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燃煤电厂烟气三氧化硫控制冷凝法测试分析

北极星环保网来源:电力行业节能环保公众服务平台 王凤阳2018/5/5 8:46:17我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:烟气 三氧化硫 燃煤电厂

北极星环保网讯:为评估燃煤电厂烟气三氧化硫测试方法及更加深入的了解燃煤电厂生产过程中三氧化硫的迁移转化规律,采用控制冷凝-离子色谱法对某燃煤电厂生产过程中烟气三氧化硫的浓度进行了采样与分析。

研究结果发现:

①控制冷凝法采样过程中的过滤装置和螺旋离心管对采样准确性有重要影响,控制冷凝法采样过程中宜采用撞击除尘与过滤除尘相结合的方式;采样过程中冷凝温度控制宜实现实时调整,精确控制;

②控制冷凝-离子色谱法采样溶液中含有的卤素离子部分反映采样误差大小,可以根据其浓度相对高低来调整冷凝温度以降低采样误差;

③SCR能够强烈氧化烟气中的二氧化硫生成三氧化硫,其浓度升高约3倍,空预器对三氧化硫的去除效率约为86%。

引言

作为一种新兴污染物,燃煤电厂的三氧化硫污染问题曰益受到关注。燃煤电厂烟囱排烟中三氧化硫质量浓度达到18mg/m3,烟气会产生明显肉眼可见的蓝色,影响排烟透明度。

此外,由于三氧化硫会提高烟气的酸露点,在烟气降温后,发生凝结,形成硫酸,对生产设备和管道产生腐蚀,特别是空气预热器和尾部烟道。阐明燃煤电厂三氧化硫的生成机制及在生产过程中的迁移转化规律对于高效、低成本的实现三氧化硫的排放控制和削减对生产设备的负面影响至关重要。烟气中三氧化硫的浓度检测是后续工作的基础。

目前,烟气中三氧化硫的测试方法主要以异丙醇吸收法和控制冷凝法为主。异丙醇吸收法以高浓度异丙醇溶液(80%)作为吸收液,烟气在去除颗粒物之后通过吸收液,其中的三氧化硫被吸收,而二氧化硫则不发生氧化吸收,能够通过吸收液。通过后续测定异丙醇吸收液中的硫酸根离子浓度,能够计算得到烟气中的三氧化硫浓度。

但在实际操作中,烟气中的少部分二氧化硫会溶解于吸收液中,在被氧化成为三氧化硫后对测试结果产生影响。消除这一误差的主要方式是对采样过后的吸收液通过氮气等惰性气体吹扫去除其中的二氧化硫。控制冷凝法则是依靠可控温度下离心力的作用来实现三氧化硫的分离捕集。

烟气在过滤颗粒物后进入螺旋离心管,烟气在作旋转运动的过程中,由于离心力作用,三氧化硫被捕集在螺旋离心管的管壁上,同时该离心管通过水浴加热,控制温度在65~80°C,保证低于酸露点而高于水蒸气和其他酸性气体的露点。采样结束后,使用高纯水清洗螺旋离心管,通过测定高纯水中的硫酸根离子浓度计算烟气中三氧化硫的浓度。控制冷凝法是当前燃煤电厂烟气三氧化硫的主要测试方法。研究普遍认为,烟气中的三氧化硫主要来自于2部分:锅炉炉膜内0.5%~2%的二氧化硫转化生成三氧化硫,选择性催化还原装置(SCR)催化0.3%~2%的二氧化硫生成三氧化硫。

可见,三氧化硫的测试环境包含整个燃煤电厂生产流程。然而,当前国内外对于燃煤电厂实际生产过程中的三氧化硫测试结果还较少,对于控制冷凝法在实际测试过程中相关具体技术问题的认识还不够深入。因此,本文采用控制冷凝法对某燃煤电厂生产过程中不同烟气环境条件下的三氧化硫浓度进行了测试,分析了控制冷凝法所面临的技术问题,并提出了解决建议。

1测试情况

1.1测试方法与设备

采用控制冷凝法对燃煤电厂烟气三氧化硫进行采样。控制冷凝法的原理如图1所示。

图1 控制冷凝法采样序列示意

首先烟气经过一个过滤器去除其中的颗粒物,随后进入到伴热烟枪中被引出烟道,伴热烟枪温度维持在180℃,以避免烟气中的成分,特别是三氧化硫在烟枪中发生凝结,影响到测量结果。

此后烟气进入螺旋离心管,烟气中的三氧化硫被捕集。螺旋离心管长度为500mm。螺旋离心管通过水浴加热,温度维持在65~75℃。在螺旋离心管之后,测试装置布置有两个3%浓度的H2O2吸收瓶吸收烟气中的酸性气体等杂质,一个硅胶瓶以去除气体中的水分。

最后通过流量计和泵排入大气。采样流量为10L/min。在采样结束后,停止水浴加热,排空热水,取下螺旋离心管,从烟气流经的反方向使用高纯水进行冲洗,重复3次。将冲洗得到的溶液统一收集至容器中,定容后保存在4℃下。本研究中采用离子色谱对溶液中的硫酸根离子浓度进行分析,计算烟气中三氧化硫浓度。

1.2测试燃煤电厂和测试点位

在某燃煤电厂机组上选取了4个不同的测试点位,对烟气中三氧化硫浓度进行了采样分析。

延伸阅读:

国内焦化企业烟气脱硫脱硝技术

固定污染源烟气(SO2,NOx,颗粒物)排放连续监测技术规范HJ75-2017与HJ/T75-20

在低温条件下烟气脱硫脱硝技术的研究与应用

火电厂烟气SO3测试与控制技术及应用

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