JP3230553U - 断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定精度が高い、断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置を提供する。【解決手段】三酸化硫黄オンライン測定装置は、集煙システムと、洗浄および洗浄液計量システムと、硫酸イオン測定システムと、を備え、集煙システムは、煙銃１と、煙銃の出口に接続される蛇行冷却管５と、三方電磁弁９の第１出口を介して蛇行冷却管の出口に順次に接続される気液分離器１１と、ガス質量流量計１２と、ガスポンプ１３と、を備え、洗浄および洗浄液計量システムは、蛇行冷却管の入口に接続される洗浄液貯蔵タンク２と、三方電磁弁の第２出口を介して蛇行冷却管の出口に順次に接続される収集液貯蔵タンク７と、液体流量計１５と、を備え、硫酸イオン測定システムは、収集液貯蔵タンクに接続される反応床８と、反応床の出力端に接続される光電ボックス１０と、を備え、光電ボックスの出力端は液体流量計の入力端に接続される。三酸化硫黄オンライン測定装置はオンライン測定結果が正確であり、操作しやすい。【選択図】図１

Description

本考案は、電力や工業用ボイラーなどの環境保護技術の分野に関し、具体的に、断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置に関する。

石炭火力発電所や産業用ボイラーの煙道ガスにはＳＯ_３が含まれていることがよくあり、ＳＯ_３は、パイプラインの腐食、空気予熱器の閉塞の直接的な原因であるだけでなく、且つＰＭ２．５の形成の重要な前駆体であり、大気中のスモッグを引き起こしやすい。２０１５年から、石炭焚きボイラーのＳＯ_３排出濃度制限値は５ｍｇ／ｍ^３に順次設定されている。一部の発電所では、煙道ガス中のＳＯ_３濃度を下げるためにアルカリを注入している。ＳＯ_３生成濃度は、負荷の影響を大きく受け、ＳＯ_３の濃度は、アルカリの注入量を直接決定する。

したがって、石炭焚き煙道ガス中のＳＯ_３濃度をオンラインで測定することは非常に必要であり、石炭焚き発電所及び産業用ボイラーのために空気予熱器の閉塞、パイプラインの腐食、アルカリ注入量及びＳＯ_３標準超過排出などの問題を防止し制御するためのガイダンスを提供する。

現在、従来のＳＯ_３測定方法は、ほとんどオフライン測定方法であり、オンライン監視の機能を実現することができない。ＳＯ_３オンライン監視装置を開発している企業はすでに市場に存在するが、該装置の技術原理は国内または国際規格とは異なり、測定精度を確保できず、精度が悪い。

従来の技術に存在している問題について、本考案は、石炭焚き煙道ガス中のＳＯ_３濃度のオンラインでの正確な測定を実現し、石炭焚き発電所及び産業用ボイラーに空気予熱器の閉塞、パイプラインの腐食、アルカリ注入量及びＳＯ_３標準超過排出などの問題を防止し制御するためのガイダンスを提供することができる断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置を提供する。

上記課題は以下の技術案によって実現される。
断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置であって、集煙システムと、洗浄および洗浄液計量システムと、硫酸イオン測定システムと、を備え、
前記の集煙システムは、煙銃と、煙銃の出口に接続される蛇行冷却管と、三方電磁弁の第１出口を介して蛇行冷却管の出口に順次に接続される気液分離器と、ガス質量流量計と、ガスポンプと、を備え、
前記の洗浄および洗浄液計量システムは、蛇行冷却管の入口に接続される洗浄液貯蔵タンクと、三方電磁弁の第２出口を介して蛇行冷却管の出口に順次に接続される収集液貯蔵タンクと、液体流量計と、を備え、
前記の硫酸イオン測定システムは、収集液貯蔵タンクに接続される反応床と、反応床の出力端に接続される光電ボックスと、を備え、前記の光電ボックスの出力端は液体流量計の入力端に接続される。

さらに、前記の蛇行冷却管のジャケットの入口と出口に恒温水浴箱が接続されている。

さらに、前記の洗浄液貯蔵タンクの内部に液体レベルインジケータが設けられ、貯蔵タンク本体の下部にバルブが設けられる。

さらに、前記の洗浄および洗浄液計量システムは、第１電磁パルスポンプを介して洗浄液貯蔵タンクに接続されるローション貯蔵タンクをさらに備える。

よりさらに、前記のローション貯蔵タンクに並列接続された脱イオン水貯蔵室とイソプロピルアルコール水溶液貯蔵室が設けられる。

さらに、前記の収集液貯蔵タンクと液体流量計との間に第２電磁パルスポンプが設けられ、液体流量計の出力端に廃液タンクが接続されている。

さらに、前記の反応床と光電ボックスとの間に第３電磁パルスポンプが設けられる。

さらに、気液分離器、ガス質量流量計、ガスポンプ、反応床、及び光電ボックスはすべて冷凍乾燥機に設けられる。

従来の技術と比べて、本考案は、以下の有益な技術効果を有する。
本考案は、集煙システムと、洗浄および洗浄液計量システムと、硫酸イオン測定システムと、を使用することによって、三酸化硫黄のオンライン測定を実現し、煙道ガス中の三酸化硫黄及び硫酸ミストを収集液に取り込むことができ、且つ該三酸化硫黄オンライン測定装置は、収集液中の硫酸イオン濃度を自動的に分析することができ、煙道ガス収集量Ｑ_ｇＬ、硫酸イオン濃度Ｃ_ｌｍｇ／ｍｌ、液体流量計の単位時間あたりの累積流量Ｑ_ｌｍｌによって煙道ガス中の三酸化硫黄濃度を算出し、それにより、石炭焚き煙道ガス中のＳＯ_３濃度のオンラインでの正確な測定を実現し、石炭焚き発電所及び産業用ボイラーに、空気予熱器の閉塞、パイプラインの腐食、アルカリ注入量及びＳＯ_３標準超過排出などの問題を防止し制御するためのガイダンスを提供し、オンライン測定結果が正確であり、操作しやすい。

本考案のシステム構造模式図の一例である。 本考案の実施例による恒温水浴箱の構造模式図の一例である。

以下、具体的な実施例を参照して、本考案をより詳細に説明し、以上のものは本考案を制限するものではなく、解釈するものである。

実施例１
図１に示すように、断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置は、集煙システムと、洗浄および洗浄液計量システムと、硫酸イオン測定システムと、を備える。集煙システムは、サンプリングガン１、蛇行冷却管５、気液分離器１１、ガス質量流量計１２及びガスポンプ１３で構成され、洗浄および洗浄液計量システムは、ローション貯蔵タンク４、第１電磁パルスポンプ３１、第２電磁パルスポンプ３２、第３電磁パルスポンプ３３、洗浄液貯蔵タンク２、収集液貯蔵タンク７、液体流量計１５及び廃液タンク１６で構成され、硫酸イオン測定システムは、反応床８、電磁パルスポンプ３１及び光電ボックス１０で構成される。

ガスポンプ１３をオンにし、三方電磁弁９の電源を切り、洗浄液貯蔵タンク２に接続される電磁パルスポンプ３１が洗浄液（水、イソプロパノール水溶液のいずれか）を洗浄液貯蔵タンク２内の液体レベルインジケータの指定されたレベルにポンプで送り、洗浄液貯蔵タンク２に接続される第１電磁パルスポンプ３１の電源を切り、一定時間煙道ガスを収集した後、ガスポンプ１３の電源を切り、洗浄液貯蔵タンク２の底部バルブを開き、三方電磁弁９に通電し、洗浄液流を、蛇行冷却管５を通って収集液貯蔵タンク７内に落下させ、反応床８に接続される第３電磁パルスポンプ３３をオンにし、実際の洗浄液量に応じて、廃液タンク１６に接続される第２電磁パルスポンプ３２をオンにするかどうかを選択し、洗浄液は反応床８を流れ、試験のために光電ボックス１０に入り、最後に、試験液と廃液タンク１６に接続される第２電磁パルスポンプ３２から流出する液体が合流し、液体流量計１５を流れ、光電ボックス１０、液体流量計１５及びガス質量流量計１２により測定された硫酸イオン濃度Ｃ_ｌｍｇ／ｍｌ、液体流量計の単位時間あたりの累積流量Ｑ_ｌｍｌ、煙道ガス収集量Ｑ_ｇＬなどのデータを計器メインコントロール計算システムに送信し、メインコントロール計算システムは、従来の計算方法で煙道ガス中の三酸化硫黄濃度を取得してメイン表示面に表示する。従来の技術方法における煙道ガス中のＳＯ_３濃度の計算式は

好ましくは、蛇行冷却管５を通過する三酸化硫黄は凝縮した後に硫酸ミストを形成し、硫酸ミストは、蛇行冷却管５を移動する煙道ガスを通過して、遠心力を生じて冷却管壁に投げ込まれて収集され、最後に洗浄され、収集液内に捕捉され、それと同時に、蛇行冷却管５のジャケットの入口と出口に恒温水浴箱６を接続し、図２に示すように、前記の恒温水浴箱６は、水浴箱本体６３、水浴箱本体６３内に設けられる電熱線６１、温度調節器６２及び水ポンプ６４を備え、水ポンプ６４の出力端がジャケットの入口に接続され、ジャケットの出口が水浴箱本体６３の入口に接続され、温度調節器６２のプローブと電熱線６１の両方とも水浴箱本体６３の水に没入するように設けられ、温度調節器６２の出力端は電熱線６１の制御端に接続される。恒温水浴箱は水ポンプで６０−８５℃の恒温水を蛇行冷却管５の凝縮水入口にポンプで送り、蛇行冷却管５を６０−８５℃に維持するように制御することを保証し、硫酸ミストが凝縮して硫酸液滴になり、且つ蛇行冷却管５の壁面に投げられて捕捉されることを確保し、凝縮効果に役に立つ。

好ましくは、気液分離器１１を密閉した冷凍乾燥機１４内に置き、冷凍乾燥機１４は冷凍部品、温度調節器及びファンで構成されるため、冷凍部品に通電して冷凍を開始し、小型ファンを使用して冷気を、密閉した冷凍乾燥機１４のクーラーボックスに吹き込み、クーラーボックスを低温環境に維持することができ、このように、湿った煙道ガスは気液分離器１１を流れる時、煙道ガス中の水蒸気が凝縮され、煙道ガスを乾燥させることができ、冷凍部品には、ペルチェ半導体冷凍アクセサリまたはコンプレッサー冷凍システムを使用することができる。

実際の使用では、装置の操作プロセスは以下の通りである。
ステップ１において、ガスポンプ（１３）をオンにし、三方電磁弁（９）に通電し、サンプリングレートを５−２０Ｌ／ｍｉｎとし、サンプリング時間を２−３０ｍｉｎとし、煙銃（１）によって煙道ガスを収集し、蛇行冷却管（５）で冷却した後、三酸化硫黄が冷却後に形成した硫酸ミストを収集し、収集された煙道ガスは気液分離器（１１）を通じて順次に乾燥された後、ガス質量流量計（１２）を通過し、最後に、ガスポンプ（１３）から排出され、煙道ガスの収集を完成し、ガス質量流量計（１２）は流れた煙道ガス収集量Ｑ_ｇＬを出力し、第１電磁パルスポンプ（３１）をオンにし、所定の液量体積まで、ローション貯蔵タンク（４）中の洗浄液を洗浄液貯蔵タンク（２）にポンプで送り、第１電磁パルスポンプ（３１）の電源を切り、洗浄液貯蔵タンク（２）中の洗浄液をスペアとする。
ステップ２において、煙道ガスの収集が完成する時、ガスポンプ（１３）を閉め、三方電磁弁（９）の電源を切り、洗浄液貯蔵タンク（２）の下部バルブを開き、洗浄液で蛇行冷却管（５）を洗浄し、洗浄時間＜１０秒であり、蛇行冷却管（５）の内壁に付着される硫酸ミストを収集し、洗浄後の収集液が収集液貯蔵タンク（７）に流れ、蛇行冷却管の洗浄が完成した後、ガスポンプ（１３）を開き、三方電磁弁（９）に通電し、第１電磁パルスポンプ（３１）をオンにし、洗浄液貯蔵タンクに洗浄液を再度注入し、新しいサンプリングを開始する。
ステップ３において、収集液貯蔵タンク（７）の収集液中の硫酸イオン溶液が反応床（８）を流れる時に、反応床（８）と反応して着色溶液が得られ、着色溶液は第３電磁パルスポンプ（３３）によって測光試験のために光電ボックス（１０）にポンプで送られ、光電ボックス（１０）を通じて硫酸イオン濃度Ｃ_ｌｍｇ／ｍｌを測定し、液体流量計（１５）を通じてパイプラインから流出する単位時間あたりの累積流量Ｑ_ｌｍｌを測定する。
ステップ４において、得られた煙道ガス収集量Ｑ_ｇＬ、硫酸イオン濃度Ｃ_ｌｍｇ／ｍｌ及び液体流量計の単位時間あたりの累積流量Ｑ_ｌｍｌにしたがって、従来の計算方法によってこの試験の煙道ガス中の三酸化硫黄の濃度が得られ、即ち煙道ガス中のＳＯ_３濃度の計算式は、

ステップ３において、５０−１５０ｍｌの洗浄液で洗浄する場合、それぞれ第３電磁パルスポンプ（３３）と収集液貯蔵タンク（７）中の収集液を廃液タンク（１６）にポンプで送る第２電磁パルスポンプ（３２）を作動させ、１０−５０ｍｌの洗浄液で洗浄する場合、第３電磁パルスポンプ（３３）のみを作動させる。

硫酸イオン測定システムにおいて、反応床（８）に詰めたクロラニル酸は硫酸ラジカルと反応し、紫色の溶液を生成し、紫色の溶液は第３電磁パルスポンプ（３３）によって測光試験のために光電ボックス（１０）にポンプで送られ、光電ボックス（１０）は測光試験時に、硫酸イオン測光法を使用して硫酸イオン濃度を測定する。

本考案によって測定された三酸化硫黄の濃度範囲は０．５−２５０ｍｇ／ｍ^３であり、収集時間は２−３０ｍｉｎである。具体的な試験では、煙道ガス中の主な成分としてＳＯ_２濃度２４５０ｍｇ／ｍ^３、ＮＯ濃度２８０ｍｇ／ｍ^３、酸素含有量６．０％、温度１２０℃である。制御凝縮国家標準オフラインサンプリング法によると、煙道ガス中のＳＯ_３が３４．８ｍｇ／ｍ^３であり、本考案による装置によって測定された該煙道ガス中のＳＯ_３濃度が３６．１ｍｇ／ｍ^３であり、国際測定結果と一致する。

実験室に模擬硫酸蒸気試験台を構築し、１．３、２．４、５．１、１０、２０、３０、５０ｍｇ／ｍ^３のＳＯ_３／Ｈ_２ＳＯ_４蒸気シミュレーション煙道ガスをそれぞれ構成し、本考案による装置によって、測定されたＳＯ_３／Ｈ_２ＳＯ_４蒸気濃度は実際の構成の濃度誤差は２％以内である。本考案のサンプリングの精度が高いことをさらに示す。

１−煙銃、２−洗浄液貯蔵タンク、３１−第１電磁パルスポンプ、３２−第２電磁パルスポンプ、３３−第３電磁パルスポンプ、４−ローション貯蔵タンク、５−蛇行冷却管、６−恒温水浴箱、６１−電熱線、６２−温度調節器、６３−水浴箱本体、６４−水ポンプ、７−収集液貯蔵タンク、８−反応床、９−三方電磁弁、１０−光電ボックス、１１−気液分離器、１２−ガス質量流量計、１３−ガスポンプ、１４−冷凍乾燥機、１５−液体流量計、１６−廃液タンク

Claims (8)

1. 断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置であって、集煙システムと、洗浄および洗浄液計量システムと、硫酸イオン測定システムと、を備え、
   前記の集煙システムは、煙銃（１）と、煙銃（１）の出口に接続される蛇行冷却管（５）と、三方電磁弁（９）の第１出口を介して蛇行冷却管（５）の出口に順次に接続される気液分離器（１１）と、ガス質量流量計（１２）と、ガスポンプ（１３）と、を備え、
   前記の洗浄および洗浄液計量システムは、蛇行冷却管（５）の入口に接続される洗浄液貯蔵タンク（２）と、三方電磁弁（９）の第２出口を介して蛇行冷却管（５）の出口に順次に接続される収集液貯蔵タンク（７）と、液体流量計（１５）と、を備え、
   前記の硫酸イオン測定システムは、収集液貯蔵タンク（７）に接続される反応床（８）と、反応床（８）の出力端に接続される光電ボックス（１０）と、を備え、前記の光電ボックス（１０）の出力端は液体流量計（１５）の入力端に接続されることを特徴とする断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置。
2. 前記の蛇行冷却管（５）のジャケットの入口と出口に恒温水浴箱（６）が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置。
3. 前記の洗浄液貯蔵タンク（２）の内部に液体レベルインジケータが設けられ、貯蔵タンク本体の下部にバルブが設けられることを特徴とする請求項１に記載の断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置。
4. 前記の洗浄および洗浄液計量システムは、第１電磁パルスポンプ（３１）を介して洗浄液貯蔵タンク（２）に接続されるローション貯蔵タンク（４）をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置。
5. 前記のローション貯蔵タンク（４）に並列接続された脱イオン水貯蔵室とイソプロピルアルコール水溶液貯蔵室が設けられることを特徴とする請求項４に記載の断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置。
6. 前記の収集液貯蔵タンク（７）と液体流量計（１５）との間に第２電磁パルスポンプ（３２）が設けられ、液体流量計（１５）の出力端は廃液タンク（１６）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置。
7. 前記の反応床（８）と光電ボックス（１０）との間に第３電磁パルスポンプ（３３）が設けられることを特徴とする請求項１に記載の断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置。
8. 気液分離器（１１）、ガス質量流量計（１２）、ガスポンプ（１３）、反応床（８）、及び光電ボックス（１０）はすべて冷凍乾燥機（１４）に設けられることを特徴とする請求項１に記載の断続的な三酸化硫黄オンライン測定装置。