燃煤电厂烟气中SO3的采样方法研析
2019-05-31陈招妹沈敏超刘含笑孟银灿郭高飞方小伟何德源刘美铃
陈招妹，沈敏超，刘含笑，孟银灿，郭高飞，方小伟，何德源，刘美铃
(浙江菲达环保科技股份有限公司，浙江 诸暨 311800)
对于实施超低排放的电厂，PM、SO2、NOx的减排潜力已不大，电厂、工业锅炉、水泥等行业的SO3等非常规污染物排放控制将是我国未来的重大环保需求[1-5]。SO3气溶胶是造成烟囱蓝烟排放的主要原因，现有测试方法对SO3测试的重复性不佳[6-10]，本文结合国内外相关标准及文献，阐述并简要分析了燃煤烟气中SO3的采样方法，旨在为后续的技术研究及工程实施提供借鉴。
1 燃煤电厂烟气SO3测试标准
目前，国内关于SO3测试的标准有：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主要是对硫酸根的测定进行了规定。目前普遍参照标准DL/T 998-2006中附录A：烟气中SO3的测试的相关规定进行测试。
日本、美国、ISO等均发布了关于SO3的测试标准和方法：JIS K0103、ANSI/ASTM D 4856-2001、EPA-8、ISO 787-13 2002，可为我们提供参考，其中ISO 787-13 2002仅对硫酸根的测定进行了规定。
2 燃煤电厂烟气中SO3采样方法
SO3测试的主要难点是在于采样过程。目前SO3的采样方法有控制冷凝法、异丙醇吸收法、盐吸收法及基于异丙醇吸收的在线监测法等，不同方法的测试原理及优缺点如表1所示。
表1 不同SO3测试方法对比
控制冷凝法将烟气抽取至蛇形盘管，控制盘管温度在酸露点及水露点温度以下，使得气态的SO3冷凝成硫酸雾滴，并凭借惯性撞击到盘管表面被收集下来，之后通过去离子水或异丙醇等对盘管进行清洗、定容，采用钡盐滴定、离子色谱或分光光度法对硫酸根离子浓度进行测定，并结合采用气体体积换算烟气中气态SO3浓度。为确保SO3冷凝，冷凝装置温度低于酸露点，但为了防止SO2也发生冷凝，温度不宜低于60℃，如图1所示。JIS K0103-2005、ANSI/ASTM D 4856-2001、DL/T 998-2006属于该方法。
异丙醇吸收法指的是采用80%的异丙醇溶液，对烟气中的SO3进行选择性吸收，同时抑制SO2向SO3的转化，硫酸根的测定可采用钡盐滴定、离子色谱或分光光度法。EPA-8属于该方法。采样系统如图2所示。
1、加热采样管；2、加热石英过滤器；3、蛇形玻璃收集管；4、水浴；5、水力循环泵；6、吸收瓶；7、液滴分离器；8、湿式流量计；9、压力计；10、温度计；11、抽气泵
图1 控制冷凝法SO3采样系统
图2 吸收法SO3采样系统
3 低浓度SO3采样方法
对GB/T 21508规定的控制冷凝法SO3采样方法进行优化改进，从而大幅提高SO3捕集效率，主要思路是将控制冷凝法与异丙醇吸收法有效结合，改进后的采样系统如图3、图4所示。
图3 改进后的SO3采样系统(示意图)
图4 改进后的SO3采样系统(实物图)
某次测试结果如图5所示，第1级冷凝盘管捕集了大部分的SO3，但从占比来看，仅占总量的64%～87%，因此，常规的控制冷凝法是很难做到SO3的完全捕集的。第2级冷凝盘管和异丙醇冰浴吸收单元捕集了剩余的13%～36%的份额。本方法特别适用于低浓度的SO3采样环境。
图5 各单元捕集的SO3占比
4 结语
燃煤电厂烟气SO3测试方法主要有控制冷凝法和吸收法两大类，其中，冷凝法是测试燃煤电厂烟气中SO3浓度最为常用的方法，通过对GB/T 21508规定的SO3采样方法进行了适当改进，可有效提高低浓度环境下的测试精度。
