CN205991970U - 一种基于液体吸收法的在线三氧化硫浓度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于液体吸收法的在线三氧化硫浓度测量装置。该装置的导气管一端通过导气管电磁阀与采样管连接，另一端与蛇形吸收管连接；吸收液导管一端位于吸收液储藏器内，另一端与导气管电磁阀连接，吸收液导管上还设有吸收液供应泵；集液器分别连接蛇形吸收管和样液输送管，样液输送管还连接分析仪；抽气管一端通过抽气管电磁阀与集液器连接，另一端与电子流量计连接；单片机分别连接分析仪、电子流量计、吸收液供应泵、导气管电磁阀和抽气管电磁阀连接。本实用新型自动化程度高、测量精度高。

Description

一种基于液体吸收法的在线三氧化硫浓度测量装置

技术领域

本实用新型涉及环保测试领域，特别是一种基于液体吸收法的在线三氧化硫浓度测量装置。

背景技术

目前煤炭占我国一次能源比重约为70％,其中约一半直接燃烧用于供热及发电,在这个过程中产生了大量的污染物,目前备受社会及业界关注的污染物有二氧化硫、氮氧化物、粉尘等，近年三氧化硫所带来的直接、间接危害逐渐被业内人士所重视。国外已出台相关三氧化硫排放标准。

燃煤电厂三氧化硫的生成途径主要有燃烧过程氧化生成及SCR脱硝装置催化剂将二氧化硫转化成三氧化硫。烟气温度低于350℃后烟气中三氧化硫的以气态硫酸的形式存在。

烟气中三氧化硫的主要危害有：1、形成“蓝羽”现象、增加排烟不透明度。2、生成硫酸氢铵阻塞催化剂孔隙，导致催化剂失活，催化剂使用周期缩短增加生产成本，低负荷工况SCR脱硝装置入口烟气温度低于催化剂最低连续运行温度要求，导致SCR脱硝装置退出运行所产生的巨大环保压力。3、生成硫酸氢铵腐蚀和阻塞空气预热器，导致排烟温度升高、锅炉热效率降低，引风机出力增加、运行成本升高、甚至影响机组高负荷稳定运行。4、烟气中形成H₂SO₄蒸汽导致低温腐蚀，导致烟风系统气密性降低。三氧化硫排放及控制正逐渐得到重视，因此需要一种精确、高效的三氧化硫测试装置。

国内外现行的测量方法主要有：控制冷凝法和液体吸收法。控制冷凝法其原理是样气在流经恒温蛇形管或螺旋管中产生的离心力将雾滴状的硫酸在离心力的作用下附在螺旋管的壁面，通过吸收液溶解冷凝管中样液，进而分析吸收液中溶解的样液量得到烟气中三氧化硫浓度。液体吸收法其原理是样气通过在冰浴中用吸收剂直接吸收烟气中的三氧化硫，吸收剂能够有效的防止二氧化硫被氧化，吸收后的样气通过双氧水洗气瓶后进入其他设备。

液体吸收法得到了广泛应用，但是在应用过程中暴露出一些缺点，影响其测试精度，液体吸收法缺点总结如下。

(1)人工操作繁琐，对人员及仪器要求高。

(2)离线测量无法实时获得浓度值。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于液体吸收法的在线三氧化硫浓度测量装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

基于液体吸收法的在线三氧化硫浓度测量装置，包括采样管、导气管、导气管电磁阀、吸收液储藏器、吸收液供应泵、吸收液导管、蛇形吸收管、集液器、样液输送管、分析仪、抽气管电磁阀、抽气管、电子流量计和单片机；导气管一端通过导气管电磁阀与采样管连接，另一端与蛇形吸收管连接；吸收液导管一端位于吸收液储藏器内，另一端与导气管电磁阀连接，吸收液导管上还设有吸收液供应泵；集液器分别连接蛇形吸收管和样液输送管，样液输送管还连接分析仪；抽气管一端通过抽气管电磁阀与集液器连接，另一端与电子流量计连接；单片机分别连接分析仪、电子流量计、吸收液供应泵、导气管电磁阀和抽气管电磁阀连接。

本装置通过设置单片机控制分析仪、电子流量计、吸收液供应泵、导气管电磁阀和抽气管电磁阀，从而使得三氧化硫气体的吸收和浓度测量过程实现自动化，避免了人工操作的繁琐，提高了测量的精度。

作为优选，采样管为伴热采样管，且采样管上设有陶瓷过滤装置。其优点在于，能够耐高温，且能够为测量装置提供洁净的样气。

作为优选，蛇形吸收管竖直设置。其优点在于，便于冷凝后的样液的富集，且有利于吸收液冲洗过程中吸收液自上向下流动。

本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果：

1、由于本实用新型通过导气管电磁阀连接采样管、导气管和吸收液导管，从而能够将吸收液储藏器中的异丙醇沿样气流动方向的切向注入样气中，使吸收液与样气充分接触，能够迅速吸收使烟气中的三氧化硫，避免后续样液转移和分析过程中三氧化硫损失造成的误差，进而提高了三氧化硫浓度测量的精确度。

2、由于本实用新型的装置置于烟道外，便于维修、保养；同时，本实用新型采用的设备国产化程度高，有效降低设备及维护成本。

3、由于本实用新型通过单片机实现了对采样和浓度测量过程的自动化，无需专人操作，避免了人工操作的繁琐，测量精度高。

4、由于本实用新型采用智能电子流量计，内置真空泵提供采样所需负压环境。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

标号说明：

1、采样管 2、导气管电磁阀

3、吸收液储藏器 4、吸收液供应泵

5、蛇形吸收管 6、集液器

7、分析仪 8、抽气管电磁阀

9、电子流量计 10、单片机

11、吸收液导管 12、导气管

13、样液输送管 14、抽气管

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1所示，本实施例的基于液体吸收法的在线三氧化硫浓度测量装置包括导气管电磁阀2、吸收液储藏器3、吸收液供应泵4、蛇形吸收管5、集液器6、分析仪7、抽气管电磁阀8、设置有真空泵的电子流量计9、单片机10、吸收液导管11、导气管12、样液输送管13、抽气管14和用于从烟道内取样气且将样气从烟道内引导到烟道外的采样管1。

导气管电磁阀2和采样管1的后端连接。导气管12的一端和导气管电磁阀2连接，另一端和蛇形吸收管5连接。

蛇形吸收管5底部设置集液器6。样液输送管13的一端和集液器6的底部连接，另一端和分析仪7连接。

抽气管电磁阀8和电子流量计9均设置在抽气管14上，抽气管电磁阀8与集液器6连接。

吸收液导管11的一端位于吸收液储藏器3内，另一端和导气管电磁阀2连接，吸收液供应泵4安装在吸收液导管11上。

分析仪7、电子流量计9、导气管电磁阀2、抽气管电磁阀8及吸收液供应泵4均与单片机10连接。

通常情况下，蛇形吸收管5长度保证样气中的三氧化硫被吸收液充分吸收；电子流量计9设置和调整真空泵出力，并自动记录、传输采样信息至分析仪7的电子流量计9；采样管1插入在烟道中，该采样管1的后端露在烟道外。、

在本实施例中，采样管1为伴热采样管，且采样管1前部设有陶瓷过滤装置，过滤等级为2μm。

被抽取的样气离开采样管1后迅速与沿流动方向切向加入的吸收液接触，烟气中的三氧化硫迅速溶解在吸收液中并稳定存在。为保证样气及吸收液迅速冷却，避免部分三氧化硫随样气排出，样液进入集液器6后进入分析仪7。分析仪7为三氧化硫化学分析仪，能够精确分析浓度在0.5mg/m³至300mg/m³的含三氧化硫液体。单片机10是控制单元的核心部件，通过导线连接各泵与阀门及分析仪7等，按照仪器的工作逻辑编程实现系统的自动控制。

本实用新型的实施中，随时读取电子流量计9传输的样气流量Q和分析仪7分析的三氧化硫含量M，通过计量采样气体体积和化验所得三氧化硫浓度即可得出烟气中三氧化硫浓度C。本装置实现了全自动、高精度测量，且整个装置置于烟道之外，便于维护和检修。

本实施例的测量过程包括如下步骤：

S1.仪器通电自检。自检项目通常包括电气系统、各阀门开启闭合是否正常、各泵出力是否符合要求、对电子流量计9和分析仪7进行标定等，最后检查装置气密性，并将采样管1插入烟道中。

S2.在吸收液储藏器3中盛有能够快速吸收样气中三氧化硫的吸收液，启动吸收液供应泵4，先用吸收液冲洗管路，并对吸收液进行三氧化硫含量测定，以此作为三氧化硫含量的测试零点反馈到单片机10。

S3.启动电子流量计9和吸收液供应泵4，开启导气管电磁阀2和抽气管电磁阀8，样气被抽出采样管1后与吸收液充分接触，经过导气管12进入蛇形吸收管5，并在蛇形吸收管5中冷凝，样液进入集液器6中，经蛇形吸收管5充分吸收三氧化硫的样气流经集液器6后通过电磁阀8流入电子流量计9中，电子流量计9将样气流量实时反馈到单片机10。

S4.汇集在集液器6中的样液排入分析仪7，分析样液中的三氧化硫含量，并将化验结果反馈到单片机10。

S5.在线三氧化硫浓度测量装置运行到设定时间后，导气管电磁阀2和抽气管电磁阀8关闭，吸收液供应泵4开启对吸收、分析管路进行冲洗。

其中，样气中三氧化硫的浓度C计算方式为

C为采样烟气中三氧化硫浓度，单位mg/m³，M为采样烟气中三氧化硫含量，由分析仪7分析得到，单位mg，Q为采样烟气体积，由电子流量计9测量得到，单位m³。

通常情况下，吸收液供应泵4将吸收液储藏器3中的稀硫酸沿样气流动方向的切向注入样气中，吸收液与样气充分接触后沿导气管12进入蛇形吸收管5，采样后的的样液富集在集液器6中，流向分析仪7。

本实用新型通过溶解吸收法将烟气中的三氧化硫全部转化成稳定的离子态三氧化硫，从而准确分析烟气中三氧化硫含量。烟气采样管1前部装有陶瓷过滤装置(过滤等级为2μm)、采样管1能提供260℃的伴热温度，该装置能够耐高温，且能够为测量装置提供洁净的样气。能够快速吸收样气中三氧化硫。在本装置抽取的样气离开采样管1后，样气中的三氧化硫被吸收液溶解。吸收三氧化硫后的样液随烟气进入蛇形吸收管5中，蛇形吸收管5保证烟气中的三氧化硫被充分的吸收。采用单片机10技术无需人工介入，仅需定期维护，大大提高本装置的自动化运行程度，同时结合液晶显示技术及时读取测试结果。

本实用新型基于液体吸收法迅速吸收烟气中三氧化硫，溶解三氧化硫后的样液最终进入分析仪7，实现烟气中三氧化硫的实时测量。本实用新型克服了传统方法系统结构复杂、不能连续测量弊端，实现了烟气中三氧化硫浓度连续监测，对研究燃煤设备的烟气中三氧化硫浓度具有现实的指导意义。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于液体吸收法的在线三氧化硫浓度测量装置，其特征是：包括采样管、导气管、导气管电磁阀、吸收液储藏器、吸收液供应泵、吸收液导管、蛇形吸收管、集液器、样液输送管、分析仪、抽气管电磁阀、抽气管、电子流量计和单片机；所述的导气管一端通过导气管电磁阀与采样管连接，另一端与蛇形吸收管连接；所述的吸收液导管一端位于吸收液储藏器内，另一端与导气管电磁阀连接，吸收液导管上还设有吸收液供应泵；所述的集液器分别连接蛇形吸收管和样液输送管，样液输送管还连接分析仪；所述的抽气管一端通过抽气管电磁阀与集液器连接，另一端与电子流量计连接；所述的单片机分别与分析仪、电子流量计、吸收液供应泵、导气管电磁阀和抽气管电磁阀连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于液体吸收法的在线三氧化硫浓度测量装置，其特征是：所述的采样管为伴热采样管，且采样管上设有陶瓷过滤装置。

3.根据权利要求1所述的一种基于液体吸收法的在线三氧化硫浓度测量装置，其特征是：所述的蛇形吸收管竖直设置。