程中应实现等速跟踪采样，即：保证采样嘴的吸气速度与测点处的烟气流速基本相等，相对误差小于±20％；抽取烟气量(标态、干基)应大于5m³。

采样后，拆除装置1的旋风捕集器和冷凝装置并进行清洁外表面，称量两者质量和记为m₂；再将旋风捕集器和冷凝装置分别烘干，称量两者质量和记为m₃；

装置2的采样方法和抽样体积要求与装置1相同，采样后，拆除其旋风捕集器和冷凝装置并清洁外表面，称量两者质量和记为m₄；再将旋风捕集器和冷凝装置分别烘干，称量两者质量和记为m₅；

3)计算除雾器入口处烟气中浆液雾滴含固量SC_{除雾器入口}和实测位置烟气中液滴含固量SC_实测；

其次，计算得出含固量修正系数ɑ；

ɑ＝SC_实测/SC_{除雾器入口}

再次，计算实测位置烟气中液滴质量浓度C_实测(标态、干基，mg/m³)

其中，V_采样表示采样体积；

最后，通过上述含固量修正系数ɑ，计算得实测位置浆液雾滴质量浓度的修正值C_修正(标态、干基，mg/m³)

C_修正＝C_实测×α。

优选地，所述脱硫系统实测量位置可以为多个时，每个位置采用相同方法采样、称重，并计算每个实测位置的浆液雾滴质量浓度。

优选地，为提高采样效率，每个实测位置的配备一套上述采样装置。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、本发明的湿法脱硫浆液雾滴测试方法，适用于超低排放改造后、特别是能够满足单塔双循环脱硫系统，或双pH分区脱硫系统的出口净烟气中浆液雾滴含量的准确测试。本发明方法在除雾器入口烟道上进行烟气携带浆液雾滴的含固量测试，并籍此进行其他测试位置液滴浓度的修正，克服了部分单塔双循环湿法脱硫系统中烟气携带浆液雾滴源头不一、无法进行量化区分也就无法对液滴测试数据进行修正的弊端。

2、本发明方法采用含固量平衡核算，取代镁离子示踪法来取得浆液雾滴测试最终数据，克服了目前脱硫系统浆液雾滴含量已有很大程度的降低，至使烟气携带液滴的物理性质和化学组分已经偏离吸收塔浆液状态，所带来的镁离子示踪法比较大的误差问题。

3、本发明方法，在测试样品含固量过程中，没有清洗、转移、回收捕集器中的样品，而是直接烘干、称重，确保了低浓度样品分析的准确性，避免了现行方法中烘干后无法完全回收的弊端。

4、本发明湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，采用了旋风捕集器、冷凝管的两级组合捕集设计，旋风捕集器具有较大过载容量，可以满足在液滴浓度较大情况下的测试。并依据对湿法脱硫系统中液滴粒径和形态的观测结果，进行了尺寸的优化设计，不仅有效提升了0.5μm～40μm粒径范围内的液滴捕集效率，而且可实现对大粒径的浆液雾滴和粒径中10μm以下液滴的分级捕集。

5、本发明设计了防止冷凝水回流的防回流装置，不仅满足在水平烟道上测试要求，而且适合在垂直烟道上进行测试；本发明采用自动跟踪烟气流速采样，适合在流场不均匀的烟气环境中工作，测试精度高，数据可信度高。

附图说明

图1为实施例中湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置的结构示意图(也作摘要附图)；

图1中：1-旋风捕集器；3-蛇形管；4-防回流装置；5-烟气采样枪；6-除湿装置；7-计量装置；8-烟气采样动力装置；9-S型皮托管；10-固定架；11-动静压平衡连通管。

图2为实施例中旋风捕集器的结构示意图；

图2中：1-采样嘴；2-进气管道；3-旋风分离区；4-集雾室；5-出气管道；D1-采样嘴顶端内径，D2-进气管内径，D3-出口管内径，L1-进气管长度，L2-出口管长度，L3-锥体垂直段高度，L4-锥体倾斜段高度，L5-旋风分离区总高度，D4-集液区收口直径，L6-集液区高度，D5-集液区直径，D6-旋风分离区出口端直径；

图3为实施例中蛇形管的结构示意图；

图3中：1-进气管道；2-内管；3-外管；4-内管直径；5-内管圈径；6-内管圈距；7-出气管道；

图4为实例中的防回流装置的结构；

图4中：1-蛇形管；2-密封橡胶帽；3-缓冲室；4-采样枪；5-出口导气管；

图5为实例中“PDPA现场观测”试验装置；

图5中：1-激光器；2-发射探头；3-接收探头；4-测量体；5-光电倍增管；6-处理器；7-便携式电脑笔记本；

图6为捕集组合出口处液滴粒径分布结果。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1所示，本发明的湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，依次包括：集雾装置、除湿装置6、计量装置7及动力装置8，集雾装置由旋风捕集器1、蛇形管3和防回流装置4依连接而成，集雾装置经采样管或采样枪5与除湿装置6连接。旋风捕集器1进气管上安装有采样嘴2；旋风捕集器1和蛇形管3、防回流装置4通过支撑结构与采样管或采样枪5固定连接；

装置还包括S型皮托管9，通过动静压平衡连通管11与动力装置8连接，皮托管的进气口是与采样嘴处于同一纵截面上的。实现了动压平衡等速液滴采样，提高了浆液雾滴含量测试质量。

在动力装置作用下，抽取的烟气由进气管进入旋风捕集器1，烟气中粒径在10μm以上的液滴在离心力作用下基本被收集，粒径在10μm以下的液滴可以继续经蛇形管进一步捕集，再经防回流装置4后、除湿装置6、计量装置7及动力装置8引出。可见装置具备对粒径在10μm以上和粒径在10μm以下液滴分级捕集的能力。

实施例二：

本实例可选设计在于，旋风捕集器结构如图2所示，旋风捕集器包括一锥体3，锥体3底端设有采集烟气的进气管2，锥体3前端设有切割浆液雾滴的集雾室4，锥体3后端设有出气管5，与蛇形管相连。进气管2上还安装有采样嘴1。

抽取的烟气经采样嘴1、进气管2切向进入旋风捕集器器，空气动力学直径在10μm以上液滴由于离心力作用会在锥体内收集，并汇流至集雾室；空气动力学直径在10μm以下的液滴跟随气流运动，在集雾室入口处转变气流方向，由出气管5流出。

实施例三：

本实例可选设计在于，如图1，旋风捕集器1、蛇形管3、防回流装置4通过特氟龙材质的连通管相连接；除湿装置6内部填充吸湿硅胶。计量装置7设置有温度探针和压力探针。

实施例四：

本发明测试湿法脱硫系统浆液雾滴质量浓度的具体过程如下：

1)准备两套上述采样装置，分别清洗、烘干采样装置中的旋风捕集器和蛇形管，并称量旋风捕集器和蛇形管的质量和作为初始质量，装置1中旋风捕集器和蛇形管初始质量和记为m₀，采样嘴宜选用8mm；装置2中旋风捕集器和蛇形管初始质量和记为m₁，采样嘴宜选用4mm；

2)分别组装上述两套装置，装置1用于脱硫系统除雾器入口烟道的烟气采样，采样过程采用网格法布点，并实现等速跟踪采样，即：保证采样嘴的吸气速度与测点处的烟气流速基本相等，相对误差小于±20％；抽取烟气量(标态、干基)应大于5m³。采样后，拆除旋风捕集器和冷凝装置并进行清洁外表面，称量两者质量和记为m₂；再将旋风捕集器和冷凝装置分别烘干，称量两者质量和记为m₃；

装置2用于脱硫系统实测量位置处烟气采样，采样方法及采样体积要求与装置1相同，采样后，拆除旋风捕集器和冷凝装置并清洁外表面，称量两者质量和记为m₄；再将旋风捕集器和冷凝装置分别烘干，称量两者质量和记为m₅；

3)计算除雾器入口处烟气中浆液雾滴含固量SC_{除雾器入口}和实测位置烟气中液滴含固量SC_实测；

其次，计算得出含固量修正系数ɑ；

ɑ＝SC_实测/SC_{除雾器入口}

再次，计算实测位置烟气中液滴质量浓度C_实测(标态、干基，mg/m³)

其中，V_采样表示采样体积；

最后，通过上述含固量修正系数ɑ，计算得实测位置浆液雾滴质量浓度的修正值C_修正(标态、干基，mg/m³)

C_修正＝C_实测×α。

实施例五：

本实例可选设计在于，如图3所示，蛇形管包括：进气管道1、内管2、外管3，4为内管直径，5为内管圈径；6为内管圈距；7为出气管道。

图4为防回流装置的结构，包括蛇形管1、密封橡胶帽2、缓冲室3、采样枪4、和出口导气管5。回流装置可满足在水平烟道上测试要求，而且适合在垂直烟道上进行测试。

实施例六：

本实例可选设计在于，旋风捕集器的具体设计规格如下：

如图2所示，进气管D2内径为12～14mm，出气管D3内径为14～16mm，进气管上安装的采样嘴顶端直径D1为4～8mm，进气管长度L1为20～25mm，出气管长度L2为25～30mm，锥体垂直段L3高度为22～23mm，锥体倾斜段高度L4为46～48mm，旋风分离区总高度L5为68～71mm，集雾室收口直径D4为18～20mm，集雾室高度L6为22～24mm，集雾室直径D5为44～46mm，旋风分离区出口端直径D6为44～46mm。

上述尺寸的优化设计，不仅有效提升了0.5μm～40μm粒径范围内的液滴捕集效率，而且实现了对大粒径的浆液雾滴和粒径在10μm以下液滴的分级捕集。

设计实例一：

针对当前除雾器后浆液雾滴的浓度低、具体粒径未知、有冷凝水干扰等特点，首先选择相位多普勒分析仪对液滴进行了在线、实时、原位的观测，主要是测量液滴在实际状态下的粒径及其分布；然后根据实际液滴粒径，进行了旋风捕集器和蛇形管的设计。

本案例某300MW机组，在除雾器出口烟道上进行观测试验条件下4类浆液雾滴粒径占比情况；“PDPA现场观测”试验装置见图5，该试验装置；包括激光器1、发射探头2、接收探头3、测量体4、光电倍增管5、处理器6、便携式电脑笔记本7。

该机组完成超低排放改造，除雾器为“管式+屋脊式”除雾器，要求出口浆液雾滴浓度<20mg/m³(标态、干基)。液滴的体积中值粒径(volume mediandiameter，VMD)可间接反映浆液雾滴的大小，本测试案例根据VMD将烟气中实际存在的液滴分为4级：气溶胶：VMD<50μm，弥雾：50μm≤VMD≤100μm，细雾：100μm<VMD≤400μm和粗雾：VMD>400μm；扩散比(diffusion ratio，DR)反映液滴的均匀性，DR在0～1之间取值，DR越大表示液滴的粒径越均匀，DR>0.9表明液滴很均匀。

观测试验结果表明：在该300MW机组除雾器出口，液滴均较细小且较均匀，主要以气溶胶的形式存在；主要是粒径小于30μm的液滴(74.455％～91.374％)；液滴谱峰值均在17μm附近出现；DR为0.601～0.816，液滴相对而言较均匀。粒径小于10μm的液滴占比为5.631％～10.104％，这证明仍然有微米级浆液雾滴存在，需要优化捕集器设计以达成最大捕集效率。同时，根据固体颗粒粒径分析典型电厂石膏结果(见表1)得知：应对1μm～40μm的浆液雾滴进行重点捕集。

表1典型固体石膏粒径分布条件下体积分数

粒径/μm	<17	17～28	28～44	44～70	>70
						体积分数/％	39.7	23.8	19.9	9.8	7.2

本实施案例针对粒径范围为1μm～40μm液滴实际粒径分布，根据Stairmand推荐的旋风分离器最佳尺寸比与跃动理论，按照切割半径在10μm设计旋风捕集器尺寸如下：

如图2所示，旋风捕集器采样嘴顶端直径D1为4～8mm，进气管D2内径为12～14mm，出气管D3内径为14～16mm，进气管长度L1为20～25mm，出气管长度L2为25～30mm，锥体垂直段L3高度为22～23mm，锥体倾斜段高度L4为46～48mm，旋风分离区总高度L5为68～71mm，集雾室收口直径D4为18～20mm，集雾室高度L6为22～24mm，集雾室直径D5为44～46mm，旋风分离区出口端直径D6为44～46mm。

针对1μm～10μm、谱峰值在6μm的液滴实际粒径分布，根据采用MATLAB语言，对蛇形管的具体尺寸进行模型优化计算如下：

蛇形管包括进气管道1、内管2、外管3。蛇形管材质宜用玻璃或特氟龙。尺寸如下：

内管直径为4～5mm，内管圈径为20～24mm，内管圈距为6～8mm，内管圈数为8～10个。

设计实例二：

利用相位多普勒粒子分析仪对旋风捕集器和蛇形管二者组合的液滴捕集效果进行观测。利用本发明的湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，对上述案例的300MW机组除雾器出口烟气进行采样，测试为实际采样过程中蛇形管出口处液滴情况。

旋风捕集器具体设计：进气管内径为13mm，出气管直径为15mm，进气管长度为20mm，出气管长为28mm，锥体垂直段高度为22mm，锥体倾斜段高度为47mm，锥体总高度为69mm，集雾室收口直径为19mm，集雾室高度为23mm，集雾室直径为45mm，旋风分离区出口端直径为45mm。

蛇形管具体设计：内管直径为4mm，内管圈径为22mm，内管圈距为8mm，内管圈数为8个。

测试期间，采样点的烟气流速为10.7m/s，烟气静压为560Pa，烟气温度为47℃；采样装置采样嘴选取4mm，抽气泵平均流量为7.3L/min.

蛇形管出口处液滴粒径结果分布见图6，从图6可以看出，在蛇形管出口处液滴粒径大部分在3μm以内，而从测试实例一中可知：典型电厂石膏粒径分布在0.5μm～40μm、谱峰值在10μm左右。由此可见，本发明提出的“旋风捕集器+蛇形管”捕集组合及其优化参数设计，能够有效捕集烟气中的液滴，避免了液滴二次夹带造成的负误差。

案例一：

A电厂安装2×300MW空冷燃煤发电机组，配置2台1053t/h煤粉锅炉。系统采取石灰石-石膏湿法脱硫，采取单塔循环脱硫技术。除雾器改造主要内容是：拆除原平板除雾器，在现有吸收塔除雾器安装钢结构基础上，安装两级平行布置的单波纹式屋脊式除雾器，同时安装配套的冲洗水系统。另安装管式除雾器，布置在一级除雾器下部，不单独设置冲洗水，通过屋脊式除雾器的冲洗落水冲洗。

本次试验采样点设在在除雾器入口和出口烟道上。按GB/T 16157-1996的要求，试验开始前用网格法测量被测断面各点的流速，计算被测断面平均流速，并用网格法布设采样点。

测试负荷为300MW满负荷，对比试验采样装置：

设备一：为实施例二中的采样装置，试验步骤均参照实施例四；

设备二：为现行方法中推荐的装置，方法为现行方法。具体可见GB/T21508-2008《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法》中附录D。

采样结果对比试验数据如表2：

表2

从上表可以看出，本发明的方法对超低排放改造后的浆液雾滴测试具有较好的捕集效果和测试重复性，测试结果可信度更高。采用本发明提供方法和装置，基于现场同一工况下6个样品的估算标准偏差为均低于3mg/m³，表明方法具有很好稳定性。

同时比较两种方法的测试结果发现，采用本发明方法进行浆液雾滴测试，最终测试结果显著高于现行方法。主要原因在于该机组脱硫系统浆液刚刚进行置换，塔内镁离子浓度较低，仅为4000mg/L；而采用现行方法，捕集器内镁离子总量为0.23mg。现行方法的理论基础是假设烟气携带液滴通过除雾器后，其物理性质和化学组分与吸收塔浆液相比均未发生改变。此观点适用于早期脱硫系统的运行状况判定，由于除雾器运行效率低，所以烟气携带浆液雾滴逃逸量大，因此差异化不明显。随着吸收塔除雾器不断改型换代，目前改造后的脱硫系统浆液雾滴含量有很大程度的降低，烟气携带液滴的物理性质和化学组分已经偏离吸收塔浆液的状态。尤其是针对产生硫酸镁晶体沉淀的吸收塔浆液，实测液滴中的Mg²⁺浓度有可能高于吸收塔浆液中的Mg²⁺浓度。若以现行方法中镁离子示踪平衡，必然导致测试结果偏低。

在本测试案例中，现行方法的测试结果仅为本发明方法的44.7％。因此，在浆液雾滴测试过程中不能忽视“烟气携带液滴的物理性质和化学组分已经偏离吸收塔浆液的状态”这一客观情况。

案例二：

B电厂#2机组容量为300MW，配有亚临界参数锅炉。为满足SO₂超低排放达标需要，该机组将原来的单塔循环系统改造为单塔双循环脱硫系统，增设AFT塔。考虑到现有除雾器运行时间长，老化严重，为板式除雾器，除雾效率低，在此次改造工程中将其更换为屋脊式高效除雾器，即：三级屋脊式除雾器+一级管式除雾器。

本次试验方法验证安排在机组脱硫塔出口烟道上。

设备一：为实施例二中的采样装置，试验步骤均参照实施例四执行；

设备二：为现行方法中推荐的装置。验证试验结果见表3。

表3针对单塔双循环系统的浆液雾滴测试验证试验

从上表可以看出，本次测试的结论如下：

1，尽管除雾器改造后，出口处浆液雾滴质量浓度较低，但是本发明方法测试结果仍然具有较好的一致性，基于8个样本的标准偏差为1.74mg/m³，样品测试结果平行性显著好于现行方法；

2，单塔双循环系统存在两个浆液，一个是主塔浆液，一个是AFT塔浆液。在本测试案例中，主塔浆液中的镁离子浓度为8943m/L，而AFT塔浆液中镁离子浓度为5098m/L。这就造成了现行方法中浆液镁离子计算依据选择困难：因为在一个吸收塔内，主塔和AFT塔浆液的喷淋量是无法准确计量的，那么，一旦二者浆液中镁离子浓度含量不一致，就无法给出合理的浆液中镁离子浓度，也就无法给出最终的科学的测试结果。

因此，针对单塔双循环脱硫系统应该选用本发明方法，通过在除雾器入口烟道上进行测试，可以获取更为科学的入口浆液雾滴样本。

案例三：

C厂为一煤化工企业，配置2×460t/h锅炉。鉴于石灰石-石膏湿法脱硫工艺一次性投资成本高、石膏难以处置，该厂2台锅炉烟气均采取氨法脱硫工艺进行脱硫。在氨法脱硫工艺中，除雾器是非常重要的装置，它除雾效率的高低直接影响到脱硫系统的氨利用率，影响到硫酸铵气溶胶的排放控制。

鉴于现行方法中使用镁离子平衡法，而氨法脱硫中镁离子没有来源，因此，在本次试验中直接采用本发明方法。设备采用实施例二中的采样装置，试验步骤均参照实施例四。

表4本发明方法在氨法脱硫工艺中验证试验结果

从上表可以看出，从上表可以看出，应用本发明方法得出的该锅炉氨法脱硫除雾器出口浆液雾滴质量浓度为(27.8±2.7)mg/m³，说明本发明方法能够应用到氨法脱硫系统的除雾器出口浆液雾滴测试中；并且，基于现场同一工况下6个样品的估算标准偏差为均低于3mg/m³，表明该方法具有较好的精密度。

本次验证试验说明，本发明提出的含固量修正方法，可以有效平衡差异化的影响因素，在测试实践中具有良好的可操作性，能够公平地考核除雾器运行效果的优劣；并且，此含固量修正方法还可广泛应用于具有气液接触功能并附带除尘除雾系统的各种吸收塔工艺，如氨法脱硫系统、海水脱硫系统等。

案例四：

D燃煤电厂#3机组(额定工况600MW)实施了烟气超低排放改造，该机组将“高效除尘-脱硫一体化设施”作为颗粒物超低排放控制核心技术，并设置湿式电除尘器进行深度脱除颗粒物。在湿式电除尘器技术协议中，明确对液滴脱除效率在75％以上。因此，在湿式电除尘器性能考核试验中，业主方提出在湿电前后烟道上进行浆液雾滴浓度测试。

测试负荷为600MW满负荷，在实验验证中使用采样装置：设备一为实施例二中的采样装置，试验步骤均参照实施例四中规定执行；设备二为现行方法中推荐的装置，方法为现行方法。具体可见GB/T21508-2008《燃煤烟气脱硫设备性能测试方法》中附录D。验证试验安排在除雾器入口烟道、湿式电除尘器入口烟道上。验证试验结果见表5。

表5湿式电除尘器入口浆液雾滴测试验证试验结果

从上表可以看出，本发明方法和现行方法，均可以用于湿电前后浆液雾滴浓度测试，并且二者测试结果的标准偏差均小于3mg/m³。唯一不同的是，本发明方法测得结果显著高于现行方法。为了辨析测试结果的科学性，本试验又同时对除雾器入口浆液雾滴和出液雾滴固相化学成分进行了分析，对吸收塔上清液中的Mg²⁺浓度和吸收塔浆液中Mg²⁺浓度进行了取样分析。结果见表6.

表6测试准确度辨析实验结果

从表6可以看出，经过除雾器后，尽管有冷凝水加入，但液滴固相中的MgO含量是明显上升了，吸收塔浆液中吸收塔浆液中Mg²⁺浓度也显著低于吸收塔上清液中的Mg²⁺浓度。这说明两个问题：第一，由于硫酸镁结晶颗粒小于硫酸钙结晶颗粒，硫酸镁晶体流经除雾器的过程中，容易随烟气逃逸；第二，Mg²⁺在吸收塔浆液中存在过饱和现象。因此，针对产生硫酸镁晶体沉淀的吸收塔浆液，在经过高效除雾器后，实测液滴中的Mg²⁺浓度显然会高于吸收塔浆液中的Mg²⁺浓度。这必然违背了现行方法中用Mg²⁺修正系数的的初衷(去除冷凝水和冲洗水对浆液雾滴质量浓度干扰)，因此，用现行方法测试得出的浆液雾滴浓度会偏低；这从另一角度证明本发明方法，以除雾器入口烟道上的浆液雾滴含固量为基准进行实测修正，是科学的、可行的。

Claims (10)

1.一种湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，依次包括：集雾装置、除湿装置、计量装置及动力装置，其特征在于：所述集雾装置由旋风捕集器、蛇形管和防回流装置依连接而成，集雾装置经采样管或采样枪与除湿装置连接；在动力装置作用下，抽取的烟气由进气管进入旋风捕集器，烟气中大粒径的液滴在离心力作用下被收集，继而小粒径液滴经蛇形管进一步捕集，再经防回流装置后向后引出。

2.根据权利要求1所述湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，其特征在于：所述旋风捕集器包括一锥体，锥体底端设有采集烟气的进气管，锥体前端设有切割液滴的集雾室，锥体后端设有出气管，与蛇形管相连。

3.根据权利要求2所述湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，其特征在于：旋风捕集器进气管上安装有采样嘴。

4.根据权利要求3所述湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，其特征在于：还设有支撑结构，所述旋风捕集器和蛇形管、防回流装置通过支撑结构与采样管或采样枪固定连接。

5.根据权利要4所述湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，其特征在于：还包括S型皮托管，通过动静压平衡连通管与动力装置连接，皮托管的进气口是与旋风捕集器进气管采样嘴处于同一纵截面上。

6.根据权利要求5所述湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，其特征在于：所述旋风捕集器、蛇形管、防回流装置通过特氟龙材质的连通管相互连接；所述除湿装置内部填充吸湿硅胶；所述计量装置设置有温度探针和压力探针。

7.根据权利要求6所述湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，其特征在于：所述旋风捕集器具体设计如下：采样嘴顶端直径D1为4～8mm，进气管D2内径为12～14mm，出气管D3内径为14～16mm，进气管长度L1为20～25mm，出气管长度L2为25～30mm，锥体垂直段L3高度为22～23mm，锥体倾斜段高度L4为46～48mm，旋风分离区总高度L5为68～71mm，集雾室收口直径D4为18～20mm，集雾室高度L6为22～24mm，集雾室直径D5为44～46mm，旋风分离区出口端直径D6为44～46mm。

8.一种湿法脱硫浆液雾滴测试方法，采用权利要求1-7所述湿法脱硫系统浆液雾滴采样装置，测试过程包括以下步骤：

1)准备两套上述采样装置，分别清洗、烘干采样装置中的旋风捕集器和蛇形管，并称量旋风捕集器和蛇形管的质量和作为初始质量，装置1中旋风捕集器和蛇形管的初始质量和记为m₀，装置2中旋风捕集器和蛇形管的初始质量和记为m₁；

2)分别组装上述两套装置，装置1用于脱硫系统除雾器入口烟道的烟气采样，采样过程中应实现等速跟踪采样，采样后，拆除旋风捕集器和冷凝装置并进行清洁外表面，称量两者质量和记为m₂；再将旋风捕集器和冷凝装置分别烘干，称量两者烘干后质量和记为m₃；

装置2用于脱硫系统实测量位置处烟气采样，采样方法及采样体积要求与装置1相同，采样后，拆除旋风捕集器和冷凝装置并清洁外表面，称量两者质量和记为m₄；再将旋风捕集器和冷凝装置分别烘干，称量两者质量和记为m₅；

3)计算除雾器入口处烟气中浆液雾滴含固量SC_{除雾器入口}和实测位置烟气中液滴含固量SC_实测；

其次，计算得出含固量修正系数ɑ；

ɑ＝SC_实测/SC_{除雾器入口}

再次，计算实测位置烟气中液滴质量浓度C_实测：

其中，V_采样表示采样体积；

最后，通过上述含固量修正系数ɑ，计算得实测位置浆液雾滴质量浓度的修正值C_修正：

C_修正＝C_实测×α。

9.根据权利要求8所述湿法脱硫浆液雾滴测试方法，其中，所述脱硫系统实测量位置可以为多个时，每个位置采用相同方法采样、称重，并计算每个实测位置的浆液雾滴质量浓度。

10.根据权利要求9所述湿法脱硫浆液雾滴测试方法，为提高采样效率，每个实测位置的配备一套上述采样装置。

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