0 引言

目前火電廠SO₂的大量排放造成了嚴(yán)重的大氣環(huán)境和酸雨污染。SO₃的排放量雖然很少，但由于SO₃極易與煙氣中的水蒸氣結(jié)合形成硫酸蒸汽，在壁溫低于酸露點(diǎn)的受熱面上凝結(jié)，造成酸露點(diǎn)腐蝕。煙氣中SO₃，含量愈多，酸露點(diǎn)溫度越高，腐蝕范圍越廣也越嚴(yán)重。近年來我國越來越多的電廠安裝了濕法煙氣脫硫，由于濕法脫硫后凈煙氣的濕度較大，煙氣中殘存的SO₃極易快速轉(zhuǎn)化為硫酸霧滴，對煙道和下游設(shè)備造成嚴(yán)重腐蝕。

為針對性的解決酸露點(diǎn)腐蝕問題，電廠需要了解煙氣中SO₃的濃度，目前尚未發(fā)現(xiàn)煙氣分析儀具有測定SO₃含量這項(xiàng)功能，這主要是由于SO₃在傳輸?shù)絻x器測量終端過程中會以硫酸蒸汽或硫酸霧的形式凝結(jié)或粘附在傳輸管道上，導(dǎo)致采樣誤差和對儀器的強(qiáng)烈腐蝕。

本研究提供了一種測試煙氣中SO₃的方法和采樣裝置，已應(yīng)用于20多套煙氣脫硫裝置的性能測試中，具有采樣安全可靠、分析結(jié)果準(zhǔn)確、測定快速、操作簡便的優(yōu)點(diǎn)。

1 煙氣中SO₃的測試方法

1．1 煙氣中SO₃的采樣

1．1．1 采樣裝置

圖1為SO₃采樣裝置，其原理是在真空泵的抽吸作用下，利用煙氣在螺旋管中產(chǎn)生的離心力將呈霧狀的SO₃收集于螺旋管內(nèi)，以備分析。

SO₃采樣裝置包括除塵頭、采樣管、螺旋收集管和抽吸機(jī)構(gòu)4個部分，其中除塵頭通過螺紋接頭安裝在采樣管的人口端，采樣管出口與螺旋收集管進(jìn)口用硅膠管連接，螺旋收集管出口與抽吸機(jī)構(gòu)用橡膠管相連。

圖1 煙氣中SO₃的采樣裝置

除塵頭前端裝有脫脂棉并用鐵絲固定，脫脂棉是為了防止灰塵進(jìn)入螺旋收集管中影響后續(xù)化學(xué)分析。除塵頭與螺紋接頭的連接處要用密封膠帶密封，以防止煙氣泄漏。

采樣管由內(nèi)管、恒溫電熱帶和外管構(gòu)成，恒溫電熱帶處于內(nèi)管與外管之間并包裹在內(nèi)管上，由溫度控制器進(jìn)行恒溫加熱，防止采樣過程中煙氣中的酸性氣體因溫度降低凝結(jié)在內(nèi)管中，避免采樣誤差和對采樣管的腐蝕。

抽吸機(jī)構(gòu)由第一洗氣瓶、真空泵、第二洗氣瓶和濕式氣表依次通過橡膠管連接而成。第一洗氣瓶與真空泵之間裝有氣流調(diào)節(jié)閥，用于開始采樣時逐步增加煙氣抽吸速度以保護(hù)濕式氣表；濕式氣表用于計量所采集的煙氣體積；兩個洗氣瓶分別起二級冷凝作用，將熱煙氣中的水分冷凝收集于洗氣瓶中，降低煙氣含水量，使得煙氣中的腐蝕性氣體無法滯留于真空

泵和濕式氣表中避免腐蝕儀表。

1．1．2 采樣

檢查抽吸機(jī)構(gòu)氣密性，確認(rèn)不漏氣；將螺旋收集管出口與抽吸機(jī)構(gòu)連接后，再將其入口端與采樣管連接；使螺旋收集管水浴加熱，開啟恒溫電熱帶電源預(yù)熱5～10min。

將采樣管插入煙道中部的采樣孔內(nèi)，用法蘭盤固定；開啟真空泵，打開氣流調(diào)節(jié)閥，將真空泵抽吸速度調(diào)至最大，開始采樣，并記錄氣表溫度t和采樣開始時濕式氣表的起始讀數(shù)V1；當(dāng)采集到300L煙氣時，關(guān)閉真空泵，停止采樣，記錄氣表終止讀數(shù)V2，得到采集的煙；氣量V=V2-V1；取下螺旋收集管，用一段硅膠管連接螺旋收集管的人13和出口端，防止SO₃外泄，以備分析。

重復(fù)以上步驟，在同一采樣點(diǎn)共采集不同時刻的3個樣品，測定結(jié)果為其平均值。

1．2 S03含量的分析

1．2．1　SO42-樣品溶液制備

向螺旋收集管中加入蒸餾水沖洗3～5次全部轉(zhuǎn)至250mL容量瓶，定容、搖勻作為樣品溶液。

1．2．2　配制和標(biāo)定0.005mol/L乙酸鋇溶液

向1L容量瓶中加入1.1g乙酸鋇(Ba(CH3COO)2·H20)、0.4g乙酸鉛(Pb(CH3C00)2·

3H20)，再加入800mL異丙醇和3mL乙酸(含量﹥99％)搖勻，加入100mL蒸餾水搖10min加速固體溶解，定容到1L，定置20～24h。滴定前用已知準(zhǔn)確濃度的硫酸溶液按1.2.3中的方法標(biāo)定乙酸鋇溶液的準(zhǔn)確濃度，記為CBa2+。

1．2．3 SO42-樣品濃度分析

用移液管準(zhǔn)確移取10mLSO42-樣品溶液于錐形瓶中，加入40mL異丙醇、lmL乙酸和3～5滴偶氮胂一Ⅲ指示劑(2mg/L)搖勻，此時溶液呈現(xiàn)玫瑰紅色。用預(yù)先標(biāo)定好的乙酸鋇溶液滴定SO42-樣品溶液至紫藍(lán)色且1min內(nèi)不再變色為滴定終點(diǎn)，記錄消耗的乙酸鋇溶液體積a。

用蒸餾水替代SO42-樣品溶液做空白實(shí)驗(yàn)，消耗乙酸鋇溶液體積b。

1．3 SO₃含量的計算

煙氣中的SO₃含量的計算按下式計算。

C——SO₃的含量，體積分?jǐn)?shù)；

a——滴定樣品液所消耗的乙酸鋇溶液的體積，mL；

b——滴定空白液所消耗的乙酸鋇溶液的體積，mL；

CBa2+——乙酸鋇溶液的標(biāo)定濃度，mol/L；

V0——滴定時移取的樣品溶液體積，mL；

V——采集的煙氣量，L；

t——濕式氣表溫度，℃；

Pa——大氣壓，kPa；

Pm——濕式氣表壓力，kPa；

Pv——溫度t時水的飽和蒸汽壓，kPa。

公式中濕式氣表壓力Pm是煙氣抽吸速度較快時在氣表內(nèi)部形成的壓力，測定SO₃時，一般取值0.1kPa，Pv是氣表中的水在溫度t時的飽和蒸汽壓，可根據(jù)對應(yīng)溫度查得。

2 應(yīng)用舉例

表1為某燃煤電廠脫硫前煙氣中SO₃的測定數(shù)據(jù)及結(jié)果(大氣壓在101．32kPa；乙酸鋇濃度為0．00569mol／L。在同一采樣點(diǎn)采集不同時刻的3個樣品，分別得到S0，濃度(體積分?jǐn)?shù))為22．8×10-6、20．9×10-6、l9．2×10-6，求平均值即得到煙氣中SO₃含量為21．0×10-6。

表1某燃煤電廠煙氣中S03測定數(shù)據(jù)及結(jié)果

3 討論

（1）采樣管前端必須安裝除塵頭，以過濾掉煙氣中的灰塵和其他雜質(zhì)，防止影響化學(xué)分析時顯色反應(yīng)的靈敏性及消耗滴定溶液造成測定偏差。

（2）配制和標(biāo)定乙酸鋇溶液、分析SO42-樣品濃度時，加入的異丙醇與被滴定溶液的體積比應(yīng)為4∶1。這是因?yàn)榕嫉?Ⅲ指示劑只有在80％的異丙醇弱酸溶液中與鋇離子生成紫藍(lán)色絡(luò)合物[1]以指示滴定終點(diǎn)。此處的的弱酸環(huán)境由乙酸與乙酸鋇溶液產(chǎn)生的pH≥3的緩沖溶液提供，pH低于3時，偶氮胂-Ⅲ中的鋇離子為游離狀態(tài)，會造成終點(diǎn)指示不準(zhǔn)確。

（3）SO42-的質(zhì)量濃度在0.01～0.5mg/mL時適合滴定。如果煙氣中S03含量較高，制得的SO42-樣品溶液濃度高于此值，應(yīng)適當(dāng)稀釋后滴定；如果質(zhì)量濃度太低(<0.05mg/L)則必須用微型滴定管滴定，或者蒸發(fā)濃縮樣品溶液后再滴定。

（4）配制乙酸鋇溶液時加入少許乙酸鉛，這是因?yàn)镾O42-與Pb2+、Ba2+的混合液能形成更穩(wěn)定的復(fù)鹽沉淀，降低BaS04沉淀在水中的溶解度，使滴定終點(diǎn)更準(zhǔn)確。此外應(yīng)緩慢滴定并劇烈搖動被滴定液，防止BaSO4中吸留和包裹SO42-、Ba2+，引起滴定誤差。

4 結(jié)論

針對目前煙氣分析儀沒有測試S03濃度的實(shí)際現(xiàn)狀，提出了檢測燃煤煙氣中S03的方法和裝置，該方法能準(zhǔn)確、可靠、快速的測定煙氣中S03的含量，彌補(bǔ)了國內(nèi)煙氣S03檢測技術(shù)的空白，目前該技術(shù)已在20多套煙氣脫硫裝置性能測試中成功應(yīng)用。

煙氣中S03含量的準(zhǔn)確測定，為電廠根據(jù)S03含量大小采取針對性的煙道及其他設(shè)備的防腐蝕措施提供了依據(jù)，避免了傳統(tǒng)工藝中依靠提高排煙溫度減少酸露點(diǎn)腐蝕而造成大量熱源浪費(fèi)。

參考文獻(xiàn)

[1]　潘理黎，浮建軍．偶氮胂－Ⅲ與Ba2+的顯色反應(yīng)及其應(yīng)用．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2003，20(2)：87-90
 

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