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冷干直抽法CEMS系统的除湿方式

添加时间: 2017-07-01

冷干直抽CEMS系统中,烟气样气中水分的主要影响:

SO2的组分损失;
ü烟气样气在通过伴热管线加热传输途中,由于伴热管线老化、伴热效果不佳,导致烟气在传输过程中降温产生冷凝水;
ü冷凝器制冷效果不理想,样气中的水份没有被分离而析出;
ü冷却仪的冷凝水蠕动泵管老化,使得冷凝水不能及时排出而被样气携带进入后续管道或仪器;

在低温情况下(冷凝器中),SO2的溶解度升高,低量程的 SO2会溶解入冷凝水而导致分析数据变小,或者为零。燃煤电厂普遍采用了高效脱硫或湿法电除尘等环保技术,并取消 GGH。在烟气无 GGH 情况下,烟气的温度低到 45~50℃,烟气的湿度为饱和或者过饱和状态。
下图为 SO2在不同温度下的溶解度曲线:随着温度的降低,SO2在水中的溶解度上升,也就是说,SO2在冷凝水中的溶解度升高,损失率升高。
另外,还可得知:在取消 GGH 后烟气的温度为 45~50℃,SO2在冷凝水中的溶解度较有 GGH 前的90~100℃有较大的提升;但溶解度的区域还是发生在0~5℃范围,而 3~5℃恰恰是冷凝器冷腔的温度。在冷凝器冷腔内,45~50℃的烟气被快速降温至 3~5℃,大量冷凝水析出并通过蠕动泵排出,但是仍然不可避免的会发生低浓度 SO2溶入冷凝水。

水分子(气态)对分析结果的干扰;
ü冷干法直接抽取方式CEMS系统的分析仪都多数都是采用红外吸收光谱法,存在气态水分子对SO2测量的干扰问题,尤其是低量程情况下,分析仪灵敏度降低,水分子干扰的影响误差增大,给红外法测量低浓度 SO2带来困难;
ü烟气 SO2含量达到 50mg/Nm3,或 35 mg/Nm3以下时,烟气中的水分子会对低量程红外分析仪的测试精度造成极大的影响(对 DOAS 分析仪的检测精度影响较小)。
SO2溶于液态水后导致气室内壁酸液腐蚀的发生;
                    üSO2溶解于冷凝水中形成亚硫酸和硫酸,对金属材质的气室内壁产生腐蚀,降低系统稳定性并提高维护作业量。
 
目前有两种主要方式避免或者降低低量程CEMS系统中发生的SO2溶解到冷凝水的情况。
磷酸冷凝法
ü原理:在整个伴热管线/冷凝器或在冷凝器中加注磷酸 (入pH=1.0 或 10%的磷酸水溶液 ) 的方法来控制 NO<1,000mg/Nm3及SO2<900mg/Nm3范围内 SO2在冷凝水中的溶解问题。机理是通过磷酸在水中电离出的 H+离子,阻止 SO2与水生成 H2SO3的反应,保证尽量少的 SO2溶入冷凝水中。
ü缺点:
Ø加注磷酸溶液需磷酸蠕动泵,并需要定期加注并消耗一定浓度的磷酸,增加了投资与维护作业量;
Ø在冷凝器中的冷凝液会相应增多,需要考虑增加冷凝器中排除冷凝液的蠕动泵的处理量;
Ø如果在探头处投加磷酸,还将其气化,确保其在高温伴热管中不发生冷凝,投加磷酸和气化系统的复杂性和可实施性有待商榷;
膜法除湿
ü采用 膜式干燥器,通过Flemion含氟离子交换膜选择性气态除湿的方式来彻底解决冷凝水析出的问题,同时保留烟气中低量程的 SO2、NOx和 O2,确保分析的精度和准确性。
üsunsep™是采用AGC旭硝子开发的含氟高分子树脂 “ Flemion™ ” 加工而成的产品。
ü“Flemion”为具有亲水性的含氟离子交换膜。
ü当中空纤维膜的内外侧间有水分浓度差产生时,膜间会产生一种使该浓度差趋向均一的驱动力。水分以此为驱动力穿透膜壁,由水分浓度高的一侧向水分浓度低的一侧移动。
ü膜式干燥器除湿的驱动力是中空纤维丝内外侧的水蒸气分压差,而非压力差或温度差。因为即使中空纤维丝内压力低于其周围的压力,膜式干燥器仍然能够对气体进行除湿。我们只需要为其配备干燥、洁净、连续的反吹气(空气或氮气)在中空纤维丝的另一侧反吹。
ü膜式干燥器只对水分子进行迁移,对烟气中的 SO2、SO3、NO、NO2、HCl、HF、O2、CO、CO2等检测对象气体进行保留。即:选择性的去除烟气中的水分子
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