一种在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的方法及装置

摘要

本发明公开了一种在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的方法及装置，所述方法包括以下步骤：S1，烟气冷凝器以急速冷却的方式将待测燃煤锅炉尾部烟气冷却至0～4℃；S2，收集排出的冷凝水并利用pH计测量该冷凝水的pH值；S3，烟气湿度计测量进入冷凝器前的烟气的湿度；S4，计算烟气中SO3与H2O的体积比、SO3的体积含量及烟气酸露点。本发明通过自动测量仪表(包括PH计、烟气湿度计及信号传输装置)将测量结果转变为电信号传入在线监测系统，由系统计算处理得到烟气酸露点，从而实现在线连续监测，整个过程操作简单方便，测量结果准确；数据处理速度快，可以为工业装置的在线控制提供参数。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的方法及装置，属于大气净化 环保技术领域。

背景技术

燃煤锅炉尾部烟气中含有一定量的SO₃，它们极易与烟气中的水蒸气凝结生成H₂SO₄蒸汽，在温度接近或低于酸露点的受热面或金属材料表面上凝结，造成酸腐蚀，限制了低 温烟气余热的回收利用。因此，在线连续检测烟气酸露点可以对低温烟气余热利用及燃煤 锅炉连续安全生产提供重要的控制参数。

传统的酸露点确定有两种方法：理论计算和使用酸露点仪。理论计算法通过确定烟气中 SO₃和水蒸汽的含量，使用行业内公认的经验公式计算得到烟气酸露点。传统的烟气SO₃含 量测试方法(GB/T21506-2006附录C)使用专用的气体采样系统对烟气进行等速采样，使 用化学法分析样品中硫酸根的含量并以此换算为烟气中SO₃的浓度。此方法测试结果较为 准确，但测定过程操作复杂、工作量大、耗时较长，无法做到在线连续监测。

酸露点仪测量原理利用了酸液的导电特性：将探针插入烟道，当探针温度降至酸露点 时，探针表面会结露，位于探针表面的两电极间的导电特性将随之改变。酸露点仪将电极 间电压或电流的变化作为判定探针结露的依据，测量结露时探针的温度作为烟气酸露点。 酸露点仪实际测量的是探针电极间电压或电流随探针温度变化的曲线，对于曲线解读的不 同会影响烟气结露的判定，从而直接影响酸露点的测量结果；同时，燃煤锅炉尾部烟气中 飞灰等杂质对酸露点仪的测量结果的影响也很大，因而使用酸露点仪测量的结果数据的准 确性较低；另外由于酸露点仪测量原理的限制，酸露点仪不能进行连续在线监测，不能为 工业装置的在线控制提供参数。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的方法及装置， 它不仅操作简单方便、数据测量速度快、数据测量结果准确，而且它还可以实现在线连续 监测，为工业装置的在线控制提供参数。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种在线连续监测燃煤锅炉尾部 烟气酸露点的方法，包括以下步骤：

S1，烟气冷凝器以急速冷却的方式将待测燃煤锅炉尾部烟气冷却至0～4℃；

S2，收集排出的冷凝水并利用pH计测量该冷凝水的pH值；

S3，烟气湿度计测量进入冷凝器前的烟气的湿度；

S4，计算烟气中SO₃与H₂O的体积比、SO₃的体积含量及烟气酸露点。

前述的在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的方法中，所述方法还包括：S0，对待 测燃煤锅炉尾部烟气进行过滤。

前述的在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的方法中，步骤S2，采用密封容器收集 排出的冷凝水。

一种实现前述方法的在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的装置，包括：烟气冷凝 器、蠕动泵、容器、pH计、烟气在线连续监测系统、烟气湿度计和信号传输装置；烟气冷 凝器上设有进气口、出气口和冷凝水出口，蠕动泵通过硅胶管分别与冷凝水出口和容器连 接，pH计设于容器中，信号传输装置设于烟气在线连续监测系统中，信号传输装置分别与 pH计和烟气湿度计连接。

前述的在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的装置中，还包括：过滤器，过滤器分 别与烟气冷凝器和烟气湿度计连接。

前述的在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的装置中，所述的容器为密封容器。

与现有技术相比，本发明根据燃煤锅炉尾部烟气的特点，创造性的提出利用急冷法得到 烟气冷凝溶液，其中，通过烟气冷凝器以急速冷却的方式将烟气冷却至0～4℃；当将烟气 冷却至低于0℃时，水蒸汽会结冰，导致无法测量溶液的PH值及计算燃煤锅炉尾部烟气中 SO₃蒸汽与水蒸气摩尔比；当将烟气冷却至高于4℃时，大部分烟气仍为气态，因而无法将 水分和SO₃成分与其他成分进行分离；当将烟气冷却至0～4℃时，烟气中95％的水蒸气能 被冷凝成液态，在降温过程中烟气中的水蒸气与SO₃蒸汽由于过饱和而凝结为液态，从而 实现了水分、SO₃成分与其他成分分离；再通过测量所得冷凝溶液的pH值，计算燃煤锅炉 尾部烟气中SO₃蒸汽与水蒸气摩尔比，结合湿度计所得烟气水分含量，得到烟气中SO₃和 水的含量，据此计算并得到烟气酸露点。本发明操作简单方便，并且测量结果尽可能的避 免了燃煤锅炉尾部烟气中可能存在的干扰项，使用行业内公认的理论公式，测量结果准 确；使用自动化的设备进行测量计算，数据处理速度快；另外，本发明通过自动测量仪表 (包括PH计、烟气湿度计及信号传输装置)将测量结果转变为电信号传入烟气在线连续监 测系统，由系统计算处理得到烟气酸露点，从而实现在线连续监测，可以为工业装置的在 线控制提供参数。据大量数据统计表明，采用本发明后，数据测量周期从几十分钟至几小 时缩短至实时显示结果。此外，本发明还通过过滤器对待测烟气进行过滤，可以过滤掉烟 气中的颗粒物，避免了颗粒物中的碱性物质或酸性物质影响测量结果，同时避免了颗粒物 堵塞冷凝器。最后，本发明中所述的容器为密封容器，从而可以避免空气中可能存在的可 溶气体成分对三氧化硫含量测量的影响，进一步提高了数据测量的精度。

附图说明

图1是本发明的一种实施例的方法流程图；

图2是本发明的一种实施例的结构示意图。

附图标记：1-烟气冷凝器，2-蠕动泵，3-容器，4-PH计，5-烟气在线连续监测系统，6- 烟气湿度计，7-信号传输装置，8-过滤器。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

本发明的实施例1：一种在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的方法，如图1所示， 包括：对待测燃煤锅炉尾部烟气进行过滤；烟气冷凝器以急速冷却的方式将过滤后的烟气 冷却至0℃；密封容器收集排出的冷凝水并利用pH计测量该冷凝水的pH值；将冷凝水pH 值记录为a；由于冷凝水中，水和硫酸的含量均全部来自于烟气中，则有：

烟气中SO₃与H₂O的体积比为

V(SO₃)/V(H₂O)＝10^-a/(1000/18)＝0.018＊10^-a；

根据烟气湿度计测得的进入冷凝器前的烟气的湿度数据，可以计算得到烟气中的SO₃的 体积含量：

V(SO₃)＝0.018＊10^-a＊V(H₂O)

以及烟气酸露点：

T_ld＝186+20lgV(H₂O)+26lgV(SO₃)

式中T_ld为烟气酸露点，V(H₂O)和V(SO₃)分别为烟气中水和三氧化硫的体积含量 (％)。

本方法中计算酸露点的公式同样可采用其他基于水蒸气和三氧化硫体积含量的其他计算 公式代替。

实现上述方法的一种在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的装置，如图2所示，包 括：烟气冷凝器1、蠕动泵2、容器3、PH计4、烟气在线连续监测系统5、烟气湿度计6 和信号传输装置7；烟气冷凝器1上设有进气口、出气口和冷凝水出口，蠕动泵2通过硅胶 管分别与冷凝水出口和容器3连接，PH计4设于容器3中，信号传输装置7设于烟气在线 连续监测系统5中，信号传输装置7分别与PH计4和烟气湿度计6连接。所述装置还包 括：过滤器8，过滤器8与烟气冷凝器1连接；所述的容器3为密封容器。

本发明的实施例2：一种在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的方法，如图1所示， 包括：对待测燃煤锅炉尾部烟气进行过滤；烟气冷凝器以急速冷却的方式将过滤后的烟气 冷却至4℃；密封容器收集排出的冷凝水并利用pH计测量该冷凝水的pH值；烟气湿度计 测量进入冷凝器前的烟气的湿度；计算烟气中SO₃与H₂O的体积比、SO₃的体积含量及烟 气酸露点。

实现上述方法的一种在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的装置，如图2所示，包 括：烟气冷凝器1、蠕动泵2、容器3、pH计4、烟气在线连续监测系统5、烟气湿度计6 和信号传输装置7；烟气冷凝器1上设有进气口、出气口和冷凝水出口，蠕动泵2通过硅胶 管分别与冷凝水出口和容器3连接，pH计4设于容器3中，信号传输装置7设于烟气在线 连续监测系统5中，信号传输装置7分别与pH计4和烟气湿度计6连接。所述装置还包 括：过滤器8，过滤器8与烟气冷凝器1连接；所述的容器3为密封容器。