专利名称：锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留待测成分的预处理方法
技术领域：
本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留 待测成分的预处理方法。
背景技术：
目前，监测锅炉烟气中二氧化硫浓度的仪器有多种型号，如德图testO350、 testO360、德国rbr、益康eCom-J2KN便携式烟气分析仪、青岛崂应3012H型自动烟气测试 仪、广州臻康AS2099消压式烟气分析仪、英国KANE9106，对高温干燥多尘的废气，常采用过 滤除尘法，在待测烟气进入检测器传感器之前，均有过滤装置。对湿法脱硫后的高湿度低 浓度烟气，先使用滤网或滤膜过滤除尘，再将气体通过加热软管，避免二氧化硫溶解于冷凝 水，到达仪器前再快速冷凝脱水，这种过滤除尘升温汽化快速冷凝脱水的烟气预处理方法， 一般称为升温法；现有技术在消除水蒸汽和粉尘对仪器干扰的方法中，均没有跳出升温脱 水过滤除尘的传统思路范围，仍然存在二氧化硫或氨气随水蒸汽冷凝溶解损失和仪器管路 易被粉尘堵塞的技术难题，存在着二氧化硫或氨气浓度测值偏低或测不出、频繁更换滤网 或滤膜、仪器易损坏现象。要使检测仪器测值准确，首先使待测烟气通过检测仪器时成为干燥的、不含粉尘 的烟气，其次在脱水除尘时必须阻止二氧化硫或氨气在冷凝水中的溶解。单纯的脱水除尘 在当前的科技条件下非常容易做到，但要同步释放溶解于冷凝水中的二氧化硫或氨气就比 较困难。快速冷凝脱水虽能减小溶解损失，但无法避免溶解损失。
发明内容
本发明针对现有锅炉烟气检测方法中存在二氧化硫或氨气随水蒸汽冷凝溶解 损失和仪器管路易被粉尘堵塞的技术问题，而提供一种锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留 待测成分的预处理方法，通过该预处理方法处理过的烟气，既能达到脱水除尘的目的，又能 使烟气中待测成分(酸性气体或碱性气体)的浓度基本保持不变，所得到的检测数据准确。为解决上述的技术问题，本发明所采取的技术方案一种锅炉烟气检测时脱水、除 尘和保留待测成分的预处理方法，该方法具体为首先，根据所要检测烟气成份的性质，把 烟气通入相应的缓冲溶液中，去除与所要检测成份性质相反的组份，与此同时吸收烟气中 的水蒸汽和粉尘；所述的缓冲溶液分为保硫缓冲溶液和保氨缓冲溶液；所述的保硫缓冲溶 液由浓硫酸和硫酸盐饱和溶液混合而成；所述的保氨缓冲溶液由碱金属氢氧化物饱和溶液 与硫酸盐饱和溶液混合而成；其次，在烟气通过相应的缓冲溶液后，烟气湿度大于或等于 50%时，再通入由分析纯试剂混合的相应干燥剂中进一步脱水，所述的干燥剂分为保硫干燥 剂和保氨干燥剂；所述的保硫干燥剂由无水硫酸盐和硫酸氢盐组成；所述的保氨干燥剂为 无水碱金属盐和无水碱金属氢氧化物组成。本方案待检测的烟气中，所需要检测成份有酸性气体和碱性气体，这两种气体从 酸碱性角度考虑性质相反。酸性气体包括二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳和硫化氢等；碱性气体指锅炉烟气氨法脱硫中所残留的氨气。在进行预处理时，如需保留酸性气体去除碱性 气体，则需要通入保硫缓冲溶液，以便对上述的酸性气体进行检测。如需保留碱性气体去除 酸性气体，则需要通入保氨缓冲溶液，以便对上述的碱性气体进行检测。通过相应的缓冲溶 液出来的烟气，如果湿度较大(以50%作为基准)影响到仪器检测的准确度，则需要对该烟气 通过相应的干燥剂进行干燥。其中，通过保硫缓冲溶液的烟气需要由保硫干燥剂进行干燥； 通过了保氨缓冲溶液的烟气需要由保氨干燥剂进行干燥。烟气通过含硫酸和硫酸盐、碱金属氢氧化物和硫酸盐两种缓冲溶液时，缓冲溶液 除了去除相应的气体和脱水的作用外，还具有对烟气的除尘作用。①气体通过水溶液浸湿粉尘，使粉尘重量增加，不易被气流吹动。②缓冲溶液的粘度大于纯水，缓冲溶液粘结粉尘的作用力增加。③缓冲溶液中饱和硫酸盐微粒起到滤网作用，分散气体使气泡从大颗粒变成小 颗粒，增加硫酸盐微粒与粉尘碰撞的概率，更易捕集粉尘无水硫酸盐、无水硝酸盐、无水盐 酸盐、无水磷酸盐等均可作为脱水干燥剂，但须考虑吸水量大、脱水温度低、价格较低、易 购、废弃后污染程度轻、处理容易的盐，与保硫干燥剂相联系选择硫酸盐较为合适，与保氨 干燥剂相联系选择硫酸盐和磷酸盐较为合适，还须考虑添加抑制酸(碱)性气体溶解的酸 或碱。无水硫酸盐吸水量多少与温度有关，一般温度在30°C以下吸水效果较好。作为优选，所述的保硫缓冲溶液由浓硫酸和硫酸盐饱和溶液以体积比3 :1 1 1混合而成；所述的硫酸盐饱和溶液选自硫酸钴饱和溶液、硫酸铵饱和溶液、硫酸镁饱和溶 液、硫酸氢钾饱和溶液、硫酸氢钠饱和溶液中的一种或多种以任意比例混合；所述的保氨缓 冲溶液是由氢氧化钠饱和溶液和硫酸钠饱和溶液按体积比2 1混合而成；所述保硫干燥剂 由无水硫酸铝和硫酸氢铵按摩尔比2 :1 1 :2组成；所述保氨干燥剂由无水磷酸钠、无水 硫酸钠和氢氧化钠按摩尔比1 :1 :0. 5 1组成。相同温度条件下，水蒸汽压降低值APa = Pa0XXb, Pa0为纯水的饱和蒸汽压，Xb 为溶液中溶质的摩尔分数，APa为水的蒸汽压降低值。硫酸盐可以选择硫酸钴、硫酸铵、硫 酸镁、硫酸氢钾和硫酸钠。25°C IOOg水溶解酸、碱、盐的溶解度、溶质摩尔数、溶质摩尔分数 Xb详见表1。表1中酸或碱的Xb值对Δ Pa影响较大，饱和氢氧化钠水溶液可降低33. 9%纯水 的饱和蒸汽压；3+1硫酸水溶液(3体积浓硫酸+1体积水)可降低50. 3%纯水的饱和蒸汽 压；硫酸铵、硫酸钠的Xb值较小，对Δ Pa影响也较小，按Xb值计算25°C硫酸钴饱和溶液仅 能降低3169X0. 045 = 143Pa蒸汽压，但硫酸钴溶液超越ΔPa计算公式，具有很强的降低 水的饱和蒸汽压能力，当25°C含硫酸钴28. 99g/100g溶液时，蒸汽压降低2719. 77Pa,降低 85. 8%纯水的饱和蒸汽压，比3+1硫酸水溶液脱水能力更强。表125°C相应饱和溶液的摩尔分数
权利要求
一种锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留待测成分的预处理方法，该方法具体为首先，根据所要检测烟气成份的性质，把烟气通入相应的缓冲溶液中，去除与所要检测成份性质相反的组份，与此同时吸收烟气中的水蒸汽和粉尘；所述的缓冲溶液分为保硫缓冲溶液和保氨缓冲溶液；所述的保硫缓冲溶液由浓硫酸和硫酸盐饱和溶液混合而成；所述的保氨缓冲溶液由碱金属氢氧化物饱和溶液与硫酸盐饱和溶液混合而成；其次，在烟气通过相应的缓冲溶液后，烟气湿度大于或等于50%时，再通入由分析纯试剂混合的相应干燥剂中进一步脱水，所述的干燥剂分为保硫干燥剂和保氨干燥剂；所述的保硫干燥剂由无水硫酸盐和硫酸氢盐组成；所述的保氨干燥剂为无水碱金属盐和无水碱金属氢氧化物组成。
2.根据权利要求1所述的预处理方法，其特征在于所述的保硫缓冲溶液由浓硫酸和 硫酸盐饱和溶液以体积比3 :1 1 :1混合而成；所述的硫酸盐饱和溶液选自硫酸钴饱和溶 液、硫酸铵饱和溶液、硫酸镁饱和溶液、硫酸氢钾饱和溶液、硫酸氢钠饱和溶液中的一种或 多种以任意比例混合；所述的保氨缓冲溶液是由氢氧化钠饱和溶液和硫酸钠饱和溶液按体 积比2 1混合而成；所述保硫干燥剂由无水硫酸铝和硫酸氢铵按摩尔比2 :1 1 :2组成； 所述保氨干燥剂由无水磷酸钠、无水硫酸钠和氢氧化钠按摩尔比1 :1 :0. 5 1组成。
3.根据权利要求1或2所述的预处理方法，其特征在于所述的保硫干燥剂的制备方 法如下十八水硫酸铝和硫酸铵以1:2 2 :1摩尔比混合，加水溶解混勻，电炉沸腾除水， 放马弗炉内加热到280°C，恒温2 5小时，降温到110 120°C，放干燥器内冷却到室温。
4.根据权利要求1或2所述的预处理方法，其特征在于所述的保氨干燥剂的制备方 法如下室温和正常气压下，氢氧化钠、磷酸钠、硫酸钠按1 1 1摩尔比混合，加水溶解 混勻，电炉沸腾除水，再放烘箱内120°C恒温2 5小时，移至干燥器内冷却到室温。
5.根据权利要求1或2所述的预处理方法，其特征在于当保硫缓冲溶液通入烟气一 段时间，在该溶液体积扩大一倍后，或该溶液稀释10倍后pH ^ 1时，更换新的保硫缓冲溶 液。
6.根据权利要求1或2所述的预处理方法，其特征在于当保氨缓冲溶液通入烟气一 段时间，在该溶液体积扩大一倍后，或该溶液稀释10倍后PH < 13时，或者检测仪器有二氧 化硫检出时，更换新的保氨缓冲溶液。
7.根据权利要求5所述的预处理方法，其特征在于还包括失效保硫缓冲溶液的处理 步骤，该步骤包括往失效的保硫缓冲溶液中加入氨水中和，过滤回收不溶解于饱和硫酸铵 中的硫酸钴即可。
8.根据权利要求3所述的预处理方法，其特征在于还包括保硫干燥剂化学法判定失 效步骤，该步骤包括取出0. 1克保硫干燥剂放入5毫升水中，并测量溶液的pH值，在pH > 2. 1的情况下，需更换保硫干燥剂。
9.根据权利要求4所述的预处理方法，其特征在于还包括保氨干燥剂化学法判定失 效步骤，该步骤包括取出0. 1克保氨干燥剂放入5毫升水中，测量溶液的pH值，在pH< 13 的情况下，需更换保氨干燥剂。
全文摘要
本发明属于环境监测技术领域，具体涉及一种锅炉烟气检测时脱水、除尘和保留待测成分的预处理方法，该方法根据所要检测烟气成分的性质，把烟气通入相应的缓冲溶液中，去除与所要检测成分性质相反的组分，与此同时吸收烟气中的水蒸汽和粉尘；所述的缓冲溶液分为保硫缓冲溶液和保氨缓冲溶液；对于处理后烟气湿度大于或等于50%时，再通入由分析纯试剂混合的保硫干燥剂或保氨干燥剂中进一步脱水。采用本发明的方法，即使对高湿度低浓度烟气降温冷却脱水也能避免二氧化硫或氨气的溶解损失，同时能高效除尘解决仪器管路易堵塞的技术难题，使测量仪器在接近干燥无尘的环境中长时间连续运行不易损坏、使用寿命延长。
文档编号G01N1/28GK101986127SQ20101028237
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者项义考 申请人:项义考