火电厂烟气中SO_3的检测技术及应用.pdf

火电厂烟气中SO3的检测技术及应用 ＊ 王方群 郭 荣 隋建才 姚 波 中电投远达环保工程有限公司, 重庆 400060 摘要 针对目前烟气分析仪不能测试 SO3含量的现状, 提出了燃煤烟气中 SO3的检测技术, 包括SO3的采样装置和测 定方法。 该方法准确、可靠、快速, 可应用于烟气脱硫调试、火电厂和脱硫装置日常运行中 SO3含量的检测。 关键词 火电厂烟气 三氧化硫 检测技术 采样装置 应用 ＊国家科技支撑计划 2007BAC24B00 。 0 引言 目前火电厂 SO2的大量排放造成了严重的大气 环境和酸雨污染 。SO3的排放量虽然很少, 但由于 SO3极易与烟气中的水蒸气结合形成硫酸蒸汽 ,在壁 温低于酸露点的受热面上凝结 ,造成酸露点腐蚀。烟 气中 SO3含量愈多 ,酸露点温度越高, 腐蚀范围越广 也越严重 。近年来我国越来越多的电厂安装了湿法 烟气脱硫, 由于湿法脱硫后净烟气的湿度较大 ,烟气 中残存的 SO3极易快速转化为硫酸雾滴, 对烟道和下 游设备造成严重腐蚀 。 为针对性的解决酸露点腐蚀问题, 电厂需要了解 烟气中SO3的浓度,目前尚未发现烟气分析仪具有测 定SO3含量这项功能 ,这主要是由于 SO3在传输到仪 器测量终端过程中会以硫酸蒸汽或硫酸雾的形式凝 结或粘附在传输管道上, 导致采样误差和对仪器的强 烈腐蚀。 本研究提供了一种测试烟气中 SO3的方法和采 样装置,已应用于 20 多套烟气脱硫装置的性能测试 中,具有采样安全可靠、分析结果准确 、 测定快速、操 作简便的优点。 1 烟气中 SO3的测试方法 1. 1 烟气中SO3的采样 1. 1. 1 采样装置 图1 为 SO3采样装置,其原理是在真空泵的抽吸 作用下,利用烟气在螺旋管中产生的离心力将呈雾状 的SO3收集于螺旋管内,以备分析。 SO3采样装置包括除尘头 、采样管、螺旋收集管 和抽吸机构4 个部分 ,其中除尘头通过螺纹接头安装 在采样管的入口端, 采样管出口与螺旋收集管进口用 1除尘头; 2采样管; 3螺旋收集管; 4橡胶管; 5螺纹接头; 6气流调节阀; 7硅胶管; 8脱脂棉; 9铁丝; 10内管; 11恒温电热带; 12外管; 13第一洗气瓶; 14真空泵; 15第二洗气瓶; 16湿式气表。 图 1 烟气中 SO3的采样装置 硅胶管连接, 螺旋收集管出口与抽吸机构用橡胶管 相连 。 除尘头前端装有脱脂棉并用铁丝固定,脱脂棉是 为了防止灰尘进入螺旋收集管中影响后续化学分析。 除尘头与螺纹接头的连接处要用密封胶带密封,以防 止烟气泄漏 。 采样管由内管 、 恒温电热带和外管构成, 恒温电 热带处于内管与外管之间并包裹在内管上,由温度控 制器进行恒温加热, 防止采样过程中烟气中的酸性气 体因温度降低凝结在内管中, 避免采样误差和对采样 管的腐蚀。 抽吸机构由第一洗气瓶、真空泵 、第二洗气瓶和 湿式气表依次通过橡胶管连接而成 。第一洗气瓶与 真空泵之间装有气流调节阀, 用于开始采样时逐步增 加烟气抽吸速度以保护湿式气表; 湿式气表用于计量 所采集的烟气体积; 两个洗气瓶分别起二级冷凝作 用,将热烟气中的水分冷凝收集于洗气瓶中 ,降低烟 气含水量, 使得烟气中的腐蚀性气体无法滞留于真空 泵和湿式气表中避免腐蚀仪表 。 86 环 境 工 程 2008年 10 月第 26卷第 5 期 1. 1. 2 采样 检查抽吸机构气密性, 确认不漏气 ; 将螺旋收集 管出口与抽吸机构连接后 ,再将其入口端与采样管连 接; 使螺旋收集管水浴加热 ,开启恒温电热带电源预 热5 ～ 10 min。 将采样管插入烟道中部的采样孔内 ,用法兰盘固 定; 开启真空泵 ,打开气流调节阀, 将真空泵抽吸速度 调至最大, 开始采样, 并记录气表温度 t 和采样开始 时湿式气表的起始读数V1; 当采集到300 L烟气时 ,关 闭真空泵,停止采样 , 记录气表终止读数 V2, 得到采 集的烟气量 V V2-V1; 取下螺旋收集管, 用一段硅 胶管连接螺旋收集管的入口和出口端, 防止 SO3外 泄,以备分析。 重复以上步骤, 在同一采样点共采集不同时刻的 3 个样品 ,测定结果为其平均值。 1. 2 SO3含量的分析 1. 2. 1 SO 2- 4样品溶液制备 向螺旋收集管中加入蒸馏水冲洗 3～ 5 次全部转 至250 mL容量瓶,定容、摇匀作为样品溶液。 1. 2. 2 配制和标定0. 005 mol L乙酸钡溶液 向 1L 容 量 瓶 中 加 入1. 1 g乙 酸 钡 Ba CH3COO2 H2O 、 0. 4 g乙酸铅 Pb CH3COO2 3H2O , 再加入800 mL异丙醇和3 mL乙酸 含量 99 摇匀, 加入100 mL蒸馏水摇10 min加速固体溶 解,定容到 1 L,定置 20～ 24 h 。滴定前用已知准确浓 度的硫酸溶液按 1. 2. 3 中的方法标定乙酸钡溶液的 准确浓度 ,记为 CBa2。 1. 2. 3 SO 2- 4样品浓度分析 用移液管准确移取10 mL SO 2- 4样品溶液于锥形 瓶中 , 加入40 mL异丙醇 、1 mL乙酸和 3 ～ 5 滴偶氮 胂-Ⅲ指示剂 2 mg L 摇匀, 此时溶液呈现玫瑰红 色。用预先标定好的乙酸钡溶液滴定SO 2- 4样品溶液 至紫蓝色且1 min内不再变色为滴定终点 , 记录消耗 的乙酸钡溶液体积a 。 用蒸馏水替代 SO 2- 4样品溶液做空白实验 ,消耗 乙酸钡溶液体积b 。 1. 3 SO3含量的计算 烟气中的 SO3含量的计算按下式计算 。 C a -b C Ba2 250 v0 1 1 000 22. 4 10 6 V 273. 15 273. 15 t PaPm-Pv 101. 325 式中 C SO3的含量, 体积分数 ; a 滴定样品液所消耗的乙酸钡溶液的体 积 ,mL ; b 滴定空白液所消耗的乙酸钡溶液的体 积 ,mL ; CBa2 乙酸钡溶液的标定浓度 ,mol L; v0 滴定时移取的样品溶液体积 ,mL ; V 采集的烟气量 ,L ; t 湿式气表温度 , ℃; Pa 大气压,kPa; Pm 湿式气表压力 ,kPa ; Pv 温度 t 时水的饱和蒸汽压 ,kPa 。 公式中湿式气表压力 Pm是烟气抽吸速度较快 时在气表内部形成的压力, 测定 SO3时, 一般取值 0. 1 kPa, Pv是气表中的水在温度 t 时的饱和蒸汽压, 可根据对应温度查得 。 2 应用举例 表1 为某燃煤电厂脱硫前烟气中 SO3的测定数 据及结 果 大气 压在 101. 32 kPa ; 乙 酸钡 浓度 为 0. 00569 mol L。在同一采样点采集不同时刻的 3 个 样品, 分别得到 SO3浓度 体积分数 为 22. 8 10 -6 、 20. 9 10 -6 、 19. 210 - 6 , 求平均值即得到烟气中 SO3 含量为21. 0 10 -6 。 表 1 某燃煤电厂烟气中 SO3测定数据及结果 测点时间 采集烟气 体积 V L 气表温度 t ℃ 饱和蒸气压 Pv kPa 分析实验值 滴定分取量 v0 mL 滴定值 a mL 空白值 b mL SO3含量 体积分数 10- 6 平均值 C -310 0030013. 01. 50102. 070. 0522. 8 C -310 1630013. 01. 50101. 900. 0520. 921. 0 C -310 4830012. 51. 45101. 750. 0519. 2 3 讨论 1 采样管前端必须安装除尘头,以过滤掉烟气中 的灰尘和其他杂质,防止影响化学分析时显色反应的灵 敏性及消耗滴定溶液造成测定偏差。 下转第 91页 87 环 境 工 程 2008年 10 月第 26卷第 5 期 2 在 C C ∶ C N 2 时, 溶解氧到达生物膜内 部时被完全耗尽 ,但却没有发生硝化反硝化作用。与 前两个条件相比 NH 4- N 的去除率只有 68. 5。在 COD浓度不变时, 不断的增加氨的浓度 , 会使溶解氧 消耗殆尽 ,致使溶解氧成为硝化反应的限制因素。因 此,保证反应系统中充足的溶解氧浓度对于生物膜实 现良好的硝化作用至关重要。 3 当进水氨氮质量浓度超过20 mg L后, 高浓度 游离氨会对系统的硝化作用产生抑制 。当游离氨浓 度超过了两类菌群的的抑制浓度时 ,则整个硝化过程 都受到抑制 。因此 ,当进水氨氮浓度逐渐增高时, 游 离氨浓度超过了两类菌群的抑制浓度, 则整个硝化过 程都受到抑制, 导致了硝化系统的去除率极大降低 。 参考文献 [ 1] Beer De ,Vanden Den D,Heuvel J C,et al.Microelectrode measurements oftheactivitydistributionin nitrifyingbacterial aggregates. 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Keywords gas chromatography -mass spectrometry diesel exhaust particulate soluble organic fraction DETECTION TECHNIQUE OF SO3CONTENT IN COAL -FIRED FLUE GAS AND ITS APPLICA - TIONWang Fangqun Guo Rong Sui Jiancai et al 86 Abstract According to the situation, where flue gas analyzer still can t measure and test SO3content in coal -fired flue gas, the detection technique of SO3in coal-fired flue gas, including SO3sampling device and measuring -testing of SO3contentwasput forward. The detection technique has the advantages of accuracy, reliability and rapidity and can be applied to SO3content detection during FGD commissioning , daily operating of FGD and coal -fired power plant. Keywords coal-fired flue gas SO3 detection technique sampling device application DETERMINATION OF THE MATERIAL MIGRATION INTHE BIOFILM MICROENVIRONMENT BY THE MICROELECTRODEMeng Qianqiu Wang Lei Wang Tao et al 88 Abstract The migration of variousmaterials in biofilm at different C N can be obtained through determining the profiles of pH, NH 4, NO2, NO3and O2in a bio -activated carbon fluidized bed reactor by microelectrodes. It has been found through analysis and comparision that in the tra - ditional condition of C∶ N100∶ 5 is not the best condition, while at C N5, the removal rate of NH 4-N is the highest. Keywords biological fluidized bed biofilm microelectrode nitrification DETERMINATION OF DISSOLVED OXYGEN DOIN WATER BY SPECTROPHOTOMETRY Liu Qiaoyang Liu Jun GuoJianlin 92 Abstract It was studied the determinationof DO in water by spectrophotometry. MnSO4andaldehyde oxime solutionwere added to wa - ter samples, MnⅡwas oxidized to Mn Ⅳby DO in alkaline solution with pH of 10. 0～ 11. 0 and then a brown complex was produced with aldehyde oxime, whose absorbance value was determined by spectrophoto metry on condition of 450 nm wavelength, by which MnⅣ content was got. Do content was obtained indirectly by a ula with a range of 0. 6～ 12 mg L. The results of DO sampleswere agreedwellwith those of DO gauges. Keywords spectrophotometry dissolved oxygen manganese DETERMINATION OF PESTICIDE RESIDUES IN SEDIMENT BY GC -MS Zhao Fengying Guo Ping Zhang Dongmei et al 95 Abstract GC -MS was used to determine organophosphorous and carbamates pesticide residues in soil sample. The pesticide residues were extracted from soil sample by ultrasonic using acetone -petroleun ether volume ratio 1∶ 3as extractant were cleaned upwith Florisil column and analyzed by GC -MS-SIR in the same time. The recoveries obtainedfrom samples spiked with standards at the concentration levels of 0. 1μ g mL and 0. 5μ g mL were in the ranges of 70. 1～ 119. 0 and 78. 1～ 119. 0, respectively , with relative standard deviations of 6. 30～ 9. 80 and 5. 20～ 8. 23, respectively. Keywords soil sample organophosphorous carbamates pesticide residues determination GC-MS PROCESS OF PREPARING PRECIPITATED SILICA AND CaHPO42H2O WITH YELLOW PHOS - PHORUS SLAGSuYi Li Guobin Xia Jupei et al 98 Abstract The yellow phosphorus slag is a solid waste of producing yellow phosphorus in electrical furnace, containing a lot of CaO and SiO2, andmay be applied to producing Ca andSi product. It is researched preparing technology of precipitated silicawith 97 SiO2, white degree 90 and specific surface area 205 cm2 g, which is produced by leaching yellow phosphorus slag, then purifying and calcining, and CaHPO4 2H2O is got. The study indicates that the optimum technical conditions are phosphoric acid 80 mL, natural leaching temperature, HNO3concen - tration 8, purifying time 2. 0 h and purifying temperature 70 ℃. Keywords yellow phosphorus slag prepare precipitated silica CaHPO42H2O Manager China Iron and Steel Association SponsorCentral Research Institute of Building and Construction of MCC Group PublisherIndustrial Construction Magazine Agency EditorThe Editorial Department of Environmental Engineering 33, Xitucheng Road, Haidian District, Beijing 100088, China Telephone 01082227638 82227678 Chief Editor Bai Yun Vice Chief Editor Shen Guiqiu Domestic All Local Posts Distributor China International Book Trading Corporation P . O . Box 399, Beijing China China Standard Serial Numbering ISSN1000- 8942 CN 11-2097 X E-mail hjgcpublic. yj. cn. net hjgctg 163. com http www. hjgc. com. cn http www. hjgc. net. cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 5,October, 2008