一種檢測煙氣中SO3的反應收集裝置及系統(tǒng)的制作方法

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本實用新型涉及燃煤煙氣成分的檢測裝置，特別涉及一種檢測煙氣中SO₃的反應收集裝置及系統(tǒng)。

背景技術：

我國的能源結構以煤炭為主，煤燃燒過程中，其中的硫元素大部分以SO₂形式存在于煙氣中，小部分SO₂轉化為SO₃，一般情況下，在爐膛中大約有1-2％的SO₂被氧化成SO₃。此外，隨著火電廠大氣污染物排放新標準《GB-13223-2011》的頒布，煙氣SCR脫硝工藝在火電廠得到了廣泛應用。商用SCR催化劑會促進SO₂的氧化，提高了煙氣中SO₃的生成和排放，目前燃煤SO₂污染控制已經(jīng)達到超低排放的水平，SO₃的污染控制成為當前關注的焦點。

SO₃是一種危害嚴重的污染性氣體，其危害主要體現(xiàn)在以下三方面：(一)，當煙氣中的SO₃過含量超過10ppm時，就會對大氣環(huán)境造成嚴重污染，煙氣中的SO₃會與水蒸氣結合生成及其微小的硫酸霧滴，降低煙氣的透明度，導致“藍羽”現(xiàn)象的發(fā)生。(二)，煙氣中SO₃含量的增加會大幅度提高煙氣的酸露點，給鍋爐系統(tǒng)造成腐蝕現(xiàn)象。(三)，對于SCR脫硝工藝，SO₃還會與過量的NH₃反應生成硝酸銨和硝酸氫銨，堵塞催化劑表面的微孔，縮短催化劑的使用壽命，對SCR反應產(chǎn)生不良影響。SO₃的檢測是實現(xiàn)SO₃控制監(jiān)管的重要前提，因此需要高精度的SO₃檢測設備。

目前SO₃測量的方法分為取樣分析法和在線檢測法兩類。取樣分析法主要包括控制冷凝法、螺旋管法和異丙醇吸收法?？刂评淠ê吐菪芊ǘ际菍煔庠谝欢ǖ臏囟认逻M行冷凝，使煙氣中的SO₃在收集器中凝結，然后用去離子水沖洗收集器，通過檢測水中的硫酸根離子濃度，得到煙氣中SO₃的濃度；異丙醇吸收法則是通過異丙醇實現(xiàn)SO₃的吸收，最后溶于水檢測硫酸根離子的濃度?？刂评淠ā⒙菪芊ê彤惐嘉辗o法實現(xiàn)SO₃的高精度測量，而且煙氣取樣與過濾為高溫過程，而SO₃的冷凝和吸收均為低溫過程，因此存在從高溫到低溫的冷凝段，該過程中SO₃會在管壁沉積，而且低溫吸收過程中由于SO₃由氣態(tài)轉化為液滴或氣溶膠，導致吸收不完全，這些都對測量的精度產(chǎn)生不利的影響。

本領域中已經(jīng)公開和發(fā)展了多種SO₃測試技術，申請?zhí)枮?01310376879.5的專利公開了一種煙氣中三氧化硫的在線檢測裝置及方法，裝置包括煙氣采集單元、氣液分離器、氣相檢測單元、第一溶液罐、液相檢測單元和數(shù)字控制單元。該專利實現(xiàn)了煙氣中SO₃的在線測量，對煙氣中的SO₃進行采樣，并分析出SO₃的含量。該方法用低溫冷凝實現(xiàn)SO₃的分離，然后用異丙醇或水吸收分離后的SO₃并與鋇鹽形成沉淀，最后通過分光光度計對液相進行檢測得到SO₃的含量，該方法采用低溫冷凝的采樣方法，采樣過程中SO₃的沉積和吸收不完全的問題，影響測量精度，且較復雜，不便于現(xiàn)場檢測。

專利201410125511.6公開了一種三氧化硫氣體濃度的檢測與控制方法：使用光源發(fā)出光束，使光束穿過反應腔體的一端到達另一端。通過測量光敏電阻的電阻值大小即可檢測反應腔體中三氧化硫氣體的濃度。該方法操作簡單，但受到煙氣中飛灰、水蒸氣以及其他組分的影響，難以準確測量SO₃的含量。

申請?zhí)枮?01510562239.2的專利提供了一種三氧化硫分析儀器及方法，通過采樣槍采集煙氣，然后與異丙醇溶液在洗氣瓶內(nèi)混合，三氧化硫被吸收為硫酸根離子；將樣品液抽送至反應器，與氯冉酸鋇發(fā)生化學反應，生成硫酸鋇并釋放出等當量的氯冉酸根離子；利用分光光度計測量反應液中的氯冉酸根離子濃度，從而得到樣品液中的硫酸根離子濃度，計算出煙氣中的三氧化硫濃度。該方法仍然屬于異丙醇吸收法，儀器繁多，操作復雜，且無法避免低溫吸收帶來的缺點。

申請?zhí)?01520621768.0公開了一種便攜式三氧化硫化學吸收自動采樣裝置，包括取樣管、過濾器，化學吸收裝置、控制裝置。該方法采用吸收液對采樣煙氣中的SO₃進行吸收，由于低溫下SO₃為硫酸霧、硫酸液滴狀態(tài)，存在吸收不完全的問題，影響測量精度。

技術實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術的缺陷，本實用新型提供了一種檢測煙氣中SO₃的反應收集裝置及系統(tǒng)，具有測量精度高、運行穩(wěn)定、不受人為因素的干擾等優(yōu)點。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案為：

一種檢測煙氣中SO₃的反應收集裝置，包括煙氣采集部件、煙氣動力部件、溫控部件、反應部件、控制部件及煙氣收集部件，所述煙氣采集部件、反應部件及煙氣收集部件依次連接，所述反應部件為并聯(lián)的空白部件與鹽吸收部件，所述煙氣動力部件使所述煙氣采集部件采集煙氣，且所述煙氣動力部件能夠為采集煙氣的輸送提供動力，所述溫控部件控制采集的煙氣的溫度、煙氣輸送至鹽吸收部件過程的溫度及鹽吸收部件的溫度均高于SO₃凝結溫度，所述鹽吸收部件內(nèi)盛放氯鹽，所述控制部件控制煙氣流經(jīng)空白部件或鹽吸收部件。

一種檢測煙氣中SO₃的反應收集裝置，包括鹽吸收支路、空白支路、煙氣動力部件、溫控部件、控制部件及煙氣收集部件，所述鹽吸收支路與煙氣收集部件連接，所述空白支路與鹽吸收支路并聯(lián)，所述鹽吸收支路包括第一煙氣采集部件和鹽吸收部件，所述第一煙氣采集部件采集的煙氣經(jīng)鹽吸收部件進入煙氣收集部件，所述空白支路包括第二煙氣采集部件和空白部件，所述第二煙氣采集部件經(jīng)空白部件進入煙氣收集部件，所述煙氣動力部件使所述煙氣采集部件采集煙氣，且所述煙氣動力部件能夠為采集煙氣的輸送提供動力，所述溫控部件控制采集的煙氣的溫度、煙氣輸送至鹽吸收部件過程的溫度及鹽吸收部件的溫度均高于SO₃凝結溫度，所述鹽吸收部件內(nèi)盛放氯鹽，所述控制部件控制煙氣流經(jīng)空白部件或鹽吸收部件。

本實用新型的反應收集裝置只需在現(xiàn)場將所需煙氣進行采集、收集，且能收集處理大量煙氣標本，然后將收集的煙氣送至固定的檢測地點進行檢測，采集及攜帶簡單便捷，無需現(xiàn)場安裝復雜檢測儀器，降低檢測成本，適用范圍廣。

其中，溫控部件可以對空白部件所在的支路控溫至高于SO₃凝結溫度，也可以不對空白部件所在的支路進行控溫。

優(yōu)選的，所述煙氣采集部件、第一煙氣采集部件、第二煙氣采集部件均為能夠將煙道內(nèi)煙氣輸送至本實用新型裝置中的管道部件。例如采樣頭、采樣管等。

優(yōu)選的，所述煙氣動力部件為能夠將煙道內(nèi)煙氣內(nèi)氣體吸入至本實用新型裝置的動力部件。例如可控制氣體流量的采樣泵或可控制氣體流量的抽氣泵等。

優(yōu)選的，所述溫控部件為根據(jù)檢測的溫度控制加熱裝置將溫度控制至設定溫度以上。

進一步優(yōu)選的，所述設定溫度為200℃。

進一步優(yōu)選的，所述設定溫度為260℃。

其中，所述空白部件為沒有盛放氯鹽的部件。如沒有盛放氯鹽的鹽吸收部件、沒有盛放氯鹽的連接管、或沒有盛放氯鹽的容器等。

所述煙氣收集部件為能夠對煙氣進行收集盛放的部件。如集氣袋、集氣瓶、氣體收集瓶、蘇瑪罐等。

優(yōu)選的，所述控制部件為開關組件或三通閥。

進一步優(yōu)選的，所述閥門組件包括開關A和開關B，開關A設置在鹽吸收部件所在的支路上，開關B設置在空白部件所在的支路上。

優(yōu)選的，在煙氣采集部件與反應部件之間設有過濾部件，或所述反應部件中鹽吸收裝置的上游及所述空白部件所在支路上均設有過濾部件。

優(yōu)選的，所述第一煙氣采集部件與鹽吸收部件之間設置第一過濾部件；所述空白支路上的第二煙氣采集部件的下游設置第二過濾部件。

其中，過濾部件、第一過濾部件和第二過濾部件均能夠去除煙氣中的飛灰。

進一步優(yōu)選的，所述過濾部件的濾芯采用的材料為燒結金屬、陶瓷、石英棉或纖維。

優(yōu)選的，所述煙氣采集部件和鹽吸收部件通過連接管連接，所述溫控部件控制連接管的溫度高于SO₃凝結溫度；所述空白部件為第二連接管。

進一步優(yōu)選的，所述鹽吸收部件可拆卸地安裝在連接管內(nèi)。

進一步優(yōu)選的，所述鹽吸收部件為兩側為網(wǎng)狀結構的中空的筒狀裝置。

優(yōu)選的，所述煙氣采集部件為碳鋼管、不銹鋼管、聚四氟乙烯管或氟膠管。

優(yōu)選的，所述煙氣采集部件的進氣口直徑為2mm-16mm。

優(yōu)選的，所述煙氣動力部件安裝在煙氣收集部件之后。

一種檢測煙氣中SO₃的系統(tǒng)，包括上述反應收集裝置及HCl檢測部件，所述HCl檢測部件用于檢測反應收集裝置中收集的煙氣中的HCl的含量。

優(yōu)選的，所述HCl檢測部件為能夠檢測HCl的含量的裝置或組件。

進一步優(yōu)選的，HCl檢測部件為電化學法檢測裝置、在線質譜檢測裝置或紅外檢測裝置。

本實用新型的有益效果為：

1.本實用新型將煙氣加熱至SO₃凝結溫度之上，避免SO₃凝結，之后用氯化物對SO₃進行吸收反應產(chǎn)生氯化氫，避免了控制冷凝法和異丙醇吸收法中SO₃在管壁的凝結及吸收不完全導致測量不精確的弊端。

2.本實用新型具有操作簡單、精度高、人為操作誤差小的優(yōu)點，應用前景非常廣闊。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖；

圖2為鹽吸收裝置的結構示意圖；

圖3為本實用新型實施例6的結構示意圖；

其中，1.采樣頭，2.連接管，3.加熱裝置，4.過濾裝置，5.閥門A，6.閥門B，7.鹽吸收裝置，8.溫控裝置，9.連接彎管，10.氯化氫收集裝置，11.采樣泵，12.第二連接管，13.筒狀裝置，14.網(wǎng)狀結構，15.鉤子，16.第二采樣頭，17.第二過濾裝置。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施例對本實用新型作進一步說明。

實施例1

如圖1所示，一種檢測煙氣中SO₃的反應收集裝置，包括采樣頭1、連接管2、加熱裝置3、過濾裝置4、閥門A5、閥門B6、鹽吸收裝置7、溫控裝置8、氯化氫檢測裝置10和采樣泵11，采樣頭1連接在連接管2的一端，用于對煙氣進行等速采樣，加熱裝置3設置在連接管2外側，用于對煙氣進行加熱，過濾裝置4設置于連接管2的前部，用于去除煙氣中的飛灰，鹽吸收裝置7設置于連接管2的后部，用于吸收煙氣中的SO₃，連接管2的另一端通過連接彎管9與氯化氫收集裝置10連接，所述連接彎管9上設有閥門B6，氯化氫收集裝置10用于收集煙氣，溫控裝置8位于加熱裝置末端，用于對加熱溫度進行調整和控制，采樣泵11位于氯化氫收集裝置10下游，用于控制采樣流量。

過濾裝置4后設置第二連接管12，第二連接管12與鹽吸收裝置7并聯(lián)，第二連接管12的進口設置在過濾裝置4與鹽吸收裝置7之間的連接管2上，第二連接管12上設有閥門A5，第二連接管12后端與氯化氫收集裝置10連通。

采樣頭1直徑為7mm(煙氣流速為15m/s)。

連接管2為碳鋼管。

過濾裝置4為燒結金屬的濾芯。濾芯為多孔圓柱狀結構，濾芯恰好能與連接管2配合。

如圖2所示，鹽吸收裝置7為兩側為網(wǎng)狀結構14的中空的筒狀裝置13，筒狀裝置13的恰好能與連接管2配合，在鹽吸收裝置7的筒外壁上設有密封圈，且密封圈的外徑略大于連接管內(nèi)徑，使鹽吸收裝置7恰好能夠安裝在連接管2內(nèi)，同時保證鹽吸收裝置7與連接管2的無縫安裝，筒狀裝置13的一側網(wǎng)狀結構14上設有鉤子15，方便拆卸和安裝鹽吸收裝置7。

鹽吸收裝置7內(nèi)的鹽為氯化鈉。

氯化氫收集裝置10為蘇瑪罐。

煙氣(模擬煙氣，模擬煙氣溫度為300℃，模擬煙氣中SO₃的含量為42.0ppm)通過采樣頭1進入連接管2，連接管2外布置加熱裝置3對煙氣加熱至240℃，避免SO₃的凝結；隨后借助過濾裝置4去除煙氣中的飛灰，之后煙氣分為兩路，可通過閥門進行切換，一路通過閥門A5(此時閥門B6關閉)，由第二連接管12直接進入蘇瑪罐，收集未與氯鹽接觸的煙氣，收集完成后將蘇瑪罐密閉取下后密閉，并將安裝另一個蘇瑪罐，此時閥門B6開啟，閥門A5關閉，煙氣進入鹽吸收裝置7，另一個集氣袋收集與氯鹽接觸、反應后的煙氣，分別對兩個蘇瑪罐中的煙氣進行檢測(采用電化學法檢測檢測)，得到煙氣中原有HCl的初始濃度與反應后的煙氣中HCl的濃度，反應后的煙氣中HCl的濃度減去原有HCl的初始濃度即得到實際產(chǎn)出的HCl的濃度85.0ppm，計算得到煙氣中SO₃的含量42.5ppm，最后煙氣經(jīng)采樣泵11排出。

實施例2

本實施例與實施例1相同，不同之處在于：

采樣頭1直徑為12mm(煙氣流速為5m/s)。

連接管2為不銹鋼管。

過濾裝置4為陶瓷的濾芯。

鹽吸收裝置7內(nèi)的鹽為氯化鉀。

氯化氫收集裝置10為集氣瓶。

連接管2外布置加熱裝置3對煙氣加熱至260℃。

采用在線質譜檢測。

煙氣采用SO₃含量為70.4ppm的模擬煙氣。

檢測得到的反應生成氯化氫的濃度139.6ppm，得到煙氣中SO₃的濃度69.8ppm。

實施例3