一种在线SO3测量系统及方法技术方案

一种在线SO3测量系统及方法，属于气体采样测量领域。为了解决现有检测系统现有三氧化硫测量技术系统复杂、测量不准确、无法实时监测的不足的问题。一种在线SO3测量系统包括：加热器、采样管、过滤器、反应管、空压机、稀释器、流量计、氯化氢检测仪、采样泵。烟气通过高温加热器时硫酸液滴全部转化为硫酸蒸汽，石英或陶瓷过滤器可有效去除样气中的粉尘颗粒。硫酸蒸汽会与反应管中的氯化钙反应生成氯化氢，根据氯化氢检测仪的示数、样气稀释比、硫酸蒸汽与氯化氢的化学计量系数之比来确定硫酸蒸汽的浓度，进而确定烟气中三氧化硫的浓度。主要用于燃煤锅炉排放烟气中的SO3/H2SO4的取样测量。

On line SO3 measurement system and method

The invention relates to an on-line SO3 measuring system and a method thereof, belonging to the field of gas sampling and measurement. In order to solve the problem that the existing three sulfur dioxide measurement technology system is complex, the measurement is not accurate and can not be monitored in real time. The utility model relates to an on-line SO3 measuring system, which comprises a heater, a sampling tube, a filter, a reaction tube, an air compressor, a diluent, a flow meter, a hydrogen chloride detector and a sampling pump. When the flue gas passes through the high temperature heater, all the sulfuric acid droplets are converted into sulfuric acid vapor. Sulfuric acid and calcium chloride will react with hydrogen chloride in the reaction tube, according to number, hydrogen chloride detector gas sample dilution ratio, sulfuric acid and hydrogen chloride stoichiometric coefficient ratio to determine the concentration of sulfuric acid vapor, and then determine the concentration of sulfur dioxide in flue gas three. Sampling measurement of SO3/H2SO4 in flue gas of coal-fired boiler.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在线三氧化硫测量系统及方法，主要针对于燃煤锅炉排放烟气中的SO3/H2SO4的取样测量。
技术介绍
相比其他污染物，燃煤锅炉排放烟气中SO3的浓度较低，但是会对烟道下游设备及大气环境产生较大的危害。SO3经过喷淋塔后会与水汽结合形成硫酸雾，容易腐蚀烟道尾部的管道设备。对于装有SCR脱销设备的机组，SO3会与过量的NH3反应生成黏性物质，从而堵塞催化剂表面微孔，缩短催化剂的使用寿命。此外，烟气的酸露点与SO3含量有直接关系，SO3的增加会使酸露点提高，因而会增加空预器、除尘器等设备的腐蚀风险。与此同时，排入大气环境的SO3容易产生酸雨及蓝羽现象，严重危害人类身体健康。当前，对于燃煤锅炉中硫的控制，大多数脱硫机组采用了湿法脱硫技术。虽然湿法脱硫系统能有效地脱除烟气中的SO2,但对SO3的脱除效率较低。未被脱除的SO3在湿法脱硫系统中极易转化为硫酸雾滴，对后续设备造成严重腐蚀。SO3不仅在炉膛中产生，还会在SCR脱硝过程中生成。相关研究表明：SCR催化剂会促进二氧化硫向三氧化硫的转化，从而使烟气中的三氧化硫浓度大幅提高。因此，对SO3的控制需进一步加强。与此对应，对燃煤锅炉排放烟气中SO3的检测同样值得关注。SO3的检测是评价控制技术及制定排放标准的基础，也是电厂降低能耗、减少排放的依据。对于三氧化硫的检测，常见的烟气分析仪无法测量。这是由于SO3气体极易吸湿，与水蒸气反应生成硫酸蒸汽。当硫酸蒸汽的浓度达到酸露点极限时，会产生硫酸液滴，会严重腐蚀仪器。当前，最常见的SO3检测方法是控制冷凝法及异丙醇法。控制冷凝法普遍被认为是较为准确的方法，然而控制冷凝法系统复杂，加热过程及降温过程都需控制温度。此外，控制冷凝法也非实时测量技术，硫酸根离子的检测同样费时费力。异丙醇法虽然可以吸收SO3,但同时也会吸收部分SO2，因此会增加溶液中硫酸根离子的浓度，形成正偏差。
技术实现思路
针对现有三氧化硫测量技术系统复杂、测量不准确、无法实时监测的不足，本专利技术提供了一种在线三氧化硫取样测量系统及方法。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种在线三氧化硫取样测量系统，它包括加热器、采样管、过滤器、反应管、稀释器、空压机、流量计、氯化氢检测仪和采样泵。过滤器、反应管、稀释器、流量计、氯化氢检测仪、采样泵依次通过连接管连接，采样管出口端与过滤器入口端连接，过滤器出口端与反应管入口端通过第一段连接管连接，反应管出口端与稀释器入口端通过第二段连接管连接，稀释器出口端与采样泵通过第三段连接管连接；加热器包裹在采样管、过滤器、反应管周围，空压机与稀释器连接。所述采样管为聚四氟乙烯制作。所述过滤器为石英过滤器或陶瓷过滤器。所述反应管为聚四氟乙烯制作，反应管进出口两端采用卡套方式可拆卸连接，反应管两端布置玻璃纤维高温棉制成的挡网。所述加热器为可调温、恒温型螺旋缠绕电阻丝加热器。所述稀释器为喷射型稀释器。氯化氢检测仪为手持便携式氯化氢检测仪，精度为0.001ppm，量程为0-10ppm。所述流量计及采样泵分别为气体玻璃转子流量计和无油型真空泵。一种在线SO3测量方法，所述方法，包括以下步骤：步骤一：使用高精度电子天平秤取足够质量的氯化钙粉末，并将氯化钙粉末迅速装入反应管，防止氯化钙粉末在空气中吸水，在反应管两端布置玻璃纤维高温棉挡网，防止反应物质在反应管中滑出；步骤二：启动采样泵，并依据流量计调节采样流量，然后启动空压机，设置空压机压力，待稳定运行之后，开启加热器101的加热装置，并设置温度为200℃-300℃；步骤三：待温度稳定之后，将采样管插入烟道采样孔中，启动氯化氢检测仪，连续监测采样，待示数稳定之后，抽出采样管，停止加热器加热，整套装置冷却后，关闭采样泵及空压机；步骤四：根据氯化氢检测仪的示数、样气稀释比、硫酸蒸汽与氯化氢的化学计量系数之比来确定硫酸蒸汽的浓度，进而确定烟气中三氧化硫的浓度；本专利技术具有以下有益效果：本专利技术具有结构简单、使用方便、测量准确并能实现连续在线监测的特点。本专利技术采用石英过滤器或陶瓷过滤器，可有效去除样气中的粉尘颗粒。采用带有温控装置的加热器，可有效调节样气温度，保证温度在恒定的范围。本专利技术采用装有氯化钙粉末的反应管来吸收取样气中的硫酸蒸汽，反应物硫酸蒸汽与产物氯化氢的化学计量系数之比恒定为1/2，可通过测量反应生成氯化氢的浓度有效检测硫酸蒸汽及三氧化硫的浓度。本专利技术采用喷射型稀释器，可将取样烟气充分稀释并降温，有效避免了降温过程中氯化氢气体在凝结液滴中的溶解。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图1标记：101-加热器、102-采样管、103-过滤器、104-反应管、105-空压机、106-稀释器、107-流量计、108-氯化氢检测仪、109-采样泵。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做一步说明。需要指出的是，具体实施例只用于说明本专利技术的
技术实现思路
，以便于读者更容易理解，而不代表本专利技术的实施方式仅局限于此。具体实施方式一：如图1所示，本实施方式所述的在线三氧化硫测量系统包括加热器101、采样管102、过滤器103、反应管104、空压机105、稀释器106、流量计107、氯化氢检测仪108和采样泵109；所述过滤器103、反应管104、稀释器106、流量计107、氯化氢检测仪108、采样泵109依次通过连接管连接，采样管102出口端与过滤器103入口端连接，过滤器103出口端与反应管104入口端通过第一段连接管连接，反应管104出口端与稀释器106入口端通过第二段连接管连接，稀释器106出口端与采样泵109通过第三段连接管连接，流量计107和氯化氢检测仪108依次连接在稀释器106和采样泵109之间的第三段连接管上；加热器101包裹在采样管102、过滤器103、反应管104周围，空压机105与稀释器106连接。具体实施方式二：本实施方式所述的采样管102采用惰性材料聚四氟乙烯制作，这样可避免高温下与硫酸蒸汽发生反应。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式所述的过滤器为耐热的石英过滤器或陶瓷过滤器，能够去除采样烟气当中的粉尘颗粒。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式所述的反应管为由聚四氟乙烯材料制作的反应管，反应管的中间放置氯化钙粉末，反应管的两端采用卡套方式可拆卸连接，便于反应物质的更换。反应管两端布置玻璃纤维高温棉制成的挡网，用于防止反应物在反应管中滑出。其它组成及连接关系与具体实施方式一或三相同。具体实施方式五：本实施方式所述的加热器为螺旋缠绕电阻丝加热器，设有自动控温装置，可使取样管中的温度保持恒定。其它组成及连接关系与具体实施方式一或四相同。具体实施方式六：本实施方式所述的稀释器为喷射型稀释器，可为采样气提供稀释空间，并将取样气温度降至常温，防止氯化氢溶解在冷凝液滴中。其它组成及连接关系与具体实施方式一或五相同。具体实施方式七：本实施方式所述的氯化氢检测仪为手持便携式氯化氢检测仪，量程为0-10ppm，测量精度为0.001ppm，可精确测量反应所释放的氯化氢浓度。其它组成及连接关系与具体实施方式一或六相同。具体实施方式八：本实施方式所述的气体玻璃转子流量计可测量稀释后的采样烟气体积，并可用来确定样气稀释比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线SO3测量系统，其特征在于它包括：加热器(101)、采样管(102)、过滤器(103)、反应管(104)、空压机(105)、稀释器(106)、流量计(107)、氯化氢检测仪(108)和采样泵(109)；所述过滤器(103)、反应管(104)、稀释器(106)、流量计(107)、氯化氢检测仪(108)、采样泵(109)依次通过连接管连接，采样管(102)出口端与过滤器(103)入口端连接，过滤器(103)出口端与反应管(104)入口端通过第一段连接管连接，反应管(104)出口端与稀释器(106)入口端通过第二段连接管连接，稀释器(106)出口端与采样泵(109)通过第三段连接管连接，流量计(107)和氯化氢检测仪(108)依次连接在稀释器(106)和采样泵(109)之间的第三段连接管上；加热器(101)包裹在采样管(102)、过滤器(103)、反应管(104)周围，空压机(105)与稀释器(106)连接。

【技术特征摘要】
1.一种在线SO3测量系统，其特征在于它包括：加热器(101)、采样管(102)、过滤器(103)、反应管(104)、空压机(105)、稀释器(106)、流量计(107)、氯化氢检测仪(108)和采样泵(109)；所述过滤器(103)、反应管(104)、稀释器(106)、流量计(107)、氯化氢检测仪(108)、采样泵(109)依次通过连接管连接，采样管(102)出口端与过滤器(103)入口端连接，过滤器(103)出口端与反应管(104)入口端通过第一段连接管连接，反应管(104)出口端与稀释器(106)入口端通过第二段连接管连接，稀释器(106)出口端与采样泵(109)通过第三段连接管连接，流量计(107)和氯化氢检测仪(108)依次连接在稀释器(106)和采样泵(109)之间的第三段连接管上；加热器(101)包裹在采样管(102)、过滤器(103)、反应管(104)周围，空压机(105)与稀释器(106)连接。2.根据权利要求1所述的在线SO3测量系统，其特征在于：所述采样管(102)为由聚四氟乙烯制作的采样管。3.根据权利要求1或2所述的在线SO3测量系统，其特征在于：所述过滤器(103)为石英过滤器或陶瓷过滤器。4.根据权利要求3所述的在线SO3测量系统，其特征在于：所述反应管(104)为由聚四氟乙烯制作的反应管，反应管(104)进出口两端采用卡套方式可拆卸连接，且反应管(104)两端布置由玻璃纤维高温棉制成的挡网。5.根据权利要求1或4所述的在线SO3测量系统，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏利鹏，杜谦，吕东辉，高建民，董鹤鸣，王敏，吴少华，董芃，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23