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加熱爐煙氣氧量在線監(jiān)測裝置

脫硫塔到煙囪的水平煙道通常很短，水平煙道內(nèi)煙氣流速變化不大，煙氣冷卻程度不大，煙氣溫度下降很小，煙氣中飽和水汽形成的凝結(jié)水量不多，SO2溶入凝結(jié)液滴的量就比較少，大部分SO2仍以氣態(tài)存在，因此，在CEMS系統(tǒng)安裝處，能夠比較準確地測得氣態(tài)SO2的濃度。

氣態(tài)SO2是無色透明、有毒氣體。強氧化劑可將SO2氧化成SO3，僅在催化劑存在時，氧氣才能使SO2被氧化為SO3 [8] 。因此，一般認為濕煙囪出口處SO2仍以氣態(tài)形式排放到大氣環(huán)境中。我們認為，濕煙囪出口處SO2不是以氣態(tài)形式排放到大氣中，在濕煙囪條件下，SO2和煙氣中飽和水汽冷凝生成的大量H2O液滴反應生成H2SO3，再被O2氧化生成硫酸霧，終以硫酸霧方式擴散到大氣中。

濕煙囪內(nèi)生成大量的凝結(jié)液滴。燃煤電廠煙囪的高度通常在200m以上，煙囪高度遠遠大于水平煙道長度。飽和濕煙氣在煙囪內(nèi)的上升過程中，會發(fā)生明顯的溫降，包括在煙囪內(nèi)煙氣絕熱膨脹引起的溫降、溫度較高的煙氣和溫度較低的煙囪內(nèi)壁接觸換熱引起的溫降。

濕煙氣在煙囪內(nèi)會因明顯的溫降而形成大量的凝結(jié)液滴，液滴直徑大約在1μm左右[3]。曾庭華[9] 研究發(fā)現(xiàn)，濕煙囪壁溫度明顯低于脫硫后的煙氣平均溫度，且煙囪高度越低，該溫差越顯著，在煙囪內(nèi)50m以下存在因溫降產(chǎn)生大量凝結(jié)水現(xiàn)象。凝結(jié)液滴通常會以煙氣中的粉塵細顆粒物為凝結(jié)核。

歐陽麗華等在“燃煤電廠濕煙囪降雨成因分析”[10]一文中給出實例，220米高煙囪，濕煙氣溫度53℃，外界溫度13.6℃，2×630MW機組共帶850MW負荷，煙氣量2×106Nm3/h(該煙氣量較實際值偏小，但不影響終分析結(jié)果)，煙囪內(nèi)徑13m，計算得到濕煙氣的凝結(jié)水量為約5t/h。

這些凝結(jié)水大部分以微小液滴方式隨煙氣排放到大氣中，少量的凝結(jié)水會在煙囪內(nèi)壁上積聚，部分會被煙氣二次卷起攜帶，部分被疏導到地面，而實測地面疏水量僅約300L/h，遠遠低于理論凝結(jié)水量。當環(huán)境溫度降低時，煙囪出口煙溫和環(huán)境溫度的溫差進一步增大，則煙氣含水量更容易過飽和，凝結(jié)水量更大。

氣態(tài)SO2在濕煙囪內(nèi)溶于凝結(jié)液滴中，并反應生成H2SO3。氣態(tài)SO2在水中的溶解度很高，在40℃、標準大氣壓條件下，SO2的溶解度為65g/L[8]。5t/h的凝結(jié)液滴量吸收SO2的能力為5t×65g/L=325kg。煙氣中的SO2濃度以20mg/Nm3計算，在煙氣量為2×106Nm3/h情況下，SO2的量為20mg/Nm 3×2×106Nm3/h=40kg，SO2在凝結(jié)液滴中遠未達到飽和狀態(tài)。

在濕煙囪內(nèi)，存在SO2溶解于凝結(jié)液滴中，并生成H2SO3的有利條件：凝結(jié)液滴量大，凝結(jié)液滴的粒徑很小，凝結(jié)液滴表面積非常大;煙氣溫度低于50℃，SO2溶解度高;較高的煙囪高度提供了較長的吸收反應時間;煙囪可以當作一個巨大的吸收SO2反應容器，容器長度在200m以上，直徑在10m以上，反應空間巨大;煙氣中凝結(jié)液滴、SO2的分布比較均勻。

在這樣的條件下，煙氣沿煙囪內(nèi)筒上升過程中，煙氣中的氣態(tài)SO2大部分會被凝結(jié)液滴吸收，并和H2O反應生成H2SO3，其反應式為SO2+H2O= H2SO3?？梢酝茢?，煙囪出口處煙氣中的氣態(tài)SO2濃度將顯著低于CEMS系統(tǒng)測得的氣態(tài)SO2濃度。

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