燃煤電廠煙氣中SO3的采樣方法研析

陳招妹，沈敏超，劉含笑，孟銀燦，郭高飛，方小偉，何德源，劉美鈴

(浙江菲達環(huán)保科技股份有限公司，浙江 諸暨 311800)

對于實施超低排放的電廠，PM、SO2、NOx的減排潛力已不大，電廠、工業(yè)鍋爐、水泥等行業(yè)的SO3等非常規(guī)污染物排放控制將是我國未來的重大環(huán)保需求[1-5]。SO3氣溶膠是造成煙囪藍煙排放的主要原因，現(xiàn)有測試方法對SO3測試的重復(fù)性不佳[6-10]，本文結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及文獻，闡述并簡要分析了燃煤煙氣中SO3的采樣方法，旨在為后續(xù)的技術(shù)研究及工程實施提供借鑒。

1 燃煤電廠煙氣SO3測試標(biāo)準(zhǔn)

目前，國內(nèi)關(guān)于SO3測試的標(biāo)準(zhǔn)有：GB 6911.3-86、GB4920-85、GB/T 21508-2008、GB/T 16157-1996、DL/T 998-2006、HJ 544-2009，其中GB 6911.3-86、GB4920-85、GB/T 15893.3-1995、GB/T 13580.5-1992主要是對硫酸根的測定進行了規(guī)定。目前普遍參照標(biāo)準(zhǔn)DL/T 998-2006中附錄A：煙氣中SO3的測試的相關(guān)規(guī)定進行測試。

日本、美國、ISO等均發(fā)布了關(guān)于SO3的測試標(biāo)準(zhǔn)和方法：JIS K0103、ANSI/ASTM D 4856-2001、EPA-8、ISO 787-13 2002，可為我們提供參考，其中ISO 787-13 2002僅對硫酸根的測定進行了規(guī)定。

2 燃煤電廠煙氣中SO3采樣方法

SO3測試的主要難點是在于采樣過程。目前SO3的采樣方法有控制冷凝法、異丙醇吸收法、鹽吸收法及基于異丙醇吸收的在線監(jiān)測法等，不同方法的測試原理及優(yōu)缺點如表1所示。

表1 不同SO3測試方法對比

控制冷凝法將煙氣抽取至蛇形盤管，控制盤管溫度在酸露點及水露點溫度以下，使得氣態(tài)的SO3冷凝成硫酸霧滴，并憑借慣性撞擊到盤管表面被收集下來，之后通過去離子水或異丙醇等對盤管進行清洗、定容，采用鋇鹽滴定、離子色譜或分光光度法對硫酸根離子濃度進行測定，并結(jié)合采用氣體體積換算煙氣中氣態(tài)SO3濃度。為確保SO3冷凝，冷凝裝置溫度低于酸露點，但為了防止SO2也發(fā)生冷凝，溫度不宜低于60℃，如圖1所示。JIS K0103-2005、ANSI/ASTM D 4856-2001、DL/T 998-2006屬于該方法。

異丙醇吸收法指的是采用80%的異丙醇溶液，對煙氣中的SO3進行選擇性吸收，同時抑制SO2向SO3的轉(zhuǎn)化，硫酸根的測定可采用鋇鹽滴定、離子色譜或分光光度法。EPA-8屬于該方法。采樣系統(tǒng)如圖2所示。

1、加熱采樣管；2、加熱石英過濾器；3、蛇形玻璃收集管；4、水浴；5、水力循環(huán)泵；6、吸收瓶；7、液滴分離器；8、濕式流量計；9、壓力計；10、溫度計；11、抽氣泵

圖1 控制冷凝法SO3采樣系統(tǒng)

圖2 吸收法SO3采樣系統(tǒng)

3 低濃度SO3采樣方法

對GB/T 21508規(guī)定的控制冷凝法SO3采樣方法進行優(yōu)化改進，從而大幅提高SO3捕集效率，主要思路是將控制冷凝法與異丙醇吸收法有效結(jié)合，改進后的采樣系統(tǒng)如圖3、圖4所示。

圖3 改進后的SO3采樣系統(tǒng)(示意圖)

圖4 改進后的SO3采樣系統(tǒng)(實物圖)

某次測試結(jié)果如圖5所示，第1級冷凝盤管捕集了大部分的SO3，但從占比來看，僅占總量的64%～87%，因此，常規(guī)的控制冷凝法是很難做到SO3的完全捕集的。第2級冷凝盤管和異丙醇冰浴吸收單元捕集了剩余的13%～36%的份額。本方法特別適用于低濃度的SO3采樣環(huán)境。

圖5 各單元捕集的SO3占比

4 結(jié)語

燃煤電廠煙氣SO3測試方法主要有控制冷凝法和吸收法兩大類，其中，冷凝法是測試燃煤電廠煙氣中SO3濃度最為常用的方法，通過對GB/T 21508規(guī)定的SO3采樣方法進行了適當(dāng)改進，可有效提高低濃度環(huán)境下的測試精度。