[发明专利]湿烟气中H2SO4酸雾在线监测的前处理及分析装置和方法

说明书

技术领域

本发明属环境保护领域，涉及一种湿烟气中H₂SO₄酸雾在线监测的前处理及分析方法，利用该设备及方法可以排除烟气中水分及其他组分的干扰，准确对烟气中的SO3气体进行检测。

背景技术

燃煤烟气中的硫氧化物大部分为SO₂，其中也有一小部分为SO₃。随着SCR(Selective Catalytic Reduction)技术在我国开始得到应用，SCR催化剂中的活性组分会催化加速SO₂的氧化反应，并促进SO₃的生成，由此导致燃煤烟气中SO₃和硫酸酸雾(SO₃/H₂SO₄)浓度显著增加。

SO₃是一种极易吸湿的物质，研究表明，当温度超过200℃，且烟气中的水分超过8％左右时，99％的SO₃都将转化为硫酸酸雾；而当烟气温度低于硫酸蒸汽的露点温度时，硫酸酸雾会冷凝形成硫酸液滴，其中0.5-3.0μm的硫酸液滴会形成硫酸气溶胶。作为PM_2.5的前驱体硫酸气溶胶又会对PM_2.5的排放造成重要影响。同时，硫酸酸雾还可能粘附在锅炉或SCR系统的下游设备，如空气预热器、静电除尘器等设备的表面，长期运行时会对这些设备造成严重的腐蚀。因此，监控和分析烟气中SO₃/H₂SO₄的浓度，对于调控锅炉运行条件，减少硫酸气溶胶排放至关重要。然而，目前尚无获得广泛认可的SO₃/H₂SO₄监测方法。普遍应用于烟气成分分析的烟气分析仪也没有分析SO₃含量这一功能，这主要是由于SO₃化学性质活泼，H₂SO₄气溶胶吸附性强，它们极易被各种物质壁面吸附，并对测量仪器和采样设备造成腐蚀，使得仪器标定和定量测定存在很大难度。其次，烟气中存在高浓度的SO₂，测定烟气中的SO₃含量的方法一般是将其转化为SO₄^2-样品溶液后，通过分析SO₄^2-含量简介测定SO₃含量。然而这种检测方法很容易受SO₂的干扰，因为SO₂在吸收液中会生成SO₃^2-，而SO₃^2-会被氧化为SO₄^2-，这将导致对烟气SO₃浓度的监测造成误差。第三，烟气中的SO₃浓度很低，较小的测定误差会带来较大的相对误差。中国专利申请2O0610095389.8提出了一种烟气中SO₃含量的检测方法及装置，其中利用螺旋收集管采集将烟气中的SO₃，并通过处理后得到SO₄^2-样品溶液，通过分析样品中SO₄^2-的含量计算烟气中SO₃的浓度。这种方法对于采集雾滴状的SO₃比较有效，但对于气态的SO₃就不能有效收集，而且采用该装置还可能将烟气中的水蒸气一并采集下来，这样就可能将烟气中的SO₂也吸收下来，并最终干扰对SO₃含量的检测。中国专利申请200910211691.9提出了利用一种用于检测、测量和控制烟道气中三氧化硫和其它可凝物的方法和装置。该方法利用不同物质的露点不同以及凝结时在装置中产生的电信号不同，对烟气中的可冷凝物进行监测。不过该方法很难将H₂SO₄酸雾与吸收了SO₂气体的水蒸气区分。因此，当前亟待寻求新的烟气中SO₃含量的监测方法。另外，现有的异丙醇溶液吸收结合钍试剂显色滴定法测定烟气中SO₃也存在SO₂干扰过大，难以实现连续实时监测的问题。