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一、 SO3连续在线监测重要性和必要性
SO3是在火力发电过程中煤燃烧形成的一种副产品,并且烟气脱硝系统中选择性催化还原(SCR)的催化剂会进一步将部分SO2氧化成SO3。随着环保法规的日益严格,SO2浓度排放限值已大大降低,SO2和SO3已经是同一个数量级的排放污染物。在200℃以下,SO3会和水汽相结合形成硫酸,与氨气反应生成硫酸氢铵,对电厂设施和大气环境造成严重危害。
l SO3与SCR系统使用的氨气(NH3)反应生成硫酸氢铵(ABS),硫酸氢铵是粘附性*的腐蚀性粉末状晶体,会造成空预器和SCR催化器气孔堵塞。SO3是考核催化剂性能的指标之一。
l SO3与SO2的排放浓度为同一量级,须监测。
l 引起空预器换热元件、下游烟道金属表面和低温电除尘极板的严重腐蚀。
l 降低除汞装置(活性碳技术)的能效。
l 在烟囱排放口形成硫酸雾和气溶胶 ——“蓝羽”,造成PM2.5排放浓度的增加。
• SO3 + H2O = H2SO4 酸露点
• SO3 + CaO(s) = CaSO4 (s) <1100℃
• NH3 + SO3 + H2O = (NH4)HSO4 (l) 200–260℃
• 2NH3 + SO3 + H2O = (NH4)2SO4 (s) 200-260℃
二、 SO3在线分析仪主要特征
美国IMACC公司SO3在线分析仪采用了*的QCL光谱技术,能使SO2和水的光谱干扰*小化,使SO3检测的灵敏度和选择性能*大化,提高信噪比,具有很低的检出限。
分析仪具有以下特点:
l 量子级联激光光谱技术(QCL)
l 灵敏度高、响应快
l 优异的选择性,干扰*小化(SO2和水)
l 单侧安装,原位测量,免烟道震动和热变
形影响
l 烟道原位内置高温气室,无冷凝点,无预
处理系统
l 能胜任多种恶劣环境条件:高温、高粉尘、
腐蚀性气体
l 健壮易用的软件平台
分析仪采用了80mW DFB QC激光器,光强是普通FTIR光源的1000倍,保证其具有*的光谱分辨率和信噪比,同时分析仪采用了开普勒型光学系统,使能量传输*大化,并且采用了特殊工艺Nickel 201打磨的顶角反射棱镜,保证了分析仪在高温、高腐蚀环境下的*可靠运行。
探杆式高温气室采用Silco-NertTM涂层的不锈钢,具有抗高温、高粉尘和耐腐蚀性能,通过文丘里泵使气体检测池内维持负压,使SO3、SO2和H2O的二次谐波特征谱线能很好的分开。
三、 SO3在线分析仪工作原理
由于SO3和SO2的吸收光谱之间有严重重叠现象,而且通常烟气中SO2浓度比SO3浓度高2个数量级,同时烟气中百分比(%)级别的水分会对SO3光谱分析造成严重的干扰,因此传统的检测方法很难实现低浓度SO3(ppm级别)的在线监测。
美国IMACC公司SO3在线分析仪采用*的量子级联激光光谱技术(QCL),大大提高了光谱分辨率,同时配有烟尘过滤高温气体检测池,通过文丘里泵使气体检测池内保持负压,使SO3检测的灵敏度和选择性能达到*大化。
开普勒型光学镜头将激光束准直射出,穿过气体检测池,到达顶角反射镜后,将光束返回,再次穿过被测气体,通过分束器和球面聚焦镜将光束汇聚在高灵敏度的红外检测器上。分析仪采用数字转换和信号处理系统得到透射光谱和二次谐波信号,再通过光谱分析软件得到SO3和SO2的浓度值。
下图为现场烟气透射光谱的二次谐波信号,蓝色和绿色分别为用于SO3和SO2定量分析的吸收峰。
四、 分析仪技术参数
量程: 0-100ppm (可根据实际应用设置)
*低检出限: 0.5 ppm *
零点漂移: < 0.5 ppm
量程漂移: < 2% FS
线性度: < 1% FS
被测烟气温度:<500°C
输出
模拟输出: 4-20mA 电流环
数字输出: RS232,RS485,RJ45以太网
报警值输出: 30V DC/AC
烟气取样流量: 2 L/min.
安装法兰: ANSI Class 150 9”
探杆长度: 1.5米(可根据实际应用选择)
吹扫气: 仪用空气
吹扫气流量: 4~10L/min (根据实际工况)
电源: 220-250 VAC, 10A
运行环境温度: -10°C ~ 45°C
激光等级: DFB QCL 80mw
防护等级: NEMA
注:检出限在探杆气室长度为1m条件测得,置信区间为95%,长度增加可进一步降低检出限。