鍋爐煙氣檢測時脫水、除塵和保留待測成分的預處理方法

2023-12-04 07:04:11

專利名稱：鍋爐煙氣檢測時脫水、除塵和保留待測成分的預處理方法
技術領域：
本發明屬於環境監測技術領域，具體涉及一種鍋爐煙氣檢測時脫水、除塵和保留 待測成分的預處理方法。
背景技術：
目前，監測鍋爐煙氣中二氧化硫濃度的儀器有多種型號，如德圖testO350、 testO360、德國rbr、益康eCom-J2KN可攜式煙氣分析儀、青島嶗應3012H型自動煙氣測試 儀、廣州臻康AS2099消壓式煙氣分析儀、英國KANE9106，對高溫乾燥多塵的廢氣，常採用過 濾除塵法，在待測煙氣進入檢測器傳感器之前，均有過濾裝置。對溼法脫硫後的高溼度低 濃度煙氣，先使用濾網或濾膜過濾除塵，再將氣體通過加熱軟管，避免二氧化硫溶解於冷凝 水，到達儀器前再快速冷凝脫水，這種過濾除塵升溫汽化快速冷凝脫水的煙氣預處理方法， 一般稱為升溫法；現有技術在消除水蒸汽和粉塵對儀器幹擾的方法中，均沒有跳出升溫脫 水過濾除塵的傳統思路範圍，仍然存在二氧化硫或氨氣隨水蒸汽冷凝溶解損失和儀器管路 易被粉塵堵塞的技術難題，存在著二氧化硫或氨氣濃度測值偏低或測不出、頻繁更換濾網 或濾膜、儀器易損壞現象。要使檢測儀器測值準確，首先使待測煙氣通過檢測儀器時成為乾燥的、不含粉塵 的煙氣，其次在脫水除塵時必須阻止二氧化硫或氨氣在冷凝水中的溶解。單純的脫水除塵 在當前的科技條件下非常容易做到，但要同步釋放溶解於冷凝水中的二氧化硫或氨氣就比 較困難。快速冷凝脫水雖能減小溶解損失，但無法避免溶解損失。

發明內容
本發明針對現有鍋爐煙氣檢測方法中存在二氧化硫或氨氣隨水蒸汽冷凝溶解 損失和儀器管路易被粉塵堵塞的技術問題，而提供一種鍋爐煙氣檢測時脫水、除塵和保留 待測成分的預處理方法，通過該預處理方法處理過的煙氣，既能達到脫水除塵的目的，又能 使煙氣中待測成分(酸性氣體或鹼性氣體)的濃度基本保持不變，所得到的檢測數據準確。為解決上述的技術問題，本發明所採取的技術方案一種鍋爐煙氣檢測時脫水、除 塵和保留待測成分的預處理方法，該方法具體為首先，根據所要檢測煙氣成份的性質，把 煙氣通入相應的緩衝溶液中，去除與所要檢測成份性質相反的組份，與此同時吸收煙氣中 的水蒸汽和粉塵；所述的緩衝溶液分為保硫緩衝溶液和保氨緩衝溶液；所述的保硫緩衝溶 液由濃硫酸和硫酸鹽飽和溶液混合而成；所述的保氨緩衝溶液由鹼金屬氫氧化物飽和溶液 與硫酸鹽飽和溶液混合而成；其次，在煙氣通過相應的緩衝溶液後，煙氣溼度大於或等於 50%時，再通入由分析純試劑混合的相應乾燥劑中進一步脫水，所述的乾燥劑分為保硫乾燥 劑和保氨乾燥劑；所述的保硫乾燥劑由無水硫酸鹽和硫酸氫鹽組成；所述的保氨乾燥劑為 無水鹼金屬鹽和無水鹼金屬氫氧化物組成。本方案待檢測的煙氣中，所需要檢測成份有酸性氣體和鹼性氣體，這兩種氣體從 酸鹼性角度考慮性質相反。酸性氣體包括二氧化硫、二氧化氮、二氧化碳和硫化氫等；鹼性氣體指鍋爐煙氣氨法脫硫中所殘留的氨氣。在進行預處理時，如需保留酸性氣體去除鹼性 氣體，則需要通入保硫緩衝溶液，以便對上述的酸性氣體進行檢測。如需保留鹼性氣體去除 酸性氣體，則需要通入保氨緩衝溶液，以便對上述的鹼性氣體進行檢測。通過相應的緩衝溶 液出來的煙氣，如果溼度較大(以50%作為基準)影響到儀器檢測的準確度，則需要對該煙氣 通過相應的乾燥劑進行乾燥。其中，通過保硫緩衝溶液的煙氣需要由保硫乾燥劑進行乾燥； 通過了保氨緩衝溶液的煙氣需要由保氨乾燥劑進行乾燥。煙氣通過含硫酸和硫酸鹽、鹼金屬氫氧化物和硫酸鹽兩種緩衝溶液時，緩衝溶液 除了去除相應的氣體和脫水的作用外，還具有對煙氣的除塵作用。①氣體通過水溶液浸溼粉塵，使粉塵重量增加，不易被氣流吹動。②緩衝溶液的粘度大於純水，緩衝溶液粘結粉塵的作用力增加。③緩衝溶液中飽和硫酸鹽微粒起到濾網作用，分散氣體使氣泡從大顆粒變成小 顆粒，增加硫酸鹽微粒與粉塵碰撞的概率，更易捕集粉塵無水硫酸鹽、無水硝酸鹽、無水鹽 酸鹽、無水磷酸鹽等均可作為脫水乾燥劑，但須考慮吸水量大、脫水溫度低、價格較低、易 購、廢棄後汙染程度輕、處理容易的鹽，與保硫乾燥劑相聯繫選擇硫酸鹽較為合適，與保氨 乾燥劑相聯繫選擇硫酸鹽和磷酸鹽較為合適，還須考慮添加抑制酸(鹼)性氣體溶解的酸 或鹼。無水硫酸鹽吸水量多少與溫度有關，一般溫度在30°C以下吸水效果較好。作為優選，所述的保硫緩衝溶液由濃硫酸和硫酸鹽飽和溶液以體積比3 :1 1 1混合而成；所述的硫酸鹽飽和溶液選自硫酸鈷飽和溶液、硫酸銨飽和溶液、硫酸鎂飽和溶 液、硫酸氫鉀飽和溶液、硫酸氫鈉飽和溶液中的一種或多種以任意比例混合；所述的保氨緩 衝溶液是由氫氧化鈉飽和溶液和硫酸鈉飽和溶液按體積比2 1混合而成；所述保硫乾燥劑 由無水硫酸鋁和硫酸氫銨按摩爾比2 :1 1 :2組成；所述保氨乾燥劑由無水磷酸鈉、無水 硫酸鈉和氫氧化鈉按摩爾比1 :1 :0. 5 1組成。相同溫度條件下，水蒸汽壓降低值APa = Pa0XXb, Pa0為純水的飽和蒸汽壓，Xb 為溶液中溶質的摩爾分數，APa為水的蒸汽壓降低值。硫酸鹽可以選擇硫酸鈷、硫酸銨、硫 酸鎂、硫酸氫鉀和硫酸鈉。25°C IOOg水溶解酸、鹼、鹽的溶解度、溶質摩爾數、溶質摩爾分數 Xb詳見表1。表1中酸或鹼的Xb值對Δ Pa影響較大，飽和氫氧化鈉水溶液可降低33. 9%純水 的飽和蒸汽壓；3+1硫酸水溶液(3體積濃硫酸+1體積水)可降低50. 3%純水的飽和蒸汽 壓；硫酸銨、硫酸鈉的Xb值較小，對Δ Pa影響也較小，按Xb值計算25°C硫酸鈷飽和溶液僅 能降低3169X0. 045 = 143Pa蒸汽壓，但硫酸鈷溶液超越ΔPa計算公式，具有很強的降低 水的飽和蒸汽壓能力，當25°C含硫酸鈷28. 99g/100g溶液時，蒸汽壓降低2719. 77Pa,降低 85. 8%純水的飽和蒸汽壓，比3+1硫酸水溶液脫水能力更強。表125°C相應飽和溶液的摩爾分數
權利要求
一種鍋爐煙氣檢測時脫水、除塵和保留待測成分的預處理方法，該方法具體為首先，根據所要檢測煙氣成份的性質，把煙氣通入相應的緩衝溶液中，去除與所要檢測成份性質相反的組份，與此同時吸收煙氣中的水蒸汽和粉塵；所述的緩衝溶液分為保硫緩衝溶液和保氨緩衝溶液；所述的保硫緩衝溶液由濃硫酸和硫酸鹽飽和溶液混合而成；所述的保氨緩衝溶液由鹼金屬氫氧化物飽和溶液與硫酸鹽飽和溶液混合而成；其次，在煙氣通過相應的緩衝溶液後，煙氣溼度大於或等於50%時，再通入由分析純試劑混合的相應乾燥劑中進一步脫水，所述的乾燥劑分為保硫乾燥劑和保氨乾燥劑；所述的保硫乾燥劑由無水硫酸鹽和硫酸氫鹽組成；所述的保氨乾燥劑為無水鹼金屬鹽和無水鹼金屬氫氧化物組成。
2.根據權利要求1所述的預處理方法，其特徵在於所述的保硫緩衝溶液由濃硫酸和 硫酸鹽飽和溶液以體積比3 :1 1 :1混合而成；所述的硫酸鹽飽和溶液選自硫酸鈷飽和溶 液、硫酸銨飽和溶液、硫酸鎂飽和溶液、硫酸氫鉀飽和溶液、硫酸氫鈉飽和溶液中的一種或 多種以任意比例混合；所述的保氨緩衝溶液是由氫氧化鈉飽和溶液和硫酸鈉飽和溶液按體 積比2 1混合而成；所述保硫乾燥劑由無水硫酸鋁和硫酸氫銨按摩爾比2 :1 1 :2組成； 所述保氨乾燥劑由無水磷酸鈉、無水硫酸鈉和氫氧化鈉按摩爾比1 :1 :0. 5 1組成。
3.根據權利要求1或2所述的預處理方法，其特徵在於所述的保硫乾燥劑的製備方 法如下十八水硫酸鋁和硫酸銨以1:2 2 :1摩爾比混合，加水溶解混勻，電爐沸騰除水， 放馬弗爐內加熱到280°C，恆溫2 5小時，降溫到110 120°C，放乾燥器內冷卻到室溫。
4.根據權利要求1或2所述的預處理方法，其特徵在於所述的保氨乾燥劑的製備方 法如下室溫和正常氣壓下，氫氧化鈉、磷酸鈉、硫酸鈉按1 1 1摩爾比混合，加水溶解 混勻，電爐沸騰除水，再放烘箱內120°C恆溫2 5小時，移至乾燥器內冷卻到室溫。
5.根據權利要求1或2所述的預處理方法，其特徵在於當保硫緩衝溶液通入煙氣一 段時間，在該溶液體積擴大一倍後，或該溶液稀釋10倍後pH ^ 1時，更換新的保硫緩衝溶 液。
6.根據權利要求1或2所述的預處理方法，其特徵在於當保氨緩衝溶液通入煙氣一 段時間，在該溶液體積擴大一倍後，或該溶液稀釋10倍後PH < 13時，或者檢測儀器有二氧 化硫檢出時，更換新的保氨緩衝溶液。
7.根據權利要求5所述的預處理方法，其特徵在於還包括失效保硫緩衝溶液的處理 步驟，該步驟包括往失效的保硫緩衝溶液中加入氨水中和，過濾回收不溶解於飽和硫酸銨 中的硫酸鈷即可。
8.根據權利要求3所述的預處理方法，其特徵在於還包括保硫乾燥劑化學法判定失 效步驟，該步驟包括取出0. 1克保硫乾燥劑放入5毫升水中，並測量溶液的pH值，在pH > 2. 1的情況下，需更換保硫乾燥劑。
9.根據權利要求4所述的預處理方法，其特徵在於還包括保氨乾燥劑化學法判定失 效步驟，該步驟包括取出0. 1克保氨乾燥劑放入5毫升水中，測量溶液的pH值，在pH< 13 的情況下，需更換保氨乾燥劑。
全文摘要
本發明屬於環境監測技術領域，具體涉及一種鍋爐煙氣檢測時脫水、除塵和保留待測成分的預處理方法，該方法根據所要檢測煙氣成分的性質，把煙氣通入相應的緩衝溶液中，去除與所要檢測成分性質相反的組分，與此同時吸收煙氣中的水蒸汽和粉塵；所述的緩衝溶液分為保硫緩衝溶液和保氨緩衝溶液；對於處理後煙氣溼度大於或等於50%時，再通入由分析純試劑混合的保硫乾燥劑或保氨乾燥劑中進一步脫水。採用本發明的方法，即使對高溼度低濃度煙氣降溫冷卻脫水也能避免二氧化硫或氨氣的溶解損失，同時能高效除塵解決儀器管路易堵塞的技術難題，使測量儀器在接近乾燥無塵的環境中長時間連續運行不易損壞、使用壽命延長。
文檔編號G01N1/28GK101986127SQ20101028237
公開日2011年3月16日 申請日期2010年9月16日 優先權日2010年9月16日
發明者項義考 申請人:項義考