[发明专利]石膏雨成分在线监测分析方法及仪器

说明书

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，尤其涉及一种石膏雨成分在线监测分析方法及仪器。

背景技术

长期以来，我国二氧化硫(SO2)的排放量都在2000万吨左右，排在世界第一位。近年来，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，我国开始加速对环境污染的治理。2013年9月，国务院印发《大气污染防治行动计划》，要求“加快重点行业脱硫、脱硝、除尘改造工程建设。所有燃煤电厂、钢铁企业的烧结机和球团生产设备、石油炼制企业的催化裂化装置、有色金属冶炼企业都要安装脱硫设施，每小时20蒸吨及以上的燃煤锅炉要实施脱硫。”截止2008年底，我国已投产烟气脱硫机组3.97亿千瓦，我国已投产烟气脱硫机组3.97亿千瓦，全国火电厂已投运烟气脱硫机组容量占全国燃煤机组容量的66％，其中90％以上采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺。

目前，大部分火力发电厂的脱硫系统采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，取消了气气换热器(GGH)装置，直接将净烟气从烟囱排出，烟囱采用内衬防腐材料，形成“湿烟囱”排放的方案。无GGH装置的脱硫系统投产后，虽有效地避免了GGH的堵塞问题，但由于“湿烟囱”无烟气再热措施，排烟温度较低，吸收塔出口带有饱和水的净烟气在排出过程中部分冷凝形成液滴，烟气自烟囱口排出后不能有效地抬升、扩散到大气中，导致取消GGH装置后烟气不能迅速消散，特别是当地区温度、气压较低或在阴霾天气的时间段，烟气中携带的粉尘及液滴聚集在烟囱附近，落到地面形成“石膏雨”，对电厂及周边环境产生污染，甚至腐蚀设备。

“石膏雨”的成分含有SO₂、SO₃等酸性物质，PH值一般在4.5—5.8左右，具有较强的腐蚀性；“石膏雨”还含有大量的CaSO₃、CaSO₄以及飞灰等固体物质，因此，“石膏雨”对周围环境具有很大的影响。降落的“石膏雨”会使土壤酸化，致使有毒的重金属离子从土壤中释出，造成鱼类中毒死亡，同时危害农作物和森林生态系统；“石膏雨”中的酸性物质渗入地下水和进入江河湖泊中，会引起水质污染；“石膏雨”还会腐蚀建筑材料，使其风化过程加速。“石膏雨”中的固体物质会附着在路面、建筑物、植物等物体的外表面，极难清理，污染外观，影响美观。

现有的烟气脱硫系统大多数没有监测石膏雨的排放，少数采用基于重量法的手工监测方法。手工监测方法的原理：工作人员使用采样器，以恒定采样流量采集一定时段的烟气，烟气中的颗粒物被截留在已知重量的滤纸上。再将采样后的滤纸放在恒温恒湿设备中平衡24小时后，用分析天平对滤纸进行称量，记录采样后的滤纸重量，根据采样前后滤纸的重量变化和累积采样体积，计算出颗粒物浓度。

手工监测方法的缺点：需要手工进行操作，不能连续自动监测，采样频率低，样品代表性不足，测量时间长，测量精度受诸多因素影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种石膏雨成分在线监测分析方法及仪器。

本发明公布了一种基于β射线法的在线监测分析方法。β射线是从核素放射性衰变中释放出来的高速电子流，电离本领小，穿透能力大。天然放射系列放出的β粒子能量在0-4Mev，温度、压力、磁场等都不能显著影响β射线的发射，应用放射源作为测量手段具有较强的抗干扰能力，保证测量结果稳定可靠。

β射线法工作原理是利用β射线衰减量测量采样期间增加的颗粒物质量，所述的β射线放射源是¹⁴C放射源，是放射性能弱的物质，不属于放射性管理局规定的“放射性同位素”物质，¹⁴C的半衰期长，安全耐用，可以克服检测仪的射线源逐渐减弱的不利影响。

当β射线通过介质时，β粒子与介质中的电子相互碰撞损失能量而被吸收，在低能条件下，吸收程度取决于介质的质量，与颗粒物粒径、成分、颜色及分散状态无关。环境气体由采样泵吸入采样管，经过滤纸后排出。颗粒物沉积在滤纸上，当β射线通过沉积着颗粒物的滤纸时能量衰减，通过对衰减前后的β射线能量测定，可以计算出颗粒物的浓度，具体方案如下：

石膏雨成分在线监测分析方法，包括以下步骤：

步骤1：输送一段空白滤纸到检测单元；

步骤2：β射线探测器测出穿过空白滤纸的β粒子计数值I₀；

步骤3：对含石膏雨成分的烟囱排放气体进行采样，样气通过滤纸过滤，使样气中的石膏雨成分附着在滤纸上，根据采样流量和采样时间计算出采样气体体积V；

步骤4：β射线探测器测出穿过含石膏雨成分滤纸的β粒子计数值I；