CN111443155A - 电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及环境检测技术领域。电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，包括如下步骤：步骤一，将电厂的湿法脱硫原浆浆液倒入蒸馏瓶中；步骤二，采用蒸发冷凝实验装置对电厂的湿法脱硫原浆浆液进行蒸馏冷凝；步骤三，收集50ml冷凝水后，将锥形瓶内的冷凝水转入玻璃瓶中并密封，4℃以下保存，以备后续实验；步骤四，使用离子色谱仪测定Li+、Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+、F‑、Cl‑、NO3 ‑、SO4 2‑离子含量；并取原浆浆液使用离子色谱仪测定Li+、Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+、F‑、Cl‑、NO3 ‑、SO4 2‑离子含量；步骤五，计算出可溶盐折算到标准状态下烟气的排放量。
Description
技术领域
本发明涉及环境检测技术领域，具体是用于测定烟气中可溶盐排放量的实验装置。
背景技术
目前燃煤电厂的烟气脱硫工艺90％以上是采用湿法脱硫，即通过喷射石灰石浆液与烟气中的二氧化硫分子接触反应，最终生成石膏。绝大部分石膏通过脱水而收集，但浆液中的微小粒子和可溶盐，随烟气逸出脱硫塔，通过烟囱排入大气。
过去，一部分相对较大的颗粒，在烟囱附近因为重力降落，俗称“石膏雨”，现在加装湿电除尘或高效除雾器后，这部分基本看不到了；而PM1.0以下的亚微米粒子及可溶盐，则随烟气、水汽排放到大气中，粒子小，更易漂浮，治理难度大。
华电电科院李壮等人发表的期刊《湿法脱硫对660MW煤粉炉PM2.5排放影响的实验研究》中提及到有如下内容：“排往大气中的PM2.5粒子数，是锅炉出口未经除尘设备时的2.094倍，是除尘设备出口的458.28倍。”然而，可溶盐的排放量并没有任何数据支撑。
目前燃煤电厂的烟气脱硫工艺排出的烟气中可溶盐的含量，一直是一个业内的空白。
申请号为CN200910073876.8的中国专利，公开了一种烟气脱硫系统中硫酸盐含量的测试方法，其特征在于同时取两份待测样品，其中一份用于测定亚硫酸盐含量；另一份用于测定亚硫酸盐与硫酸盐总量；通过两者之差计算出硫酸盐含量。但是该方法仅能实现烟气中硫酸盐含量的测定。无法适用于其余可溶盐的含量测定。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，以解决以上至少一个技术问题。
为了达到上述目的，本发明提供了电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将电厂的湿法脱硫原浆浆液倒入蒸馏瓶中；
步骤二，采用蒸发冷凝实验装置对电厂的湿法脱硫原浆浆液进行蒸馏冷凝；
所述蒸发冷凝实验装置包括包括水浴蒸馏系统，所述水浴蒸馏系统包括恒温水浴锅以及用于放置脱硫浆液原液的蒸馏瓶，所述蒸馏瓶安装在所述恒温水浴锅的正上方；
所述蒸发冷凝实验装置还包括一冷凝系统，所述冷凝系统包括上下顺序连接的冷凝管以及锥形瓶，所述冷凝管的顶部与所述蒸馏瓶的瓶颈的支流管对接，所述锥形瓶是一带有旁路支管的锥形瓶；
所述蒸发冷凝实验装置还包括一气源系统，所述气源系统包括顺序连接的氮气瓶以及输送管路，所述输送管路的进气端连接所述氮气瓶，所述输送管路的出气端伸入所述蒸馏瓶内；
所述输送管路上安装有减压阀以及流量计；
步骤三，收集50ml-60ml冷凝水后，将锥形瓶内的冷凝水转入玻璃瓶中并密封，4℃以下保存，以备后续实验；
步骤四，冷凝水收集完毕后，使用离子色谱仪测定Li+、Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3 -、SO4 2-离子含量；
并取原浆浆液使用离子色谱仪测定Li+、Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3 -、SO4 2-离子含量；
步骤五，根据如下公式，计算出可溶盐折算到标准状态下烟气的排放量：
其中：c为可溶盐的浓度，mg/L；可溶盐的浓度指的是采用离子色谱仪测定获得Li+、Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3 -、SO4 2-离子含量；
V为冷凝水体积，ml；
ρ为水的密度，g/ml；
18为水的摩尔质量；
22.4为水蒸汽在标准状态下的摩尔体积；
RH为电厂的烟气含湿量；
Q为标准状态下的可溶盐的排放量，mg/m3。
进一步优选地，步骤二中，所述冷凝管的温度为20℃；
步骤二中，所述输送管路氮气的输送速率为10L/min。
进一步优选地，所述输送管路包括底部伸入蒸馏瓶内的输气管，所述输气管的底部呈中空玻璃球，所述中空玻璃球的外壁开设有出气孔，所述输气管的顶部通过橡胶塞固定在所述蒸馏瓶的瓶口，所述中空玻璃球设置在蒸馏瓶内。
通过优化输气管的结构，可以使氮气均匀的扩散至整个液面，提高冷凝效率。
进一步优选地，所述恒温水浴锅的下方安装有一可升降的支座。便于恒温水浴锅与蒸馏瓶的相对高度的调整。
进一步优选地，所述冷凝管包括内外设置的内管体以及外管体，所述内管体的上下两端外突出于所述外管体的上下两端；
所述内管体包括上下设置的进口以及出口，所述进口与所述蒸馏瓶的瓶颈的支流管对接，所述出口与所述锥形瓶对接；
所述外管体以及所述内管体之间的间隙构成一用于输送冷却水的通道，所述外管体的外壁上开设有用于导入冷却水的进水口以及用于导出冷却水的出水口，所述进水口与一冷却水输送机构相互导通，所述进水口与所述通道的底部对接导通，所述出水口与所述通道的顶部对接导通，所述进水口低于所述出水口；
所述外管体与所述内管体之间设有一螺旋状导流板；
所述外管体的外壁上包覆有隔热棉。
便于提高冷凝效果。
进一步优选地，步骤三中，收集的冷凝水为50ml。
进一步优选地，所述蒸发冷凝实验装置还包括二次冷凝系统，所述二次冷凝系统包括顺序连接的二次冷凝管以及二次锥形瓶，所述二次冷凝管的顶部与所述锥形瓶的旁路支管对接，所述二次锥形瓶是一带有旁路支管的锥形瓶。
提高对可溶盐的回收率。
进一步优选地，步骤三中，收集的冷凝水为锥形瓶以及二次锥形瓶收集的冷凝水的混合液。
或者，所述蒸发冷凝实验装置还包括二次冷凝系统；
所述二次冷凝系统包括顺序连接的二次冷凝管以及二次锥形瓶，所述二次冷凝管的顶部通过三通接头与所述锥形瓶的旁通支管对接导通；
所述三通接头的另外一个接头分别与回流管对接导通；
所述二次锥形瓶是一带有旁路支管的锥形瓶；
所述回流管的出气端连接有一单向阀，所述单向阀的出气端与所述输送管路对接所述回流管处导通。
提高对可溶盐的回收率。
进一步优选地，步骤三中，收集的冷凝水为锥形瓶以及二次锥形瓶收集的冷凝水的混合液。
附图说明
图1为本发明具体实施例1的蒸发冷凝实验装置的一种结构示意图；
图2为本发明具体实施例2的蒸发冷凝实验装置的一种结构示意图；
图3为本发明具体实施例3的蒸发冷凝实验装置的一种结构示意图；
图4为本发明具体实施例1的冷凝管局部结构示意图。
其中：1为恒温水浴锅，2为蒸馏瓶，3为冷凝管，4为锥形瓶，5为氮气瓶，6为减压阀，7为流量计，8为输气管，9为支座，10为二次冷凝管，11为二次锥形瓶，12为单向阀，13为回流管，31为内管体，32为外管体，33为进水腔，34为出水腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1，具体实施例1，电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，包括如下步骤：
步骤一，用量筒量取250ml电厂的湿法脱硫原浆浆液倒入蒸馏瓶中；
步骤二，采用蒸发冷凝实验装置对电厂的湿法脱硫原浆浆液进行蒸馏冷凝；
蒸发冷凝实验装置包括水浴蒸馏系统，水浴蒸馏系统包括恒温水浴锅1以及用于放置脱硫浆液原液的蒸馏瓶2，蒸馏瓶2安装在恒温水浴锅1的正上方。蒸发冷凝实验装置还包括一冷凝系统，冷凝系统包括上下顺序连接的冷凝管3以及锥形瓶4，冷凝管3的顶部与蒸馏瓶2的瓶颈的支流管对接，锥形瓶4是一带有旁路支管的锥形瓶4。蒸发冷凝实验装置还包括一气源系统，气源系统包括顺序连接的氮气瓶5以及输送管路，输送管路的进气端连接氮气瓶5，输送管路的出气端连接一输气管8，输气管8的底部呈中空玻璃球，中空玻璃球的外壁开设有出气孔，输气管的顶部通过橡胶塞固定在蒸馏瓶的瓶口，所述中空玻璃球设置在所述蒸馏瓶内；输送管路上安装有减压阀6以及流量计。
调整恒温水浴锅的温度至60℃(根据电厂烟囱的实际工作温度进行调整)后，将蒸馏瓶放入恒温水浴锅中；
冷凝管的温度为20℃；步骤二中，输送管路氮气的输送速率为10L/min。
步骤三，收集50ml冷凝水后，将锥形瓶内的冷凝水转入玻璃瓶中并密封，4℃以下保存，以备后续实验；以高纯水代替湿法脱硫原浆浆液进行一组空白实验。
步骤四，冷凝水收集完毕后，使用离子色谱仪测定Li+、Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3 -、SO4 2-离子含量；并取原浆浆液使用离子色谱仪测定Li+、Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3 -、SO4 2-离子含量；
步骤五，根据如下公式，计算出可溶盐折算到标准状态下烟气的排放量：
其中：c为可溶盐的浓度，mg/L；可溶盐的浓度指的是采用离子色谱仪测定获得Li+、Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3 -、SO4 2-离子含量；
V为冷凝水体积，ml；
ρ为水的密度，g/ml；
18为水的摩尔质量；
22.4为水蒸汽在标准状态下的摩尔体积；
RH为电厂的烟气含湿量；
Q为标准状态下的可溶盐的排放量，mg/m3。
恒温水浴锅1的下方安装有一可升降的支座9。便于恒温水浴锅1与蒸馏瓶2的相对高度的调整。
冷凝管3包括内外设置的内管体以及外管体，内管体的上下两端外突出于外管体的上下两端；内管体包括上下设置的进口以及出口，进口与蒸馏瓶2的瓶颈的支流管对接，出口与锥形瓶4对接；外管体以及内管体之间的间隙构成一用于输送冷却水的通道，外管体的外壁上开设有用于导入冷却水的进水口以及用于导出冷却水的出水口，进水口与一冷却水输送机构相互导通，进水口与通道的底部对接导通，出水口与通道的顶部对接导通，进水口低于出水口；外管体与内管体之间设有一螺旋状导流板；外管体的外壁上包覆有隔热棉。便于提高冷凝效果。冷却水输送机构包括用于输送冷却水的冷却水输送管路。出水口连接一水箱。
或者，参见图4，冷凝管3包括内外设置的内管体以及外管体，内管体的上下两端外突出于外管体的上下两端；内管体包括上下设置的进口以及出口，进口与蒸馏瓶2的瓶颈的支流管对接，出口与锥形瓶4对接；外管体32以及内管体31之间的间隙构成一用于输送冷却水的通道，外管体32的外壁上开设有用于导入冷却水的进水口以及用于导出冷却水的出水口，进水口与一冷却水输送机构相互导通，进水口低于出水口；外管体与内管体之间设有用于将通道分隔为呈环状围设在内管体外围的进水腔33、竖直设置的子通道以及呈环状围设在内管体外围的出水腔34的分隔件；进水口与进水腔33对接导通；出水口与出水腔34对接导通；子通道呈环状排布在内管体的外围；外管体的外壁上包覆有隔热棉。便于提高冷凝效果。分隔件包括环状顶板、环状底板以及环状排布在内管体外围的竖板。竖板的顶部与底板分别与环状顶板以及环状底板相连。竖板分别与内管体以及外管体相连。环状顶板的内壁与内管体固定连接，环状顶板的外围与外管体固定连接。环状底板的内壁与内管体的固定连接，环状底板的外围与外管体固定连接。竖板以及底板上均开设有透水孔。
测试项目依据的标准及仪器如表1所示：
表1 测试项目的依据标准及相关仪器
实验结果，具体数据见表2、表3以及表4。
利用本专利的测试方法，可以电厂湿法脱硫原浆浆液蒸发的烟气中可溶盐的含量。根据表2可以获得，不同电厂的湿法脱硫原浆浆液PH值、导电率、含盐量以及可溶盐离子含量均相近。湿法脱硫原浆浆液的可溶盐含量在11000-12000mg/L。根据表3以及表4的测试结果可以获得，冷凝水的可溶盐含量在10mg/L以下。可溶盐的排放量随着蒸发温度的升高而降低。冷凝水的PH值随着蒸发温度的上升而上升。电导率随着蒸发温度的上升而降低。
A电厂烟气含湿量约为15％。B电厂烟气含湿量约为12％。
表2 A电厂、B电厂湿法脱硫原浆浆液的测试结果
表3 A电厂、B电厂湿法脱硫原浆浆液在60℃、70℃和80℃下蒸发的测试结果
表3为A电厂、B电厂湿法脱硫原浆浆液在60℃、70℃和80℃下蒸发的收集的冷凝水中的可溶盐浓度。
表4 A电厂、B电厂湿法脱硫原浆浆液在60℃、70℃和80℃下蒸发的测试结果
表4为根据冷凝水的可溶盐浓度换算获得的每立方米体积下可溶盐的排放量。
参见图2，具体实施例2，在具体实施例1的基础上，蒸发冷凝实验装置还包括二次冷凝系统，二次冷凝系统包括顺序连接的二次冷凝管10以及二次锥形瓶11，二次冷凝管10的顶部与锥形瓶的旁路支管对接，二次锥形瓶11是一带有旁路支管的锥形瓶。提高对可溶盐的回收率。
采用本装置进行可溶盐排放量的测试方法，如具体实施1，区别在于，步骤三，收集50ml冷凝水为取锥形瓶和二次锥形瓶内的冷凝水的混合液50ml，其余不进行详述。
参见图3，具体实施例3，在具体实施例1的基础上，蒸发冷凝实验装置还包括二次冷凝系统，二次冷凝系统包括顺序连接的二次冷凝管10以及二次锥形瓶11，二次冷凝管10通过三通接头与所述锥形瓶的旁通支管对接导通；三通接头的另外一个接头分别与回流管对接导通；二次锥形瓶11是一带有旁路支管的锥形瓶。回流管13的出气端连接有一单向阀12，单向阀12的出气端与输送管路对接回流管处导通。
提高对可溶盐的回收率。
采用本装置进行可溶盐排放量的测试方法，如具体实施1，区别在于，步骤三，收集50ml冷凝水为取锥形瓶和二次锥形瓶内的冷凝水的混合液50ml，其余不进行详述。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，将电厂的湿法脱硫原浆浆液倒入蒸馏瓶中；
步骤二，采用蒸发冷凝实验装置对电厂的湿法脱硫原浆浆液进行蒸馏冷凝；
所述蒸发冷凝实验装置包括包括水浴蒸馏系统，所述水浴蒸馏系统包括恒温水浴锅以及用于放置脱硫浆液原液的蒸馏瓶，所述蒸馏瓶安装在所述恒温水浴锅的正上方；
所述蒸发冷凝实验装置还包括一冷凝系统，所述冷凝系统包括上下顺序连接的冷凝管以及锥形瓶，所述冷凝管的顶部与所述蒸馏瓶的瓶颈的支流管对接，所述锥形瓶是一带有旁路支管的锥形瓶；
所述蒸发冷凝实验装置还包括一气源系统，所述气源系统包括顺序连接的氮气瓶以及输送管路，所述输送管路的进气端连接所述氮气瓶，所述输送管路的出气端伸入所述蒸馏瓶内；
所述输送管路上安装有减压阀以及流量计；
步骤三，收集50ml-60ml冷凝水后，将锥形瓶内的冷凝水转入玻璃瓶中并密封，4℃以下保存，以备后续实验；
步骤四，冷凝水收集完毕后，使用离子色谱仪测定Li+、Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3 -、SO4 2-离子含量；
并取原浆浆液使用离子色谱仪测定Li+、Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3 -、SO4 2-离子含量；
步骤五，根据如下公式，计算出可溶盐折算到标准状态下烟气的排放量：
其中：c为可溶盐的浓度，mg/L；可溶盐的浓度指的是采用离子色谱仪测定获得Li+、Na+、NH4 +、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO3 -、SO4 2-离子含量；
V为冷凝水体积，ml；
ρ为水的密度，g/ml；
18为水的摩尔质量，g/mol；
22.4为水蒸汽在标准状态下的摩尔体积，L/mol；
RH为电厂的烟气含湿量；
Q为标准状态下的可溶盐的排放量，mg/m3。
2.根据权利要求1所述的电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，其特征在于：所述冷凝管的温度为20℃；
步骤二中，所述输送管路氮气的输送速率为10L/min。
3.根据权利要求1所述的电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，其特征在于：所述输送管路包括底部伸入蒸馏瓶内的输气管，所述输气管的底部呈中空玻璃球，所述中空玻璃球的外壁开设有出气孔，所述输气管的顶部通过橡胶塞固定在所述蒸馏瓶的瓶口，所述中空玻璃球设置在蒸馏瓶内。
4.根据权利要求1所述的电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，其特征在于：所述恒温水浴锅的下方安装有一可升降的支座。
5.根据权利要求1所述的电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，其特征在于：所述冷凝管包括内外设置的内管体以及外管体，所述内管体的上下两端外突出于所述外管体的上下两端；
所述内管体包括上下设置的进口以及出口，所述进口与所述蒸馏瓶的瓶颈的支流管对接，所述出口与所述锥形瓶对接；
所述外管体以及所述内管体之间的间隙构成一用于输送冷却水的通道，所述外管体的外壁上开设有用于导入冷却水的进水口以及用于导出冷却水的出水口，所述进水口与一冷却水输送机构相互导通，所述进水口与所述通道的底部对接导通，所述出水口与所述通道的顶部对接导通，所述进水口低于所述出水口；
所述外管体与所述内管体之间设有一螺旋状导流板；
所述外管体的外壁上包覆有隔热棉。
6.根据权利要求1所述的电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，其特征在于：步骤三中，收集的冷凝水为50ml。
7.根据权利要求1所述的电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，其特征在于：所述蒸发冷凝实验装置还包括二次冷凝系统，所述二次冷凝系统包括顺序连接的二次冷凝管以及二次锥形瓶，所述二次冷凝管的顶部与所述锥形瓶的旁路支管对接，所述二次锥形瓶是一带有旁路支管的锥形瓶。
8.根据权利要求7所述的电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，其特征在于：步骤三中，收集的冷凝水为锥形瓶以及二次锥形瓶收集的冷凝水的混合液。
9.根据权利要求1所述的电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，其特征在于：所述蒸发冷凝实验装置还包括二次冷凝系统；
所述二次冷凝系统包括顺序连接的二次冷凝管以及二次锥形瓶，所述二次冷凝管的顶部通过三通接头与所述锥形瓶的旁通支管对接导通；
所述三通接头的另外一个接头分别与回流管对接导通；
所述二次锥形瓶是一带有旁路支管的锥形瓶；
所述回流管的出气端连接有一单向阀，所述单向阀的出气端与所述输送管路对接所述回流管处导通。
10.根据权利要求9所述的电厂湿法脱硫烟气中可溶盐排放量的离线测试方法，其特征在于：步骤三中，收集的冷凝水为锥形瓶以及二次锥形瓶收集的冷凝水的混合液。
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