[发明专利]一种在线监测三氧化硫浓度的装置及方法

说明书

本发明公开了一种在线监测三氧化硫浓度的装置及方法，所述装置包括取样模块、检测模块、气体分析池模块和数据处理模块；所述取样模块对待测气体以及标准气体进行外部取样，并将气体导入气体分析池模块中进行存储；所述检测模块对气体分析池模块中的待测气体或标准气体进行光学检测；所述数据处理模块与检测模块连接，对检测模块检测的数据进行处理计算后输出测量结果；所述方法为通过光学检测和计算首先获取标准零气特征值，然后建立甲烷和待测SOsubgt;3/subgt;气体浓度的对应关系，通过已完成的甲烷气体浓度和特征值在量程范围内的标定，从而获取SOsubgt;3/subgt;气体浓度与测量的光学特征值的对应关系表；最后在实际检测时通过测量的待测SOsubgt;3/subgt;气体光学特征值和建立的对应关系表，获取待测SOsubgt;3/subgt;气体的浓度值。

技术领域

本发明涉及一种在线监测三氧化硫浓度的装置，还涉及采用上述装置的监测方法，属于燃煤烟气污染物监测领域。

背景技术

工业生产过程中产生的三氧化硫(SO₃)主要来源于硫磺制酸工业及硫铁矿制酸工业、燃煤电厂、石油炼化工业，以及其它以煤为原料或燃料的工业企业，如钢铁、水泥工业等。燃煤烟气中的SO₃与水蒸气反应生成硫酸，当温度降至酸露点以下时，硫酸凝结粘附在烟道壁上，造成壁面低温腐蚀。硫酸雾气溶胶易进一步反应生成二次颗粒物硫酸盐，是大气中PM2.5的重要来源之一。SO₃浓度的测量对燃煤电厂等生产企业装置运行的经济性、安全性和环保性具有十分重要的意义。在线监测SO₃浓度为企业提高生产工艺、预防设备腐蚀、控制酸雾超标排放等提供了有力的数据支撑。

目前SO₃气体浓度的检测方法主要有控制冷凝法、盐吸收法、异丙醇吸收法和激光吸收光谱法等。离线测量方法主要有控制冷凝法、盐吸收法等，但其测量周期长，无法实时反应工况特性，检测设备和流程较为复杂，人为误差较大。在线测量方法主要有基于异丙醇吸收的在线监测法和激光吸收光谱法等，大都需要结合三氧化硫发生器进行定期标定，易受转化率影响，且操作复杂，标定时间长。

发明内容

发明目的：本发明目的之一是提供一种在线监测三氧化硫浓度的装置；本发明另一目的是提供采用上述装置在线监测三氧化硫浓度的方法，该方法结合光谱数据库特性使用甲烷标准气体间接标定SO₃浓度，实现SO₃浓度的实时在线监测。

技术方案：本发明所述的在线监测三氧化硫浓度的装置，包括取样模块、检测模块、气体分析池模块和数据处理模块；所述取样模块对待测气体以及标准气体进行外部取样，并将气体导入气体分析池模块中进行存储；所述检测模块对气体分析池模块中的待测气体或标准气体进行光学检测；所述数据处理模块与检测模块连接，对检测模块检测的数据进行处理计算后输出测量结果。

其中，所述气体分析池模块包括气体分析池、真空泵和温控装置；所述气体分析池为两端透明腔体并对待测气体以及标准气体进行存储，真空泵与气体分析池相连并为气体分析池提供负压环境；温控装置为气体分析池提供高温环境。

其中，所述取样模块包括多通阀门和取样伴热管；多通阀门的多路输入端分别连接氮气输入、甲烷标准气输入和待测SO₃输入，多通阀门的输出端通过取样伴热管连接气体分析池。

其中，所述检测模块包括激光器、光电探测器和驱动装置；所述激光器发出的激光通过气体分析池两端后由光电探测器接收；所述驱动装置与激光器连接并对激光器波长进行调制。

其中，所述数据处理模块包括数据采集端、中央处理器以及通信模块；所述中央处理器通过数据采集端获取光电探测器输出的信号并对数据进行处理，最终通过通信模块向外部系统发送测量结果数据。