一种测试低温燃煤烟气中SO3酸雾浓度的采样方法及装置

一、技术领域

本发明涉及燃煤烟气中so3的分离与捕集，具体涉及脱硫净烟气加热及冷凝后，采用分离膜高效分离烟气中so3酸雾冷凝液，利用0.5～1％naoh溶液洗涤将so3酸雾转化为液相中稳定态so4^2-进行分析的测定脱硫净烟气中so3酸雾的方法和装置。

二、

背景技术：

燃煤烟气中so3以so3酸雾的形式通过烟囱排放，造成管路、设备及烟囱腐蚀以及排烟透明度下降，已引起广泛关注。同时，为进一步提高燃煤烟气烟尘脱除效率，部分燃煤电站采用低低温电除尘技术，即在静电除尘器前设置换热器，使烟气温度进一步降低至酸露点以下。低低温电除尘器可协同脱除燃煤烟气中so3，是有效控制燃煤电站so3排放的重要措施，而准确测定低温燃煤烟气中so3酸雾含量是控制其排放的基本条件。

控制冷凝法是目前被认为测定电厂低浓度so3/h2so4最精准的方法：采用加热采样枪采集烟道中烟气，利用冷凝管离心力作用，收集冷凝后so3酸雾液滴。由于so3酸雾液滴主要为亚微米级颗粒物，冷凝温度，冷凝管设计参数等对so3酸雾采集效率具有重要影响，不同测试条件下，该方法测试精确度不高，误差一般较大。异丙醇吸收法采用80％异丙醇溶液置于0℃冰浴中，吸收烟气中so3并防止so2氧化影响so3测定，吸收法可高效捕集烟气中so3，但由于so2在异丙醇溶液中的溶解，该测量方法具有较大测试误差，同时检测下限较高，针对低温燃煤烟气中低浓度so3酸雾浓度测定缺少精准度。膜分离过程作为一种高效分离，浓缩，提纯及净化技术广泛应用于各工业领域，选择合适气液分离膜可高效分离收集烟气中亚微米级so3酸雾液滴，避免so2等酸性气态污染物影响，有效简化so3酸雾采样装置并提高测定精准度。

三、

技术实现要素：

发明目的：本发明针对现有控制冷凝法及异丙醇吸收法采集低温燃煤烟气中so3酸雾所存在的采集效率难以控制及so2干扰等问题，提供一种测定低温燃煤烟气中so3酸雾的方法和装置，以分离膜高效捕集低温燃煤烟气中so3酸雾，精确测定烟气中so3酸雾浓度。

技术方案：一种测试低温燃煤烟气中so3酸雾浓度的采样方法，包括如下步骤：

(1)so3酸雾汽化：由加热采样枪等速采集低温燃煤烟气，加热温度控制在酸露点以上，凝结在颗粒物表面的so3及烟气中细小so3酸雾转化为气态so3，随后通过放置于采样枪中的滤筒进入后续蛇形冷凝管，并去除烟气中颗粒物；

(2)so3凝结捕集：采用循环水冷却进入蛇形冷凝管的烟气，烟温降至酸雾点以下，气态so3凝结为so3酸雾液滴，大部分由蛇形冷凝管捕集，少数随烟气进入后续膜装置进行捕集；

(3)so3酸雾收集：采用碱性溶液洗涤收集由蛇形冷凝管、膜装置捕集的so3酸雾并转化为so4^2-。

步骤(1)中所述so3酸雾汽化的条件为采样枪加热温度180～200℃。

步骤(2)所述so3酸雾捕集的条件为：采用常温水进行循环冷却，烟气温度降至60℃以下。

步骤(3)所述的碱性溶液为0.5～1％wt的naoh溶液。

一种基于所述的测试低温燃煤烟气中so3酸雾浓度的采样方法的装置，该装置按照采样烟气流向依次由加热采样枪、蛇形冷凝管、膜装置、烟尘采样器串联组成；加热采样枪内放置玻璃纤维滤筒；循环冷却水通过循环泵及蛇形冷凝管与水槽形成循环回路。

设置于膜装置中的膜为聚丙烯膜、聚砜膜。

有益效果：

本发明将控制冷凝法捕集so3酸雾与膜分离捕集有机结合，先以加热采样枪加热脱硫净烟气，采样枪顶部放置滤筒脱除燃煤烟气中颗粒物，避免颗粒物中so4^2-对so3酸雾测定影响，然后以膜分离烟气中so3酸雾冷凝液与气态so2，采用0.5～1％naoh溶液清洗蛇形冷凝管及膜分离装置，收集清洗液，测定清洗液中so4^2-含量，进而获得燃煤烟气中so3酸雾含量；高效捕集so3酸雾的同时避免了现有采样方法中所存在的采集效率难以控制及so2等干扰等问题。

本发明技术适用于低温燃煤烟气中so3酸雾含量的测定，同时也适用于燃煤电站、工业燃煤锅炉中其他工艺设备排放烟气中so3含量的测定。

附图说明：

图1为本发明的一种测试低温燃煤烟气中so3酸雾浓度的采样方法及装置的工艺路线框图；

图2为本发明的一种测试低温燃煤烟气中so3酸雾浓度的采样方法及装置的工艺流程图。

图中：1-加热采样枪；2-蛇形冷凝管；3-水槽；4-循环泵；5-膜装置；6-烟尘采样器。

具体实施方式：

一种测定低温燃煤烟气中so3酸雾浓度的采样方法，包括如下步骤：

(1)so3酸雾汽化：由加热采样枪等速采集低温燃煤烟气，加热温度控制在酸露点以上，凝结在颗粒物表面的so3及烟气中细小so3酸雾转化为气态so3，随后通过放置于采样枪中的滤筒进入后续蛇形冷凝管，并去除烟气中颗粒物；

(2)so3凝结捕集：采用循环水冷却进入蛇形冷凝管的烟气，烟温降至酸雾点以下，气态so3凝结为so3酸雾液滴，大部分由蛇形冷凝管捕集，少数随烟气进入后续膜装置进行捕集；

(3)so3酸雾收集：采用碱性溶液洗涤收集由蛇形冷凝管、膜装置捕集的so3酸雾并将其转化为so4^2-。

步骤(1)中所述so3酸雾汽化的条件为：采样枪加热温度180～200℃，滤筒设置在采样枪后段。

步骤(2)中所述so3酸雾蒸汽冷凝的条件为：采用常温水进行循环冷却，烟气温度降至60℃以下，设置于膜装置中的膜为聚丙烯膜、聚砜膜。

步骤(3)中所述so3酸雾收集的条件为：洗涤液为0.5～1％wtnaoh溶液。

用于所述的一种测定低温燃煤烟气中so3酸雾的采样方法和装置，所述的加热采样枪、蛇形冷凝管、膜装置、烟尘采样器依次串联组成，加热采样枪内放置玻璃纤维滤筒；循环冷却水通过循环泵及蛇形冷凝管形成循环回路。

本发明的一种测试低温燃煤烟气中so3酸雾浓度的采样方法及装置的工艺方法如图1、图2所示。本发明所用设备由加热采样枪、蛇形冷凝管、水槽、循环泵、膜装置及烟尘采样器等6部分组成。经低低温电除尘器后燃煤烟气温度约为90℃，烟气中气态so3转化为so3酸雾，该烟气通过加热石英采样枪1进行等速采集，控制加热温度达180-200℃，使烟气温度控制在酸露点以上，吸附在颗粒物表面so3酸雾及净烟气中细小so3酸雾转化为so3酸雾蒸汽，采样枪顶部放置玻璃纤维滤筒脱除燃煤烟气中颗粒物，避免颗粒物中so4^2-对so3酸雾测定影响，so3酸雾蒸汽通过滤筒进入后续冷凝管2，滤筒设置在采样枪后段。采用水槽3中存储的常温水通过循环泵4及蛇形冷凝管2形成循环回路，用以冷却进入蛇形冷凝管2的烟气，烟气温度降至60℃以下，so3酸雾蒸汽凝结为so3酸雾液滴，大部分由蛇形冷凝管捕集，少数随烟气进入后续膜装置5进行捕集，设置于膜装置中的膜可为聚丙烯膜、聚砜膜。烟气采样流速及采样时间通过烟尘采样器6进行控制。采样完成后采用0.5～1％wtnaoh溶液洗涤收集由蛇形冷凝管、膜装置捕集的so3酸雾并将其转化为so4^2-。

实施例1

采用so3发生装置产生一定浓度so3，通入含水汽、so2及颗粒物的模拟湿法脱硫净烟气中，湿度为8％，so2浓度为2000mg/m³，颗粒物浓度为110mg/m³，利用本发明装置检测模拟烟气中so3酸雾浓度。so3发生装置通过o3氧化so2得到so3，精确控制o3及so2含量控制so3产生量为50mg/m³，本发明装置测得模拟烟气中so3酸雾浓度为48.6mg/m³，捕集效率达97.2％。

对比例1

配制上述相同模拟烟气，采用控制冷凝法测定其中so3酸雾含量，得到捕集效率为85.6％，so3酸雾捕集效率偏低。

对比例2

配制上述相同模拟烟气，采用异丙醇吸收法测定其中so3酸雾含量，测得模拟烟气中so3酸雾浓度为54.3mg/m³，捕集效率超过100％，烟气中so2组分对测定结果影响较大。