便攜式煙氣預處理過濾芯對SO2吸附特征分析研究

魏晗 朱法華 段玖祥 李軍狀 唐仲愷 王新培 趙洋 田原潤

摘要：根據(jù)選取的3種當前主流型號煙氣預處理過濾芯特性，建立了7種不同的煙氣預處理過濾芯組合方式，對7種不同濃度SO2標準氣體通過7種過濾芯組合方式后的SO2濃度實測，分析得到了煙氣預處理過濾芯對SO2吸附的特性：在同一過濾芯組合方式下，隨著SO2濃度增大，SO2吸附量變化不大，范圍相對固定，但SO2吸附率逐漸變小;同種濃度SO2標準氣體條件下，3種便攜式煙氣預處理過濾芯中，CLF-5過濾芯對SO2吸附性最大，0.1μm過濾芯對SO2吸附性次之，2μm過濾芯對SO2吸附性最小，且串接的不同型號過濾芯數(shù)量與SO2吸附性成正比。該吸附特性分析有助于在不同工況和條件下煙氣中SO2濃度實際檢測時如何正確選擇煙氣預處理過濾芯配置方式，提高煙氣中SO2濃度檢測數(shù)據(jù)準確度。

關鍵詞：煙氣預處理;過濾芯;SO2;吸附特征;檢測

1引言

隨著火電行業(yè)超低排放的實施超低排放改造的深入推進[1]，燃煤電廠采用濕法脫硫后的煙氣SO2質量濃度下降明顯，達到SO2超低排放限值35mg/m3以下，有的達到超低排放限值的20%以下[2]，甚至出現(xiàn)SO2檢測值幾乎為0的情況[3]。由于SO2易溶于水[4]，且容易吸附在采樣管壁及預處理內部件上，造成最終檢測結果偏低的現(xiàn)象[5]，這對現(xiàn)場煙氣中SO2質量濃度檢測的技術水平和質量控制提出了更高要求[6]。便攜式煙氣預處理中加裝過濾芯是煙氣SO2濃度檢測時常見手段之一[7]，但筆者通過試驗發(fā)現(xiàn)過濾芯對SO2有一定吸附性干擾，且不同類型過濾芯對SO2吸附量和特性不同。目前相關行業(yè)標準中關于便攜式煙氣預處理中過濾芯對SO2吸附量暫無明確具體數(shù)值表述，只是要求過濾器材質應不吸附并不與氣態(tài)污染物發(fā)生化學反應[8-9]。當前國內關于煙氣預處理過濾芯對SO2吸附量文獻及相關報道不多，但張慧麗等[10]對煙氣預處理SO2吸附飽和時間進行了試驗和探討。本文通過選取3種型號煙氣預處理過濾芯及其不同的組合方式，用7種不同濃度SO2標準氣體通過過濾芯，通過對比各條件下實測得到的SO2濃度及吸附特性來分析確定最佳的過濾芯組合方式，降低了便攜式煙氣預處理中過濾芯對SO2的吸附量，提高了SO2檢測的準確性。

2 實驗

2.1 實驗儀器及設備

煙氣分析儀：ASP-3000，南京國電環(huán)保科技有限公司

便攜式煙氣預處理：PSS-5，德國M&C

過濾芯CLF-5：CLF-5，德國M&C，用于過濾煙氣中的水分、氣溶膠等雜質

過濾芯0.1μm：0.1μm，德國M&C，用于過濾煙氣中的粒徑0.1μm以內煙塵雜質

過濾芯2μm：2μm，德國M&C，用于過濾煙氣中的粒徑2μm以內煙塵雜質

SO2標氣：高純氮氣、20ppm、40ppm、80ppm、99ppm、148ppm、199ppm、395ppm、1003ppm

2.2 實驗方案

實驗按7種標氣濃度分成7塊在實驗室開展，每塊實驗相對獨立。

每塊實驗分7種方式開展，內容具體如下：

將3種煙氣預處理過濾芯組合成7種方式，即CLF-5+0.1μm+2μm、CLF-5+0.1μm、CLF-5+2μm、0.1μm+2μm、CLF-5、0.1μm、0.1μm，將這7種方式按前文順序進行編號命名，即第一種方式、第二種方式、第三種方式、第四種方式、第五種方式、第六種方式、第七種方式。用ASP-3000煙氣分析儀分別檢測通過該7種組合方式過濾芯后SO2質量濃度。每種方式實驗前、后用高純氮氣對所有對應組合方式的過濾芯進行吹掃。

2.3 實驗過程質量控制

（1）將CLF-5、0.1μm、2μm過濾芯從PSS-5便攜式煙氣預處理中拆出，并改用最短距離的PTFE管連接，減小因預處理其它部件及管路的吸附損失。

（2）煙氣分析儀標定前開機穩(wěn)定預熱40分鐘，且實驗期間全程開機，不斷電。

（3）用高純氮氣和每種實驗方式對應的SO2濃度標氣對分析儀進行標定。

（4）實驗過程中煙氣分析儀流量穩(wěn)定在2L/min。

（5）每種方式實驗前、后均使用高純氮氣對對應使用的過濾芯進行吹掃，直至煙氣分析儀示值小于0.2mg/m3。

3 結果與討論

3.1 SO2吸附特性

按實驗方案檢測，SO2吸附值實驗結果見表1，SO2吸附率實驗結果見表2。

由表1可知，在同種過濾芯組合方式條件下，不同濃度SO2標氣的吸附值無明顯規(guī)律，且變化不大，不同過濾芯組合方式條件下，吸附最大和最小值的差值相對固定，范圍為1.5-3.5mg/m3，因此，筆者認為每種過濾芯組合方式的SO2絕對吸附量有限，且相對固定;在同種標氣濃度條件下，第一種方式的SO2吸附量最大，且沿著從第一種方式到第七種方式SO2吸附量逐漸變小，且規(guī)律明顯，可以得出3種煙氣預處理過濾芯中CLF-5過濾芯對SO2吸附性最大，0.1μm過濾芯對SO2吸附性次之，2μm過濾芯對SO2吸附性最小，且串接的過濾芯數(shù)量與SO2吸附性成正比。

由表2可知，在同種過濾芯組合方式條件下，隨著濃度SO2標氣濃度的升高，SO2的吸附率整體呈現(xiàn)下降趨勢;在同種標氣濃度條件下，第一種方式的SO2吸附率最大，且沿著從第一種方式到第七種方式SO2吸附率逐漸變小，且規(guī)律明顯。因此可以得出，過濾芯對低濃度SO2吸附干擾較大，對高濃度SO2吸附干擾較小，CLF-5過濾芯對SO2吸附干擾最大，0.1μm過濾芯對SO2吸附性次之，2μm過濾芯對SO2吸附干擾最小。

3.2 便攜式煙氣預處理中過濾芯組合方式的選擇

現(xiàn)場檢測SO2濃度時煙氣預處理中過濾芯組合方式選擇應根據(jù)現(xiàn)場檢測的煙氣組份的特征、過濾芯自身特性以及過濾芯對SO2吸附特性綜合來確定。濾芯組合方式的選擇建議見表3。

在極端檢測工況條件下，如煙塵濃度﹥30g/m3，SO2<35mg/m3時，可以考慮選擇同型號過濾芯竄接的組合方式，如兩只2μm過濾芯竄接的方式。

4結論

不同型號的煙氣預處理過濾芯對煙氣SO2濃度檢測時的吸附性干擾不同，可通過實驗來驗證不同過濾芯對SO2的吸附量或吸附率;在選擇煙氣預處理中過濾芯組合方式時，應充分考慮所要檢測煙氣的特征狀態(tài)、所用過濾芯的性能參數(shù)以及過濾芯對SO2吸附特性，也可在現(xiàn)場實際檢測期間根據(jù)實測結果來靈活調整過濾芯組合方式，通過選擇最優(yōu)濾芯組合方式，降低煙氣預處理中過濾芯對SO2的吸附量，提高SO2檢測的準確性;本文沒有開展多級相同型號過濾芯竄接時對SO2吸附特性研究實驗。

參考文獻

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[5]王成敏.便攜式煙氣預處理系統(tǒng)應用比對分析[J].環(huán)境科學導刊2017，36（4）：96-98

[6]朱澤軍，李紅亮，李峰，等.超低排放用便攜式煙氣分析儀采樣預處理設備應用綜述[J].分析儀器2019，（3）：8-13.

[7]朱澤軍，李紅亮，吉軍凱，等.預處理裝置在二氧化硫監(jiān)測系統(tǒng)中的應用研究[J].中國資源綜合利用2019，37（1）：17-19.

[8]HJ 1045-2019 固定污染源煙氣（二氧化硫和氮氧化物）便攜式紫外洗手法測量儀器技術要求及檢測方法[S].

[9]HJ 76-2017 固定污染源煙氣（SO2、NOX、顆粒物）排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)技術要求及檢測方法[S].

[10]張慧麗，劉順.SO2 NOX CO測定中飽和吸附處理[J].黑龍江環(huán)境通報2019，43（2）：40-41

作者簡介：魏晗（1981-），男，江蘇省南京市人，工程師，長期從事電力環(huán)境保護研究、煙氣環(huán)保設備診斷、試驗等工作。