一种在线烟气三氧化硫间歇式监测设备及方法
阅读说明：本技术 一种在线烟气三氧化硫间歇式监测设备及方法 (Online flue gas sulfur trioxide intermittent monitoring equipment and method ) 是由 王建峰 李壮 张杨 杨用龙 王丰吉 朱跃 于 2021-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种在线烟气三氧化硫间歇式监测设备及方法,监测设备包括加热烟枪、异丙醇溶液储存器、SO-(3)吸收器、废气处理器、数字转化器、BaCl-(2)溶液储存器、NaOH溶液储存器、温度控制箱和测量装置等,监测方法为：烟气经吸收器后经相应管路进入测量装置,通过NaOH调整溶液pH之后,使用SO-(4)～(2-)电极监测测量溶液中该离子浓度变化,通过相应试剂浓度及使用量折算烟气中三氧化硫浓度,同时依据烟气体积流量计算烟气中三氧化硫浓度。反应完成之后使用去离子水冲洗测量装置,保证装置清洁,该设备可在线间歇式监测烟气中三氧化硫浓度,具有测量精确度高、使用寿命长等特点。(The invention discloses on-line flue gas sulfur trioxide intermittent monitoring equipment and a method thereof, wherein the monitoring equipment comprises a heating smoke gun, an isopropanol solution storage device and an SO 3 Absorber, waste gas processor, digital converter, BaCl 2 The monitoring method comprises the following steps of: the flue gas enters a measuring device through a corresponding pipeline after passing through an absorber, and SO is used after the pH of the solution is adjusted through NaOH 4 2‑ The electrode monitors the change of the ion concentration in the measuring solution, converts the concentration of sulfur trioxide in the flue gas through the concentration of corresponding reagent and the usage amount, and calculates the concentration of sulfur trioxide in the flue gas according to the volume flow of the flue gas. Use deionized water to wash measuring device after the reaction is accomplished, guarantee that the device is clean, sulfur trioxide concentration in this equipment can the online intermittent type formula monitoring flue gas has characteristics such as measurement accuracy height, long service life.)
技术领域
本发明涉及一种在线烟气三氧化硫间歇式监测设备及方法。
背景技术
国内各类型锅炉完成常规污染物的改造，烟气中NOx、SO2及烟尘基本能满足国家超低排放限值要求，但秋冬季节随大气扩散条件变成国内雾霾现象还是时有发生，因此国内对烟气中非常规污染物（SO3、NH3、可溶盐及Hg）监测提出新的要求。
目前，大型电站烟气中三氧化硫浓度监测基本采用《火电厂烟气中SO3测试方法控制冷凝法》（DL/T 1990-2019）和《EPA Method 8 – Determination of sulfuric acidmist and sulfur dioxide emissions from stationary sources》规定的SO3采用异丙醇吸收法，均为基本的现场采样、实验室分析，不能实现在线自动监测。因此，为提高大型电站烟气中三氧化硫监测自动化水平，必将寻求一种安全、稳定的可在线测量的烟气中三氧化硫监测设备及方法。
从综合性的角度讲，因烟气中三氧化硫的不稳定性，目前暂无公开的在线连续监测设备/方法，基于美国EPA标准采样，本发明提供一种在线烟气三氧化硫间歇式监测设备及方法，能满足烟气中三氧化硫监测的要求，具有广泛的应用和推广价值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有烟气三氧化硫测量技术的不足，针对现有电站燃煤机组提供一种在线烟气三氧化硫间歇式监测设备及方法，其结构设计合理、吸收效率高、监测准确性强、自动化程度高，能有效缩短烟气中三氧化硫的检测周期。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种在线烟气三氧化硫间歇式监测设备，其特征是，包括加热烟枪、异丙醇溶液储存器、SO3吸收器、废气处理器、数字转化器、BaCl2溶液储存器、NaOH溶液储存器、温度控制箱和测量装置，所述加热烟枪的烟气出口经单向阀连接至SO3吸收器的烟气进口，所述SO3吸收器布置在温度控制箱内，所述异丙醇溶液储存器的溶液出口安装有#1流量计，且所述异丙醇溶液储存器的溶液出口连接至SO3吸收器的溶液进口，所述SO3吸收器的烟气出口经烟气体积流量计和抽气泵连接至废气处理器，所述SO3吸收器的溶液出口经电动阀连接至测量装置；所述BaCl2溶液储存器的出口安装有#3流量计，且所述BaCl2溶液储存器的出口连接至测量装置，所述NaOH溶液储存器的出口安装有#2流量计，且NaOH溶液储存器的出口连接至测量装置，所述测量装置内设置有搅拌器，且测量装置内安装有pH及SO3 2-电极，所述烟气体积流量计、#3流量计和pH及SO3 2-电极均与数字转化器连接，所述测量装置的冲洗水进口安装有去离子水冲洗阀，所述测量装置的废液出口安装有废液排空阀。
进一步的，所述SO3吸收器设置有数个，数个所述SO3吸收器依次串联。
工作方法：测试开始前，将异丙醇吸收液由异丙醇溶液储存器经#1流量计注入SO3吸收器，将SO3吸收器置于温度控制箱中并调整好温度；将加热烟枪置于烟道内，烟气通过加热烟枪经单向阀进入SO3吸收器，SO3吸收器内经洗涤后的烟气经烟气体积流量计和抽气泵进入废气处理器，然后排空；烟气吸收完成之后，打开电动阀，吸收了烟气中三氧化硫的异丙醇溶液流入测量装置，开启#2流量计将NaOH溶液储存器中的NaOH溶液注入测量装置，在搅拌器的搅拌作用下溶液充分发生反应，通过pH及SO3 2-电极监测溶液的pH值至7.0左右，关闭#2流量计，开启#3流量计将BaCl2溶液储存器中的BaCl2溶液注入测量装置，在搅拌器的搅拌作用下溶液充分发生反应，通过pH及SO3 2-电极监测SO4 2-电位变化来测量溶液中SO4 2-的浓度变化；根据各溶液浓度值，预先在数字转化器中输入浓度值，并接入#3流量计的BaCl2使用量、烟气体积流量计的累计体积以及在线烟气CEMS监测系统的烟气水分和氧量，计算烟气中三氧化硫的浓度。
进一步的，单向阀阻止烟气回流，#1流量计定量向数个串联的SO3吸收器中各注入100ml异丙醇吸收液并及时关闭。吸收结束45min之后，关闭抽气泵，打开电动阀，异丙醇溶液进入测量装置，同时开启#1流量计注入新鲜的异丙醇吸收液。
进一步的，在测量装置完成测量之后，开启废液排空阀将废液排出，并开启去离子水冲洗阀对测量装置进行清洗，确保测量装置的清洁。
进一步的，温度控制箱控制其内部为0℃，温度控制箱精准控温确保SO3吸收器的吸收效果。
进一步的，废气处理器有效处理烟气中未被吸收的有毒气体，有效减少测量过程中未被吸收的其余废气对周边设备的腐蚀及环境空气污染。
进一步的，异丙醇吸收液采用80%的异丙醇水溶液，抽气流速为5l/min~8L/min。
进一步的，加热烟枪的加热温度大于250℃，加热烟枪后端布置有颗粒物过滤器，并且便于更换。
进一步的，该设备利用高精度pH电极及SO4 2-电极为依托，各部分通过逻辑控制确保正确次序开、关，通过溶液SO4 2-浓度不同产生的电位值计算溶液中SO4 2-的浓度，通过数字转换器，利用抽取烟气体积、BaCl2溶液浓度及使用量、SO4 2-电位变化读取烟气中三氧化硫的浓度。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1、本发明采用美国EPA method 8标准规定的三氧化硫异丙醇吸收法，并依托高精度SO4 2-电极技术，为烟气中三氧化硫浓度在线监测奠定基础。
2、本发明采用多级异丙醇吸收系统，提高了烟气中三氧化硫监测数据的准确性。
3、本发明SO3吸收器置于温度控制箱，可确保烟气中三氧化硫经异丙醇溶液充分吸收，提高了测量数据的准确性。
4、本发明数值转化器可输入各加装溶液浓度，同时可处理抽取烟气流量和BaCl2溶液的使用体积量，并可计入CEMS监测的烟气湿度和氧量，可自动折算烟气中SO3的浓度。
5、本发明搅拌器在测量过程和测量装置清洁过程中全程运转，确保测量过程中数据的准确性及清洁过程的清洁度。
6、本发明设置测量装置的去离子水冲洗装置，可以确保每次测量之后测量装置的清洁度，避免废液的残留，确保测试数据的准确度。
7、本发明设置废气处理器可有效减少测量过程中未被吸收的其余废气对周边设备的腐蚀及环境空气污染。
附图说明
图1是本发明监测设备的结构示意图。
图中：加热烟枪1、单向阀2、异丙醇溶液储存器3、#1流量计4、SO3吸收器5、烟气体积流量计6、废气处理器7、电动阀8、数字转化器9、BaCl2溶液储存器10、NaOH溶液储存器11、#3流量计12、#2流量计13、pH及SO3 2-电极14、去离子水冲洗阀15、搅拌器16、废液排空阀17、温度控制箱18、测量装置19、抽气泵20。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
参见图1，本实施例中，一种在线烟气三氧化硫间歇式监测设备，包括加热烟枪1、异丙醇溶液储存器3、SO3吸收器5、废气处理器7、数字转化器9、BaCl2溶液储存器10、NaOH溶液储存器11、温度控制箱18和测量装置19，加热烟枪1的烟气出口经单向阀2连接至SO3吸收器5的烟气进口，SO3吸收器5布置在温度控制箱18内，SO3吸收器5设置有数个，数个SO3吸收器5依次串联，异丙醇溶液储存器3的溶液出口安装有#1流量计4，且异丙醇溶液储存器3的溶液出口连接至SO3吸收器5的溶液进口，SO3吸收器5的烟气出口经烟气体积流量计6和抽气泵20连接至废气处理器7，SO3吸收器5的溶液出口经电动阀8连接至测量装置19；BaCl2溶液储存器10的出口安装有#3流量计12，且BaCl2溶液储存器10的出口连接至测量装置19，NaOH溶液储存器11的出口安装有#2流量计13，且NaOH溶液储存器11的出口连接至测量装置19，测量装置19内设置有搅拌器16，且测量装置19内安装有pH及SO3 2-电极14，烟气体积流量计6、#3流量计12和pH及SO3 2-电极14均与数字转化器9连接，测量装置19的冲洗水进口安装有去离子水冲洗阀15，测量装置19的废液出口安装有废液排空阀17。
工作方法：
1、测试开始前，由异丙醇溶液储存器3经#1流量计4定量的向SO3吸收器5中加入异丙醇吸收液，将SO3吸收器5置于温度控制箱18中。
2、将加热烟枪1置于烟道内，烟气由抽气泵20提供负压经由加热烟枪1、单向阀2以鼓泡方式进入SO3吸收器5，经洗涤之后烟气经烟气体积流量计6计量抽取的烟气体积，烟气经废气处理器7处理之后排空。
3、烟气吸收完成之后，打开电动阀8，将吸收了烟气中三氧化硫的异丙醇溶液排入测量装置19，通过pH及SO3 2-电极14监测溶液的pH值，自动开启#2流量计13将NaOH溶液储存器11中的NaOH溶液注入测量装置19，在搅拌器16的搅拌作用下，溶液中SO3与强碱充分反应，生成SO4 2-，调整溶液pH值约7.0，自动关闭#2流量计13。
4、开启#3流量计12将BaCl2溶液储存器10中的BaCl2溶液注入测量装置19，在搅拌器16的搅拌作用下，溶液中Ba2+与SO4 2-充分反应生成BaSO4沉淀，溶液中SO4 2-浓度迅速减少，通过SO4 2-电极将信号传至数字转化器9计算溶液中SO4 2-的反应程度。
5、通过#3流量计12的信号、pH及SO3 2-电极14的信号、烟气体积流量计6的信号、现有在线监测烟气湿度及氧量和BaCl2溶液浓度计算抽取烟气中测量时间内SO3的浓度。
6、测量结束之后，废液经废液排空阀17排空，开启去离子水冲洗阀15对测量装置19进行冲洗，保持测量装置19的清洁。
具体的，单向阀2阻止烟气回流，#1流量计4定量向数个串联的SO3吸收器5各注入100ml异丙醇吸收液并及时关闭。吸收结束45min之后，关闭抽气泵20，打开电动阀8，吸收液进入测量装置19，同时开启#1流量计4注入新鲜的异丙醇吸收剂。温度控制箱18控制其内部为0℃，温度控制箱18精准控温确保SO3吸收器5的吸收效果。异丙醇吸收液采用80%的异丙醇水溶液，抽气流速为5l/min~8L/min。加热烟枪1的加热温度大于250℃，加热烟枪1后端布置有颗粒物过滤器，并且便于更换。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
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