一种测定烟气中二氧化硫和三氧化硫的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种测定烟气中二氧化硫和三氧化硫的方法和系统。本发明所述方法中，所述烟气是对含硫物料进行烧结所形成，该方法包括如下顺序进行的步骤：通过管道将所述烟气导入碱性溶液中进行吸收，得到吸收液；分别测定所述吸收液中的亚硫酸根和硫酸根的含量，得到所述烟气中的二氧化硫和三氧化硫的含量。本发明的方法和系统无需采用特定的测试仪器，成本相对低廉，检测范围不受限制，并且能够更加精准地确定烟气中二氧化硫与三氧化硫的相对含量。
【专利说明】一种测定烟气中二氧化硫和三氧化硫的方法和系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测定含硫气体的方法，具体涉及一种测定烟气中二氧化硫和三氧 化硫的方法和系统。
【背景技术】
[0002] 含硫物料烧结烟气中通常含有二氧化硫和三氧化硫，其对环境污染较为严重，但 可以采用制酸方法将其转化为硫酸，从而变废为宝，达到废气综合利用的目的。烟气制酸方 法有多种，通常需要根据烟气的组成来选择适宜的制酸工艺。例如，烟气中二氧化硫浓度 较低时，可以采用间接制酸工艺或直接制酸工艺；而烟气中二氧化硫浓度较高时，可以采用 LUREC工艺或预转化工艺。因此，确定烟气中二氧化硫和三氧化硫的各自含量或其相对含量 (即S02/S0 3)对制酸工艺的选择至关重要。
[0003] 二氧化硫气体性质比较稳定，目前通常采用带有二氧化硫传感器的测试仪器直接 测量；三氧化硫性质不稳定，其无法用测试仪器进行测定，目前较为传统的方法是通过吸收 液对三氧化硫进行吸收，然后再测试吸收液中的硫酸根浓度，最后根据硫酸根浓度计算烟 气中三氧化硫的含量。目前的测定方法虽然能够精确地测量烟气中二氧化硫的含量，然而 其需要采用特定的测试仪器，不仅成本相对较高，并且检测范围有一定限制（二氧化硫传 感器的检测限为150ppm);此外，在对三氧化硫进行检测时，吸收液通常无法实现对三氧化 硫的完全吸收，因此该方法无法精确地得知烟气中三氧化硫的真实含量或者烟气中二氧化 硫与三氧化硫的相对含量。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种测定烟气中二氧化硫和三氧化硫的方法和系统，用于解决现有技 术的测定方法成本较高、检测范围有限、无法精确测量二氧化硫与三氧化硫的相对含量等 技术缺陷。
[0005] 本发明提供一种测定烟气中二氧化硫和三氧化硫的方法，所述烟气是对含硫物料 进行烧结所形成，包括如下顺序进行的步骤：
[0006] 通过管道将所述烟气导入碱性溶液中进行吸收，得到吸收液；
[0007] 分别测定所述吸收液中的亚硫酸根和硫酸根的含量，得到所述烟气中的二氧化硫 和三氧化硫的含量。
[0008] 本发明对含硫物料不作严格限制，能够通过烧结形成含硫气体（包括二氧化硫和 三氧化硫）的物料均适用于本发明，例如可以为硫酸盐矿物原料（硫酸钙、硫酸铝等）；可 以采用常规方法将所述烟气导入碱性溶液中，并且应当尽量使烟气全部导入碱性溶液，例 如其可以在负压下进行；此外，对吸收液中的亚硫酸根和硫酸根的含量的测定可以采用常 规方法。
[0009] 本发明的方法采用碱性溶液吸收二氧化硫，并通过测定亚硫酸根的含量来得到烟 气中的二氧化硫的含量，其无需采用带有二氧化硫传感器的测试仪器进行测量，因此成本 相对低廉，并且检测范围不受限制；此外，本发明通过碱性溶液同时对烟气中的二氧化硫和 三氧化硫进行吸收，由于碱性溶液对二氧化硫和三氧化硫的吸收程度相同，并且在吸收时 所处的外部环境一致，因此能够更加精准地确定烟气中二氧化硫与三氧化硫的相对含量。 [0010] 进一步地，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液，所述含硫物料的质量 为50?100g，并且所述碱性溶液的浓度为0. 5?2mol/L。具体地，本发明方法特别适用于 实验室研究阶段，其所烧结的物料量相对较少，并且可以根据烟气中的二氧化硫和三氧化 硫的含量大小来确定所述碱性溶液的浓度，烟气中二氧化硫和三氧化硫的含量较大时，所 述碱性溶液的浓度例如可以为2mol/L，烟气中二氧化硫和三氧化硫的含量较小时，所述碱 性溶液的浓度例如可以为〇. 5mol/L。此外，还可以通过调节碱性溶液的用量来适应不同二 氧化硫和三氧化硫含量的烟气。
[0011] 本发明所述方法还包括对含硫物料进行烧结，并将所述烧结所形成的烟气导入碱 性溶液中进行吸收，其中所述烧结和所述吸收均在负压状态（即绝对压力小于大气压力） 下进行。该负压状态有利于使烧结所形成的烟气仅经管道进入碱性溶液中进行吸收，而不 会产生气体泄露，进一步保证了测定结果的精确性；并且，在采用烧结装置进行烧结时（烧 结装置通常设有门，门与烧结装置之间形成有门缝），该负压状态还能够使外部的空气通过 门缝进入烧结装置，从而提供烧结所需的氧气。此外，该负压状态更易于实施，例如在实验 室中实施，从而有利于实际应用。
[0012] 具体地，所述烧结的温度为1100?1300°C，时间为2?4h，并且进行所述烧结时 的真空度为〇. 03?0. 08MPa，进行所述吸收时的真空度为0. 03?0. 08MPa。在进行所述烧 结和所述吸收时，真空度不宜过大（> 0. 〇8MPa)，否则碱性溶液容易进入用于形成负压的 负压装置中（负压装置通常与承装碱性溶液的吸收装置连接以使烧结和吸收均在负压状 态下进行）；并且，真空度也不宜过小（<〇.〇3MPa)，否则无法使烧结形成的烟气进入并通 过碱性溶液进行吸收。
[0013] 在本发明中，可以通过本领域常规方法或装置使所述烧结和所述吸收均在负压状 态下进行。在一实施方式中，所述烧结和所述吸收均可以在封闭的环境下进行，在所述吸收 装置上可以连接负压装置，所述负压装置能够使所述吸收装置和所述烧结装置均处于负压 状态。
[0014] 进一步地，在进行所述吸收时，将所述管道的出口端置于所述碱性溶液的底部，并 且在所述管道的出口端设置气体分布板或者脱脂棉。该设置方式可以使烟气尽量分散，并 且减小气泡直径，从而增强吸收效果。
[0015] 本发明所述的测定方法，进一步地，包括如下顺序进行的步骤：
[0016] 测定含硫物料中的总硫含量后，对所述含硫物料进行烧结，形成烟气；
[0017] 通过管道将所述烟气全部导入碱性溶液中进行吸收，得到吸收液；
[0018] 分别测定所述吸收液中的亚硫酸根和硫酸根的含量以及烧结后的物料中的总硫 含量，得到所述烟气中的二氧化硫和三氧化硫的含量以及所述吸收液对所述烟气中的二氧 化硫和三氧化硫的吸收率。
[0019] 在上述方法中，通过比较含硫物料与烧结料中的总硫含量即可得知排出的烟气中 含硫气体的总量（烟气总硫摩尔量），进一步地通过测定吸收液中的总硫含量（二氧化硫和 三氧化硫的总硫摩尔量），即可得知碱性溶液对烟气中的二氧化硫和三氧化硫的吸收率，该 吸收率可评价碱性溶液对烟气中含硫气体的吸收程度，若吸收率> 1则说明碱性溶液的浓 度或用量不足，从而进一步保证测定方法的准确性。
[0020] 本发明还提供一种实施上述测定烟气中二氧化硫和三氧化硫的方法的系统，包 括：
[0021] 封闭的烧结装置，其上部设有出气口；
[0022] 封闭的吸收装置，其上部设有进气口，并且内部设有碱性溶液，所述进气口通过管 道与所述出气口连通，并且所述管道的出口端伸入所述碱性溶液中。
[0023] 进一步地，在所述管道的出口端还可以设有气体分散部。所述气体分散部可以是 气体分布板或者脱脂棉；气体分布板可以设置在管道的端部，其上具有开孔，脱脂棉可以填 充在管道末端。
[0024] 本发明所述的系统还包括负压装置，其与所述吸收装置连接。
[0025] 进一步地，所述烧结装置可以为马弗炉，所述吸收装置可以为抽滤瓶，所述负压装 置可以为真空泵。
[0026] 本发明的实施，至少具有以下优势：
[0027] 1、本发明采用碱性溶液即可同时测定出含硫物料烧结烟气中的二氧化硫和三氧 化硫的含量，其无需采用特定的测试仪器进行测量，成本相对低廉，检测范围不受限制，应 用范围广泛；
[0028] 2、本发明的碱性溶液对二氧化硫和三氧化硫的吸收程度相同，并且在吸收时所处 的外部环境一致，因此能够更加精准地确定烟气中二氧化硫与三氧化硫的相对含量，从而 为后续的制酸工艺提供技术支持；
[0029] 3、本发明的方法操作简单，可控性强，并且其可以确定碱性溶液对烟气中二氧化 硫和三氧化硫的吸收率，从而评价碱性溶液的吸收效果，并且进一步保证测定方法的准确 性。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图1为本发明实施例1提供的测定烟气中二氧化硫和三氧化硫的系统的结构示意 图；
[0031] 图2为本发明实施例2提供的测定烟气中二氧化硫和三氧化硫的系统的结构示意 图。
【具体实施方式】
[0032] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图和实施 例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有 做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033] 实施例1
[0034] 在测定硫酸钙物料（含硫物料）中的硫酸根含量后，在封闭的环境下对100g该物 料进行烧结，烧结在1200°C下持续3h，形成烟气；
[0035] 将上述物料烧结过程所形成的烟气通过管道全部导入2. 5L的浓度为lmol/L的氢 氧化钠溶液中进行吸收，该管道插入至氢氧化钠溶液的底部，并且在管道的出口端填充脱 脂棉以分散气体，吸收在常温下进行；
[0036] 在物料烧结完毕后，得到吸收液和烧结料（即烧结后的物料），分别测定所述上述 吸收液中的亚硫酸根和硫酸根的含量以及上述烧结料中的硫酸根含量，即可得到烟气中的 二氧化硫和三氧化硫的含量以及碱性溶液对烟气中二氧化硫和三氧化硫的吸收率，结果如 表1所示。
[0037] 上述方法涉及的相关测定方法和计算方法如下：
[0038] 1)吸收液中硫酸根的测定方法
[0039] 准确量取20ml吸收液置于500ml烧杯中，加（1+1)的盐酸25ml，沸水浴加热蒸发 至近干，随后加入3ml (1+1)盐酸和50ml水溶解残渣，必要时过滤，并用水洗涤，将溶液稀 释至300ml，加热至沸，在搅拌下加入50ml热的浓度为5%的氯化钡溶液，在沸水浴中保温 lh ;经冷却，用慢速定量滤纸过滤，用热水洗净烧杯，并洗涤沉淀10-12次，将沉淀连同滤纸 放入瓷坩埚中，在电炉上使滤纸完全灰化后，置于高温炉中，在800°C左右灼烧20-30min， 取出，置于干燥器中冷却至室温，将固体物扫出称重记为w(即灼烧固体重量），并按照下式 计算硫酸根含量：
[0040]
【权利要求】
1. 一种测定烟气中二氧化硫和三氧化硫的方法，所述烟气是对含硫物料进行烧结所形 成，其特征在于，包括如下顺序进行的步骤： 通过管道将所述烟气导入碱性溶液中进行吸收，得到吸收液； 分别测定所述吸收液中的亚硫酸根和硫酸根的含量，得到所述烟气中的二氧化硫和三 氧化硫的含量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化 钾溶液，所述含硫物料的质量为50?100g，并且所述碱性溶液的浓度为0. 5?2mol/L。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括对含硫物料进行烧结，并将所述 烧结所形成的烟气导入碱性溶液中进行吸收，其中所述烧结和所述吸收均在负压状态下进 行。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述烧结的温度为1100?1300°C，时间 为2?4h，并且进行所述烧结时的真空度为0. 03?0. 08MPa，进行所述吸收时的真空度为 0. 03 ?0. 08MPa。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述烧结和所述吸收均在封闭的环境下 进行，在所述吸收装置上连接负压装置，所述负压装置能够使所述吸收装置和所述烧结装 置均处于负压状态。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述吸收时，将所述管道的出口端 置于所述碱性溶液的底部，并且在所述管道的出口端设置气体分布板或者脱脂棉。
7. 根据权利要求1至6任一所述的方法，其特征在于，包括如下顺序进行的步骤： 测定含硫物料中的总硫含量后，对所述含硫物料进行烧结，形成烟气； 通过管道将所述烟气全部导入碱性溶液中进行吸收，得到吸收液； 分别测定所述吸收液中的亚硫酸根和硫酸根的含量以及烧结后的物料中的总硫含量， 得到所述烟气中的二氧化硫和三氧化硫的含量以及所述吸收液对所述烟气中的二氧化硫 和三氧化硫的吸收率。
8. -种实施权利要求1至6任一所述的测定烟气中二氧化硫和三氧化硫的方法的系 统，其特征在于，包括： 封闭的烧结装置，其上部设有出气口； 封闭的吸收装置，其上部设有进气口，并且内部设有碱性溶液，所述进气口通过管道与 所述出气口连通，并且所述管道的出口端伸入所述碱性溶液中。
9. 根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括负压装置，其与所述吸收装置连 通。
10. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述烧结装置为马弗炉，所述吸收装置 为抽滤瓶，所述负压装置为真空泵。
【文档编号】G01N33/00GK104090078SQ201410340268
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】杨会宾, 杜燕, 胡剑, 李运改, 康彩霞 申请人:大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心