二氧化硫质量浓度在线监测子系统.pdf

二氧化硫质量浓度在线监测子系统 ＊ 王世龙 淮海工学院, 江苏 连云港 222005 王丽娜 吉林交通职业技术学院, 长春 130033 王志成 吉林大学中日联谊医院, 长春 130012 摘要 烟气二氧化硫在线监测系统由 2个子系统 二氧化硫质量浓度监测子系统和二氧化硫流速及流量监测子系统 构成。 文中对系统的监测原理、方案等做了简要介绍, 对二氧化硫质量浓度在线监测子系统做了较充分的论述。 关键词 锅炉烟气 二氧化硫 在线监测 质量浓度 ＊科技部中小企业技术创新基金项目 OOC26212210136 0 引言 我国是燃煤大国 ,燃煤排放的烟气中含有大量的 大气污染物,其中二氧化硫对大气环境的污染最为严 重。因此须对污染源实施监控 。故研制适合我国国 情的二氧化硫在线监测系统势在必行。 1 烟气二氧化硫质量浓度在线监测子系统 1. 1 二氧化硫气体传感器及工作原理 [ 1] 系统采用电化学气体传感器, 用于测量烟气二氧 化硫质量浓度。传感器其结构见图 1。 图 1 传感器结构 该传感器的工作原理是 在电解液中放置 3个电 极,即工作电极 WE , 对应电极 CE 和参考电极 RE。 在WE、 CE 两个电极之间加上一定的电压 ,当被测气 体进入传感器后 ,在 WE、CE 两极间进行氧化还原反 应,电极的电势与催化活性足够高时, 透过隔膜进入 电极的二氧化硫迅速反应 ,所产生的电流由气体的扩 散决定 ,这时的响应电流称之为极限扩散电流 ,根据 菲克斯定律可得出极限扩散电流 i 与被测气体浓度 C 的关系为 i Z F S D δ C 1 式中 Z 电子转移数; F 法拉第常数; S 气体扩散面积 ; D 气体扩散系数; δ 气体扩散层厚度 ; C 被测气体浓度 。 由 1 式可见极限扩散电流与气体浓度 C 成线 性关系,为此,只需测量流经工作电极同对应电极间 的电流,即可定量测量被测气体浓度 。为了防止气体 电解时给定电压变化 ,在传感器的内部增加了参考电 极 RE,使 WE 电极和 RE 电极间保持一个恒电位。 1. 2 系统组成及监测工艺流程 二氧化硫质量浓度连续监测系统的组成及工艺 流程见图 2。图中各部件的连接为导线、管路 采用 8 mm2 mm 不锈钢管或 9 mm 2 mm 硅橡胶管 。 图 2 二氧化硫浓度监测系统及工艺流程图 1 采样枪是从烟道中合适位置拾取待测气样的 重要部件。采样枪主要由烟气引入管 、 变向罩、滤网 滤去 5～ 15 μ m 粒径的颗粒物 、 电加热带 向过滤片 供热 ,确保高温烟气通过过滤器时滤片上不凝水 、 法 兰固定套筒和引出接嘴等零部件组成 。烟气经采样 枪前端过滤 、 除尘后 ,传输到后面致冷器 。 74 环 境 工 程 2006年 12 月第 24卷第 6 期 2 在热烟气进入采样泵前设致冷器 ,考虑到 ① 要防止水蒸气和酸雾在泵上冷凝及腐蚀; ②按规定, 需测定标准状态下干烟气参数 。因此, 需对烟气进行 制冷 ,使烟气受冷超过露点 空气饱和时的温度 引起 湿气冷凝析出, 集中除去水分 。 3 采样泵是抽取样气装置的动力部件 ,用以将 样气从烟道中抽出传输到分析仪。本系统采用耐腐 蚀隔膜泵 流量为 5. 5 ～ 6. 5 L min , 泵压为 10 ～ 15 kPa 。 本系统采用不锈钢气动式浮子流量计 规格 为0. 16～ 1. 6 L min, 流量控制在 0. 7 L min, 在此流量 下,电化学传感器的性能最佳 。 4 烟气按流程进入检测室 A 或 B 。检测室内 设有二氧化硫传感器和氧气传感器与气路串接,由泵 导入的烟气中的二氧化硫和氧气分别与相对应的传 感器发生电化学反应, 则输出与被测物质浓度 及其 变化 呈线性关系的电压 电流 信号。该电信号经放 大、 转换送入烟气二氧化硫质量浓度在线监测仪进行 计算、存储 。在检测二氧化硫和氧气浓度的同时, 还 需用电阻传感器和绝对压力传感器同时测量被测烟 气的温度和环境的大气压力, 将所获输出 温度、 压力 参数 电信号也同时输入烟气二氧化硫质量浓度在线 监测仪参与计算 。 在监测中设置了 A 和 B 两个相同的检测室 ,其主 要原因是 ① 可交替对 2套传感器进行“标零”和校准 ; ② 2套传感器轮流工作,可延长传感器的使用寿命。 1. 3 二氧化硫质量浓度的分析和计算 [ 1] 1 二氧化硫体积浓度 Cv 的计算 CvU a K 10 - 6 2 式中 Ua 系统中固定检测点 a 测出的电压值 mV; K 二氧化硫传感器标定后 记忆在系统 中的数值 mV 10 -6 。 2 标准状态下二氧化硫的质量浓度不仅与二氧 化硫体积浓度密切相关, 还与烟气的温度 、 湿度及大 气压力等因素有关, 因此还需要进一步转化。标准状 态下二氧化硫质量浓度 Cm Cm2. 86 Cv 273 273 t P 101. 325 mg m 3 3 式中 t 被检测的烟气温度 ℃; P 大气压力值 kPa 。 3 据国家检测标准,最终需要的质量浓度参数应 为干烟气二氧化硫的折算浓度 折算为某一固定过剩 空气系数时的浓度 。 GB13223 规定 火力发电厂锅 炉烟气二氧化硫的排放浓度应折算为过剩空气系数为 1. 4 时的质量浓度 C α 1. 4 ; 因此先将式 3 计算出的标准 状态下二氧化硫质量浓度折算为过剩空气系数为 1. 4 时的质量浓度 本系统应用于火力发电厂锅炉 。 二氧化硫的折算浓度还与干烟气中的氧含量有 关,为此要先求出干烟气中的氧含量[ O2] 。 [O2] Ub K′ 20. 9U b [O2]标 4 式中 Ub 于系统中固定监测点 b 测出的电压值 mV; K′ [O 2]标 20. 9 传感器最近一次标定后 记忆 在系统中的数值 mV 10 - 6 。 [O2]标 使用空气清扫后测出的空气含氧 量 此值存储到系统中参与有关计 算且保存到下一次标定时为止 。 标准状态下干烟气 α 1. 4 时 二氧化硫的质量 浓度 C α 1. 4 m C α 1.4 m α Cm 1. 4 mg m 3 5 式中 α 20. 9 20. 9- [O2] 过剩空气系数。 通过上述分析、计算 ,即求解出标准状态下、 过剩 空气系数为 1. 4 时的烟气二氧化硫的质量浓度。这 就是烟气二氧化硫质量浓度监测子系统要解决的主 要技术问题 。 2 结束语 将所研制的“质量浓度监测子系统”和“流速及流 量监测子系统”并接, 组成烟气二氧化硫在线监测系 统。经调试、 运行证明 该子系统及总系统均达预期的 设计指标,适用于我国锅炉烟气二氧化硫在线监测。 参考文献 [ 1] 徐丽. 锅炉烟气二氧化硫在线监测系统. 硕士研究生学位论 文, 2003 7 -15. 作者通讯处 王世龙 222005 江苏连云港新浦区苍梧路 59 号 淮 海工学院机械工程系机制教研室 E -mail wangshilong5960163. com 2006- 01-13 收稿 75 环 境 工 程 2006年 12 月第 24卷第 6 期 EXPERIMENTALTION ON DISTENSIBILITY OF STEEL SLAG Xu Hongjiang Fu Guiqin Zhu Miaoyong 62 Abstract Steel slag has high alkalinity. Over 2 of alkalinity, parts of CaO are free CaO in BOF slag. Free CaO is the main component affecting its distensibility of BOF slag. The distensibility of BF and BOF slags was measured using steam test and the effects of size and ageing time on the distensibility were investigated. This gives evidence for application of BF and BOF slags. Keywords steel slag, free CaO, steam test and distensibility APPLICATION OF CLOSED DOMESTIC REFUSE LANDFILLS Li Xiong Xu Dimin ZhaoYoucai et al 64 Abstract By application of closed landfill compartment in Shanghai Refuse Landfill, there are lots of ways to use each closed landfill compartment in different time. Planting is one of the best ways for applications of closed landfill sites. Which will have excellent environmental, economic and social benefits. Keywords refuse landfill, planting and environemnt USE OF IMPERMEABLE MATERIALS FOR REFUSE LANDFILLS IN JAPAN Xu Sifa Yang Yang 68 Abstract It is introducedthat the structure of impermeable system and classification of impermeable materials for landfillsin Japan, aswell as the use of all sorts of impermeable materials in Japan recently . The structure of impermeable system of landfill that is suitable for China is also proposed according to the actual conditions in China. Keywords refuse landfill, impermeable system and impermeable materials DETECTION OF NICKEL USING LOW -PRESSURE ION CHROMATOGRAPHY AND CHEMICAL LUMINESCENCELuoYu Huang Meixiu 71 Abstract It was attempted under certain conditions to detect transition metal ions and conduct a study on determination of trace nickel by low-pressure ion chromatography of mobile phase and chemical luminescence. Keywords low -pressure ion chromatography, inorganic mobile phase, chemical luminescence, combined technology and nickel ion ON -LINE MONITORING SUBSYSTEM OF SULFUR DIOXIDE MASS CONCENTRATION Wang Shilong Wang Lina Wang Zhicheng 74 Abstract The on -line monitoring system of sulfur dioxidein smoke consists of two subsystems. One is subsystem to monitor the mass concentration of sulfur dioxide, the other isused to monitor the velocity and rate of flow of sulfur dioxide. The author introduces principles and plan of monitoring in the system and discusses fully the subsystems to on-line monitor the mass concentration of sulfur dioxide sufficiently . Keywords boiler smoke, sulfur dioxide, on -line monitoring and mass concentration DISCUSSION ONPROBLEMS OF DETERMINING TRACE HEAVY METALS BY FLAME ATOMIC ABSORPTIONSun Cuiling Xin Honglin Feng Xueyang 76 Abstract It was explored through experimentation that the optimal conditionsof determining trace heavy metals by flame atomic absorption, as well as the s of eliminating interference liquid, which provides excellent experience for measuring accurately the content of trace heavy metals. Keywords flame atomic absorption, trace heavy metal, experiment and interference APPLICATION OF FUZZY SYNTHETIC UATING MODEL FOR ASSESSING WATER QUALITY OF LEAN RIVERWan Jinbao Hou Deyin Wan Xing et al 77 Abstract Based on the principle of fuzzy mathematics, the fuzzy synthetic uating model for assessing surface water quality was established. The model could not only ernbody systemic and synthetic characters but also simplify the calculation. At last, the modelwas applied to assess water quality of Le an River, which supplied scientific evidence for controling pollution. Keywords fuzzy , synthetic uation, model, water quality and Le an River APPLICATION OFMATTERELEMENTMODELBASEDONENTROPYWEIGHTTO UATION OF EUTROPHICATION OF LAKESRao Qinghua Zhang Jiangshan 80 Abstract Entropy weight is used to calculate the weight of uating indicators, then a matter element model is also adopted to uate the eutrophication of lakes. The results are comparedwith those of attribute identifying model and the fuzzy administering function, the results indicate that the matter element model is feasible for uating the eutrophication of lakes. Keywords matter element, entropy weight, weight, relationship and uation 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24, No. 6, Dec . , 2006