CN113049759A - 烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统及方法 - Google Patents
烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113049759A CN113049759A CN202110391673.4A CN202110391673A CN113049759A CN 113049759 A CN113049759 A CN 113049759A CN 202110391673 A CN202110391673 A CN 202110391673A CN 113049759 A CN113049759 A CN 113049759A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flue gas
- sulfuric acid
- steam
- temperature control
- circular buffer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 154
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 124
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 title claims abstract description 107
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 32
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 88
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 59
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000004321 preservation Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 21
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 14
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 12
- 239000000779 smoke Substances 0.000 claims description 11
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N disulfur monoxide Inorganic materials O=S=S TXKMVPPZCYKFAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 71
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 71
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 3
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003556 H2 SO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/0042—SO2 or SO3
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明提供一种烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统及方法，设计合理，结构简单，检测方便，结果可靠。所述系统包括加热炉，穿过加热炉设置的蒸发管，设置在蒸发管内的毛细管，以及设置在蒸发管输入端的稀硫酸瓶和模拟烟气气瓶；所述的蒸发管的中部设置有圆形缓冲装置；所述的稀硫酸瓶经泵连接毛细管的输入端，毛细管另一端经蒸发管输入端伸入圆形缓冲装置入口处；所述的模拟烟气气瓶上设置有烟气流量控制阀；所述的加热炉采用三段控温加热炉，从入口到出口依次设置有用于稀硫酸预加热的第一段控温区、用于稀硫酸完全蒸发的第二段控温区和用于SO3/H2SO4蒸汽的保温第三段控温区；所述圆形缓冲装置位于第二段控温区。
Description
技术领域
本发明涉及评判烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量方法，具体为一种烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统及方法。
背景技术
燃煤机组烟气中的SO3易引发锅炉管道设备腐蚀，且近年来电煤匮乏，许多电厂掺烧高硫煤发电，易引发更严重的锅炉管道设备腐蚀问题；此外，烟囱排放的SO3是形成PM2.5的重要前驱体，易引发大气雾霾。燃煤，SO3化学性质非常活泼，极易与其所处环境中的水蒸气结合形成H2SO4蒸汽。据文献报道指出，温度低于200℃时，烟气中的SO3几乎全都以H2SO4蒸汽的形式存在，在200-500℃时，烟气中的SO3以SO3和H2SO4蒸汽的混合物形式存在。目前，环保行业内关于SO3/H2SO4蒸汽浓度的测量都是将烟气中的SO3/H2SO4蒸汽捕集到收集液中，SO3/H2SO4蒸汽在收集液中以硫酸根离子形式存在，随后检测收集液中的硫酸根离子浓度，推算出烟气中的SO3/H2SO4蒸汽浓度。然而，SO3/H2SO4蒸汽没有标气，环保行业内没有评判SO3/H2SO4蒸汽测量准确性的基准源和准确性的检测系统及方法。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统及方法，设计合理，结构简单，检测方便，结果可靠。
本发明是通过以下技术方案来实现：
烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统，包括加热炉，穿过加热炉设置的蒸发管，设置在蒸发管内的毛细管，以及设置在蒸发管输入端的稀硫酸瓶和模拟烟气气瓶；
所述的蒸发管的中部设置有圆形缓冲装置；
所述的稀硫酸瓶经泵连接毛细管的输入端，毛细管另一端经蒸发管输入端伸入圆形缓冲装置入口处；
所述的模拟烟气气瓶上设置有烟气流量控制阀；
所述的加热炉采用三段控温加热炉，从入口到出口依次设置有用于稀硫酸预加热的第一段控温区、用于稀硫酸完全蒸发的第二段控温区和用于SO3/H2SO4蒸汽的保温第三段控温区；所述圆形缓冲装置位于第二段控温区。
优选的，所述的圆形缓冲装置置于第二段控温区内靠近进气端的1/3-1/2处。
优选的，所述的毛细管采用石英材质制成，管径为0.5-1.5mm，输入端与泵的输出端密封连接。
优选的，所述的蒸发管采用管径为4-6mm石英管，伸出加热炉的出口端设置有保温装置。
优选的，所述圆形缓冲装置内和位于圆形缓冲装置后的蒸发管内设置有扰流混匀装置。
进一步，所述扰流混匀装置包括，顺烟气流向依次交错布置在圆形缓冲装置入口和蒸发管管道内侧壁上的扰流板，以及设置在圆形缓冲装置中的第一导流板和第二导流板；
第一导流板和第二导流板沿烟气流向依次设置在对应的圆形缓冲装置中，第一导流板呈椭圆设置，长轴两端与圆形缓冲装置内壁固定，短轴两端与圆形缓冲装置内壁呈间隙设置；第二导流板呈圆环，边缘与圆形缓冲装置内壁密封连接。
优选的，所述的泵采用高精密微量输送泵，其注射复现精度不低于±0.05％，稳定精度不低于±0.5％。
优选的，所述的模拟烟气气瓶包括若干并联的气体气瓶；所述的气体气瓶内分别存储有N2、O2、CO、CO2、SO2、NO2、NO和NH3中的一种或多种混合物。
烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测方法，基于上述任意一项所述的系统，包括：
步骤1，根据SO3/H2SO4蒸汽的基准浓度，配制相应浓度的稀硫酸瓶作为注射蒸发液，调节泵输送速率及输送时间，控制注射蒸发液的注射量；
根据模拟烟气的设定给入量，通过烟气流量控制阀控制模拟烟气气瓶的模拟烟气给入量；
通过下述公式计算出配制的模拟烟气中SO3/H2SO4蒸汽基准浓度，
式中：C(SO3/H2SO4)为配制的模拟烟气中的SO3/H2SO4蒸汽基准浓度；
为注射的稀硫酸的浓度；Q为配制的模拟烟气流速；QV为稀硫酸的注射速率；
步骤2，将SO3测量装置连接到蒸发管的出口端，然后将加热炉的各段控温区升温至目标设定温度，并维持在目标设定温度，再将稀硫酸通过泵输送到蒸发管内，稀硫酸在蒸发管内蒸发产生SO3/H2SO4蒸汽，与模拟烟气均匀混合得到基准浓度的SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气；
步骤3，基准浓度的SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气被SO3测量装置捕集后，测量计算得出SO3/H2SO4蒸汽测量浓度；
步骤4，根据SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气的基准浓度和SO3/H2SO4蒸汽测量浓度，对比评判后，得出被测SO3测量装置的SO3/H2SO4蒸汽采集率，用于评价测量准确性。
优选的，所述加热炉的温度稳定在250℃以上，第一段控温区的目标设定温度为250-300℃用于稀硫酸的预加热蒸发，第二段控温区的目标设定温度为300-500℃用于硫酸溶液的继续加热完全蒸发产生SO3/H2SO4蒸汽，第三段控温区的目标设定温度为250-350℃用于SO3/H2SO4蒸汽的保温维持气体状态；所述蒸发管伸出加热炉的出口端的保温温度范围为200-450℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明系统根据需要配置相应浓度的稀硫酸，并通过泵来精准控制稀硫酸的注射速率及注射量来调节需要产生的SO3/H2SO4蒸汽速率，通过控制烟气流量控制阀调节模拟烟气总给入量，从而计算出配制的模拟烟气中SO3/H2SO4蒸汽基准浓度；再将毛细管与稀硫酸溶液注入管道相连，将稀硫酸液连续导入蒸发管蒸发得到一定浓度的SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气，采用SO3测量装置对配制的模拟烟气进行SO3/H2SO4蒸汽捕集，得到SO3/H2SO4蒸汽测量浓度，最终通过SO3/H2SO4蒸汽基准浓度和SO3/H2SO4蒸汽测量浓度得出采用的SO3测量装置的SO3/H2SO4蒸汽采集率，方便高效，测试结果准确；同时，通过设置加热炉，能分段式精准控温，一方面确保稀硫酸的快速蒸发，另一方面确保蒸发后形成的SO3/H2SO4蒸汽不发生冷凝，保证配制的模拟烟气中的SO3/H2SO4蒸汽浓度的稳定性。
进一步，本发明系统通过将圆形缓冲装置置于第二段控温区内靠近进气端的1/3-1/2处，能有效保证稀硫酸的蒸发效果，进一步提高测量的准确性。
进一步，本发明系统通过将石英材质制成的毛细管与稀硫酸输送管道密封连接，确保整个注射过程的密封性和安全性，同时毛细管另一端一直伸入到加热炉第二段控温区域的蒸发管内，有利于稀硫酸的完全蒸发。
进一步，本发明系统在蒸发管出口端设有保温装置，用于确保出蒸发管内的模拟混合烟气不发生冷凝，避免整套系统配制的模拟烟气在进入SO3测量装置前发生冷凝。
进一步，本发明系统采用在圆形缓冲装置内和位于圆形缓冲装置后的蒸发管内分别设置扰流混匀装置的方式，将蒸发产生的SO3/H2SO4蒸汽和模拟烟气混合气混合均匀，在不增大模拟混合气的管道阻力的前提下，确保蒸发产生的SO3/H2SO4蒸汽与模拟烟气混合均匀。
进一步，本发明系统通过设置H2SO4蒸汽高精密微量输送泵来精准控制稀硫酸的注射速率，保证结果准确可靠性。
本发明方法将蒸发管的出口端连接在各类离线测量设备或者在线测量设备等SO3测量装置上，并根据SO3/H2SO4蒸汽的基准浓度配制相应浓度的稀硫酸输入蒸发管内蒸发产生SO3/H2SO4蒸汽，再将模拟烟气混合到基准浓度的SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气，通过SO3测量装置8捕集后测量计算得出SO3/H2SO4蒸汽测量浓度，最终与SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气的基准浓度对比评判得出每类SO3测量装置的SO3/H2SO4蒸汽采集率，简单可行，操作方便，测量结果准确。
进一步，本发明方法采用的加热炉第一段控温区的温度范围为250-300℃，有利于稀硫酸的预加热蒸发；采用的第二段控温区的温度范围为300-500℃，有利于硫酸溶液的继续加热完全蒸发产生SO3/H2SO4蒸汽；采用的第三段控温区的温度范围为250-350℃，有利于SO3/H2SO4蒸汽的保温从而维持气体状态。
进一步，本发明方法中采用的保温装置的温控范围为200-450℃，能将SO3/H2SO4蒸汽保持为气体状态。
附图说明
图1为本发明系统的结构示意图。
图2为本发明中圆形缓冲装置和扰流混匀装置的结构示意图。
图中：稀硫酸瓶1、泵2、模拟烟气气瓶3、毛细管4、蒸发管5、加热炉6、保温装置7、SO3测量装置8、圆形缓冲装置9、扰流混匀装置10、烟气流量控制阀11。
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。
本发明一种烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统，如图1所示，包括稀硫酸瓶1、泵2、毛细管4、蒸发管5、加热炉6、实验室模拟烟气气瓶3以及SO3测量装置8；如图2所示，所述的蒸发管5中部设置有圆形缓冲装置9，内部设置有扰流混匀装置10，出口端设置有保温装置7；
如图1所示，所述毛细管4插入到蒸发管5的圆形缓冲装置10的入口处，圆形缓冲装置10置于第二段控温区内靠近进气端的1/3-1/2处；
所述的泵2采用高精密微量输送泵，可以是蠕动泵、注射泵或任意可通过管道输送液体的泵，其复现精度、稳定精度分别不低于±0.05％、±0.5％；所述的稀硫酸的浓度根据具体的实验工况来配制，采用浓硫酸和去离子水混合配制；所述的毛细管4为石英材质的毛细管；所述的蒸发管5为定制石英管；所述的加热炉6为分段式精准控温加热炉，其内置有蒸发管5；所述的实验室模拟烟气气瓶3由若干个气瓶并联组成，所述的气体气瓶内分别存储有N2、O2、CO、CO2、SO2、NO2、NO和NH3中的一种或多种混合物；用于对烟气进行模拟，出口与蒸发管5的输入端相连，连接管路上设置有烟气流量控制阀11。
所述的蒸发管5的管径为4-6mm，其中部的圆形缓冲装置10内和圆形缓冲装置10以后的管道内均设有扰流混匀装置10。本优选实例中，扰流混匀装置10包括一切在蒸发管5内设置有助于气体混合，且在不明显增加系统阻力的装置，具体的如图2所示，顺烟气流向依次交错布置在圆形缓冲装置9入口和蒸发管5后部管道内侧壁上的扰流板，以及设置在圆形缓冲装置9中的第一导流板和第二导流板；如图2所示，两个圆形缓冲装置9串联设置，第一导流板和第二导流板沿烟气流向依次设置在对应的圆形缓冲装置9中，第一导流板呈椭圆设置，长轴两端与圆形缓冲装置9内壁固定，短轴两端与圆形缓冲装置9内壁呈间隙设置；第二导流板呈圆环，边缘与圆形缓冲装置9内壁密封连接；从而使的烟气能够在圆形缓冲装置9中充分缓冲和蒸发。
本优选实例中，所述的毛细管4伸出蒸发管5的一端与输送稀硫酸的管道进行无缝连接，且毛细管4管径为0.5-1.5mm。
本优选实例中，所述的加热炉6设有三段加热控温程序，从入口到出口依次设置有第一段控温区、第二段控温区和第三段控温区，三段可实现分别精准控温；毛细管4的末端位于加热炉6第二段控温区域内。
所述的SO3测量装置8包括离线测量设备(如控制冷凝测量设备、异丙醇吸收测量设备等)或者在线测量设备(市面上的各类SO3在线测量设备)。根据各类SO3测量装置8采样接口规格，对蒸发管5尾部出口端进行转接或定制，以确保含SO3/H2SO4蒸汽的模拟烟气与SO3测量装置8的无缝连接。
在实际应用中，具体包括如下步骤：
a.根据所需SO3/H2SO4蒸汽浓度配制相应浓度的稀硫酸作为注射蒸发液，将该稀硫酸输送到毛细管4内，同时将加热炉6的各段升温至目标设定温度，并将反应温度维持在目标设定温度；
b.毛细管4与稀硫酸瓶1的输送管道相连，泵2输送稀硫酸进入毛细管4，并进一步被输送到加热炉6的第二段控温区域，根据模拟烟气的设定给入量，控制烟气流量控制阀11调节模拟烟气给入量，计算出配制的模拟烟气中SO3/H2SO4蒸汽基准浓度；
待稀硫酸在蒸发管5内蒸发产生SO3/H2SO4蒸汽，与模拟烟气均匀混合得到基准浓度的SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气，然后各类SO3测量装置对前端SO3/H2SO4蒸汽发生系统产生的模拟混合烟气中的SO3/H2SO4蒸汽进行捕集，测量计算得出SO3/H2SO4蒸汽测量浓度；其中基准浓度的SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气，能通过给入的稀硫酸溶液浓度、给入速率及配制的模拟烟气流量等参数计算得出配制的SO3/H2SO4蒸汽浓度，以此浓度为基准SO3/H2SO4蒸汽浓度。
上述两个测量结果对比评判后，得出被测SO3测量装置8的SO3/H2SO4蒸汽采集率。
优选的，所述的步骤b中，所述稀硫酸瓶1与泵2相连，可通过调节泵2的输送速率及输送时间来调节需要产生的SO3/H2SO4蒸汽速率。
所述的蒸发管5通过设置在尾部管道内的扰流混匀装置10将蒸发产生SO3/H2SO4蒸汽和模拟烟气的混合气混合均匀，在蒸发管5出口端设有保温装置7，用于确保出蒸发管5的模拟混合烟气不发生冷凝。进一步的，所述的保温装置7的温控范围为200-450℃。
本优选实例中，所述的加热炉6的温度保持在250℃以上，其中从入口到出口第一段控温区的目标设定温度为250-300℃用于硫酸溶液的预加热蒸发，第二段控温区的目标设定温度为300-500℃用于硫酸溶液的继续加热完全蒸发产生SO3/H2SO4蒸汽，第三段控温区的目标设定温度为250-350℃用于SO3/H2SO4蒸汽的保温维持气体状态。
基于上述所述的任意系统，本发明还提供一种烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测方法，包括，
步骤1，根据SO3/H2SO4蒸汽的基准浓度，配制相应浓度的稀硫酸，调节泵2输送速率及输送时间，控制注射蒸发液的注射量；
根据模拟烟气的设定给入量，通过烟气流量控制阀11控制模拟烟气气瓶3的模拟烟气给入量；
通过下述公式计算出配制的模拟烟气中SO3/H2SO4蒸汽基准浓度，
配制的模拟烟气中SO3/H2SO4蒸汽基准浓度＝(配置稀硫酸浓度×注射量)/模拟烟气给入量；由于是同时发生的，因此可以将量都等同为注射速率和烟气流量；
步骤2，将SO3测量装置8连接到蒸发管5的出口端，然后将加热炉6的各段控温区升温至目标设定温度，并维持在目标设定温度，再将稀硫酸通过泵2和毛细管4注射到蒸发管5内，稀硫酸在蒸发管5内蒸发产生SO3/H2SO4蒸汽，与模拟烟气均匀混合得到基准浓度的SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气；
步骤3，基准浓度的SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气被SO3测量装置8捕集后，测量计算得出SO3/H2SO4蒸汽测量浓度；其中采用SO3测量装置对配制的模拟烟气进行SO3/H2SO4蒸汽捕集，并将SO3/H2SO4蒸汽收集到吸收液中，通过测试吸收液中的硫酸根离子浓度及吸收液的体积，能反推计算出捕集的模拟烟气中的SO3/H2SO4蒸汽浓度，即SO3/H2SO4蒸汽测量浓度；
步骤4，根据SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气的基准浓度和SO3/H2SO4蒸汽测量浓度，对比评判后，得出被测SO3测量装置8的SO3/H2SO4蒸汽采集率。
本优选实例中，所述加热炉6的温度稳定在250℃以上，第一段控温区的目标设定温度为250-300℃用于稀硫酸的预加热蒸发，第二段控温区的目标设定温度为300-500℃用于硫酸溶液的继续加热完全蒸发产生SO3/H2SO4蒸汽，第三段控温区的目标设定温度为250-350℃用于SO3/H2SO4蒸汽的保温维持气体状态。
本优选实例中，所述的蒸发管5伸出加热炉6的出口端还设置有保温装置7，保温装置7的温度范围为200-450℃。
H2SO4蒸汽由于环保行业对SO3/H2SO4蒸汽的测试标准中，都是将SO3/H2SO4蒸汽捕集到收集液中以硫酸根离子形式存在，故能通过上述的一套基准源检测系统及方法明确烟气中的SO3/H2SO4蒸汽摩尔量，即能获得SO3/H2SO4蒸汽的捕集率，显得十分必要。
实施例1
本实施例中采用的毛细管4管径为0.5mm，蒸发管5内径为10mm，其中圆形缓冲装置9的直径为30mm，加热炉6的第一段控温区温度为300℃，第二段控温区温度为350℃，第三段控温区温度为300℃；蒸发管5出口处保温装置7控制出口烟温为300℃，毛细管4插入到蒸发管5的圆形缓冲装置9最左侧。蒸发管5内布置了如图2所示的若干板组成的扰流混匀装置10。
在实际使用中，试验台模拟烟气的烟气流速为5L/min，配制稀硫酸浓度为0.97g/L；调节泵2的输送速度为0.27ml/min，输送时间为30min。
在上述条件下进行稀硫酸蒸发，配制的模拟烟气中SO3/H2SO4蒸汽基准浓度可通过公式：
(0.97g/L×0.27ml/min)×1000/5L/min＝52.38mg/m3
通过图1中所示的SO3测量装置8，本实施例中SO3测量装置8采用离线控制冷凝法来采样测量，测量计算得出的烟气中SO3/H2SO4蒸汽浓度为51.21mg/m3。以上述计算得出的SO3/H2SO4蒸汽浓度基准值52.38mg/m3为基准参考值。评判出此采样方法SO3/H2SO4蒸汽采集率为97.76％。
实施例2
本实施例中采用的各个结构的参数如实施例1中所述。
在实际使用中，试验台模拟烟气的总气量为1.5L/min，配制稀硫酸浓度为0.97g/L。调节泵2的输送速度为0.10ml/min，输送时间为30min。
在上述条件下进行稀硫酸蒸发，配制的模拟烟气中SO3/H2SO4蒸汽基准浓度可通过公式：
(0.97g/L×0.10ml/min)×1000/1.5L/min＝64.67mg/m3
通过图1中所示的SO3测量装置8，本实施例中SO3测量装置8采用异丙醇吸收法来采样测量，测量计算得出的烟气中SO3/H2SO4蒸汽浓度为47.86mg/m3。以上述计算得出的SO3/H2SO4蒸汽浓度基准值64.67mg/m3为基准参考值。评判出此采样方法SO3/H2SO4蒸汽采集率为74.0％。
Claims (10)
1.烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统，其特征在于，包括加热炉(6)，穿过加热炉(6)设置的蒸发管(5)，设置在蒸发管(5)内的毛细管(4)，以及设置在蒸发管(5)输入端的稀硫酸瓶(1)和模拟烟气气瓶(3)；
所述的蒸发管(5)的中部设置有圆形缓冲装置(9)；
所述的稀硫酸瓶(1)经泵(2)连接毛细管(4)的输入端，毛细管(4)另一端经蒸发管(5)输入端伸入圆形缓冲装置(9)入口处；
所述的模拟烟气气瓶(3)上设置有烟气流量控制阀(11)；
所述的加热炉(6)采用三段控温加热炉，从入口到出口依次设置有用于稀硫酸预加热的第一段控温区、用于稀硫酸完全蒸发的第二段控温区和用于SO3/H2SO4蒸汽的保温第三段控温区；所述圆形缓冲装置(9)位于第二段控温区。
2.根据权利要求1所述的烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统，其特征在于，所述的圆形缓冲装置(9)置于第二段控温区内靠近进气端的1/3-1/2处。
3.根据权利要求1所述的烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统，其特征在于，所述的毛细管(4)采用石英材质制成，管径为0.5-1.5mm，输入端与泵(2)的输出端密封连接。
4.根据权利要求1所述的烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统，其特征在于，所述的蒸发管(5)采用管径为4-6mm石英管，伸出加热炉(6)的出口端设置有保温装置(7)。
5.根据权利要求1所述的烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统，其特征在于，所述圆形缓冲装置(9)内和位于圆形缓冲装置(9)后的蒸发管(5)内设置有扰流混匀装置(10)。
6.根据权利要求5所述的烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统，其特征在于，所述扰流混匀装置(10)包括，顺烟气流向依次交错布置在圆形缓冲装置(9)入口和蒸发管(5)管道内侧壁上的扰流板，以及设置在圆形缓冲装置(9)中的第一导流板和第二导流板；
第一导流板和第二导流板沿烟气流向依次设置在对应的圆形缓冲装置(9)中，第一导流板呈椭圆设置，长轴两端与圆形缓冲装置(9)内壁固定，短轴两端与圆形缓冲装置(9)内壁呈间隙设置；第二导流板呈圆环，边缘与圆形缓冲装置(9)内壁密封连接。
7.根据权利要求1所述的烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统，其特征在于，所述的泵(1)采用高精密微量输送泵，其注射复现精度不低于±0.05％，稳定精度不低于±0.5％。
8.根据权利要求1所述的烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统，其特征在于，所述的模拟烟气气瓶(3)包括若干并联的气体气瓶；所述的气体气瓶内分别存储有N2、O2、CO、CO2、SO2、NO2、NO和NH3中的一种或多种混合物。
9.烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测方法，其特征在于，基于权利要求1-8任意一项所述的系统，包括：
步骤1，根据SO3/H2SO4蒸汽的基准浓度，配制相应浓度的稀硫酸瓶(1)作为注射蒸发液，调节泵(2)输送速率及输送时间，控制注射蒸发液的注射量；
根据模拟烟气的设定给入量，通过烟气流量控制阀(11)控制模拟烟气气瓶(3)的模拟烟气给入量；
通过下述公式计算出配制的模拟烟气中SO3/H2SO4蒸汽基准浓度，
式中：C(SO3/H2SO4)为配制的模拟烟气中的SO3/H2SO4蒸汽基准浓度；
为注射的稀硫酸的浓度；Q为配制的模拟烟气流速；QV为稀硫酸的注射速率；
步骤2，将SO3测量装置(8)连接到蒸发管(5)的出口端，然后将加热炉(6)的各段控温区升温至目标设定温度，并维持在目标设定温度，再将稀硫酸通过泵(2)输送到蒸发管(5)内，稀硫酸在蒸发管(5)内蒸发产生SO3/H2SO4蒸汽，与模拟烟气均匀混合得到基准浓度的SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气；
步骤3，基准浓度的SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气被SO3测量装置(8)捕集后，测量计算得出SO3/H2SO4蒸汽测量浓度；
步骤4，根据SO3/H2SO4蒸汽模拟烟气的基准浓度和SO3/H2SO4蒸汽测量浓度，对比评判后，得出被测SO3测量装置(8)的SO3/H2SO4蒸汽采集率，用于评价测量准确性。
10.根据权利要求9所述的烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测方法，其特征在于，所述加热炉(6)的温度稳定在250℃以上，第一段控温区的目标设定温度为250-300℃用于稀硫酸的预加热蒸发，第二段控温区的目标设定温度为300-500℃用于硫酸溶液的继续加热完全蒸发产生SO3/H2SO4蒸汽，第三段控温区的目标设定温度为250-350℃用于SO3/H2SO4蒸汽的保温维持气体状态；所述蒸发管(5)伸出加热炉(6)的出口端的保温温度范围为200-450℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110391673.4A CN113049759A (zh) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | 烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110391673.4A CN113049759A (zh) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | 烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113049759A true CN113049759A (zh) | 2021-06-29 |
Family
ID=76519137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110391673.4A Pending CN113049759A (zh) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | 烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113049759A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220170830A1 (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | Honeywell International Inc. | Methods, apparatuses and systems for liquid substance vaporization and concentration level determination |
-
2021
- 2021-04-08 CN CN202110391673.4A patent/CN113049759A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20220170830A1 (en) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | Honeywell International Inc. | Methods, apparatuses and systems for liquid substance vaporization and concentration level determination |
| US11821822B2 (en) * | 2020-11-30 | 2023-11-21 | Honeywell International Inc. | Methods, apparatuses and systems for liquid substance vaporization and concentration level determination |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106053375B (zh) | 一种燃煤电厂烟气污染物超低排放在线监测系统 | |
| CN1900681A (zh) | 大气粒子快速捕集系统及其方法 | |
| CN106596198A (zh) | 一种在线so3测量系统及方法 | |
| CN106353457B (zh) | 一种基于盐吸收的检测烟气so3的方法及系统 | |
| CN108507918B (zh) | 超低排放烟气颗粒物浓度在线监测装置及方法 | |
| CN207600810U (zh) | 一种用于cems系统的多点取样机构 | |
| CN113049759A (zh) | 烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统及方法 | |
| CN206440581U (zh) | 高湿烟气的粉尘浓度监测装置 | |
| CN103163245B (zh) | 一种燃煤锅炉飞灰中氨含量的检测方法 | |
| CN102661975B (zh) | 一种在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的方法及装置 | |
| CN105954184A (zh) | 一种实现多因素定量调控的烟气低温腐蚀实验装置和实验方法 | |
| CN108414299A (zh) | 一种固定污染源废气采样装置和采样方法 | |
| CN206038527U (zh) | 一种燃煤电厂烟气污染物超低排放在线监测系统 | |
| CN103207250B (zh) | 一种烟气脱硝系统氨逃逸的测试方法 | |
| CN214668924U (zh) | 烟气中三氧化硫及硫酸蒸汽测量准确性的检测系统 | |
| CN111272956A (zh) | 一种so3标准物质发生及在线分析仪的标定系统 | |
| CN204461867U (zh) | 一种低浓度烟气检测预处理除水装置及其烟气检测应用系统 | |
| CN112611610A (zh) | 一种带有温度补偿的稀释加热型颗粒物等速取样装置 | |
| CN104764649A (zh) | 一种低浓度烟气检测预处理除水方法及装置及其烟气检测应用系统 | |
| CN205175755U (zh) | 车辆尾气收集装置及车辆尾气检测系统 | |
| CN209102478U (zh) | 一种阵列式防尘烟气取样装置 | |
| CN209513364U (zh) | 一种高温烟气中汞的取样装置 | |
| CN204679390U (zh) | 湿烟气在线粉尘仪 | |
| CN110687062A (zh) | 一种烟气中三氧化硫含量的检测系统及检测方法 | |
| CN106053156B (zh) | 烟气取样装置及方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |