МИНИСТЕРСТВО ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР

 

ГЛАВНОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

 

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ СОДЕРЖАНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ В ДЫМОВЫХ ГАЗАХ КОТЛОВ

(ЭКСПРЕСС-МЕТОД)

 

РД 34.02.309-88

 

УДК 662.611:66.074.3

Срок действия установлен

с 01.01.89 г. до 01.01.94 г.

Продлен до 31.12.99 г.

Начальником Департамента науки и техники А.П. Берсеневым 25.04.96 г.

 

 

РАЗРАБОТАНО Государственным ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательским энергетическим институтом им. Г.М. Кржижановского

 

ИСПОЛНИТЕЛИ Т.А. ТИШИНА, Н.В. АСТАХОВА

 

УТВЕРЖДЕНО Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации 29.07.88.

Заместитель начальника В.И. ГУЩА

 

 

Настоящие Методические указания устанавливают порядок экспресс-определения содержания диоксида серы в дымовых газах котлов газоанализатором "Эвдиометр-2", проводимого при испытаниях котлов, экспериментальных работах, проверке выбросов в атмосферу.

Методические указания распространяются на электростанции и котельные Минэнерго СССР.

 

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

 

В основу определения содержания диоксида серы в дымовых газах положен йодометрический метод (модификация метода Рейха). Сущность метода состоит во взаимодействии диоксида серы с водным раствором йода, который окисляет сернистую кислоту, восстанавливаясь ею до галогеноводорода.

Метод предусматривает применение газоанализатора "Эвдиометр-2", принцип действия которого состоит в том, что анализируемый газ пропускается через поглотитель со стандартным раствором йода (в присутствии крахмала) до полного его обесцвечивания. По скорости пропускания и времени обесцвечивания вычисляется объем пробы и концентрация диоксида серы.

При определении концентрации диоксида серы в дымовых газах методом йодометрии может происходить искажение результатов вследствие восстановления йода другими кислыми примесями (NO_x, SO₃), а также вследствие уноса йода при пропускании пробы через раствор. На показания могут также влиять наличие в пробе твердых взвешенных частиц и температура газа.

Твердые частицы и серный ангидрид удаляются в процессе отбора пробы. Оксиды азота не оказывает влияния на показания прибора до концентраций 0,1% об. NO, 0,02% об. NO₂ (в дымовых газах наблюдаются концентрации NO до 0,1% и NO₂ до 0,01%). Влияние температуры и уноса йода снижено до значения не более 0,4 основной погрешности прибора подбором режимных параметров и состава поглотительного раствора.

Газоанализатор "Эвдиометр-2" является нестандартизованным средством измерения единичного производства и метрологически обеспечен. Технические характеристики прибора приведены в приложении 1. Средством контроля показаний прибора являются поверочные газовые смеси "Диоксид серы в азоте" - ТУ 16-2956-87.

Метод проверен на искусственных газовых смесях и на реальных газах действующих котлов.

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ДИОКСИДА СЕРЫ

 

2.1. Подготовка к работе

 

2.1.1. Сборка схемы.

Прибор следует собрать согласно схеме рис. 1, все элементы соединить трубками из силиконовой резины. Краны смазать вакуумной смазкой и тщательно очистить их проходные отверстия.

2.1.2. Проверка прибора на герметичность.

К входному шлангу прибора (см. рис. 1) необходимо присоединить U-образный манометр, побудителем расхода создать разрежение 700 мм вод. ст.; шланг на выходе из прибора заглушить. Газоанализатор считается герметичным, если падение давления не превышает 2 мм вод. ст. в течение 3 мин.

 

 

Рис. 1. Принципиальная схема прибора "Эвдиометр-2":

1, 7 - термометры; 2 - конденсационный сосуд; 3 - краны; 4 - поглотительный сосуд;

5 - ловушка; 6 - побудитель расхода; 8 - реометр; I и II - положение кранов

 

2.1.3. Приготовление растворов.

Раствор йода. В мерную колбу вместимостью 500 мл перенести содержимое ампулы фиксанала (стандарт - титр 0,1 г-экв) и довести объем до метки дистиллированной водой. Для получения 0,01-нормального раствора необходимо 50 мл 0,1-нормального раствора перенести в колбу вместимостью 500 мл и довести объем до метки дистиллированной водой. Раствор хранить в темной склянке с притертой пробкой не более 7 сут.

Раствор крахмала. Растереть 1 г крахмала с 1-2 каплями дистиллированной воды и влить в 150 мл кипящей дистиллированной воды. Полученный раствор профильтровать. Раствор хранить не более 3 сут.

Раствор йодистого калия. Перенести 10 г йодистого калия в колбу и долить 90 мл дистиллированной воды. Раствор хранить не более 7 сут.

 

2.2. Отбор пробы газа

 

2.2.1. Отбор пробы газов следует производить, согласно общепринятой методике теплотехнических испытаний котельных установок, из газового тракта котла при температуре 400-200 °С, чему отвечает участок газового тракта "Выход из конвективного пароперегревателя - экономайзер - выход из воздухоподогревателя".

2.2.2. Для исследований отбор проб целесообразно осуществлять в зоне "Конвективный пароперегреватель – экономайзер", при контроле выбросов диоксидов серы в зоне воздухоподогревателя.

2.2.3. Отбор проб можно производить из штатной линии кислородомеров или из газохода котла. Во втором случае следует применять неохлаждаемые пробоотборные трубки из нержавеющей стали с предварительной тарировкой сечения по общепринятой методике испытаний котельных установок или специальные газоотборные устройства, обеспечивающие отбор усредненной пробы.

2.2.4. Схема соединения прибора с пробоотборной трубкой представлена на рис. 2. Прибор присоединить к пробоотборнику с помощью резинового шланга и тройника из металла или стекла. При высоких температурах начальный участок соединительной линии может быть выполнен из термостойкой резины.

 

 

Рис. 2. Схема отбора пробы газа для анализа прибором "Эвдиометр-2":

1 - стенка газохода; 2 - пробоотборник; 3 - соединительный шланг; 4 - тройник; 5 - фильтр (анализируемый газ); 6 - к эжектору; 7 - к прибору

 

2.2.5. Серный ангидрид в виде серной кислоты отделяется в конденсационном сосуде вместе со сконденсировавшимися парами воды. Поэтому длину соединительной линии следует выбирать таким образом, чтобы температура пробы на входе в прибор была не более 80 °С. Температура контролируется термометром, входящим в схему прибора.

2.2.6. Для предотвращения скопления в линии сконденсировавшейся влаги следует ее гибкую часть располагать без петель и перегибов, с уклоном 10-15 град. в сторону прибора для обеспечения стока конденсата.

2.2.7. Отделение твердых частиц обеспечивается в конденсационном сосуде. При анализе газов с высоким содержанием золы в свободный конец пробоотборной трубки следует дополнительно поместить слой кварцевой ваты толщиной 5 см. Температурный интервал 200-400 °С гарантирует от конденсации, которая способствует забиванию фильтра. Фильтры заменять по мере забивания.

 

2.3. Порядок проведения анализа

 

2.3.1. В колбу вместимостью 200 мл измерительными пипетками залить 2; 4; 6; 8 или 10 мл раствора йода, 10 мл раствора крахмала, 16 мл раствора йодистого калия, довести дистиллированной водой до метки и тщательно перемешать. В поглотительные сосуды поместить 10 мл этого раствора. Ниже приводится зависимость количества раствора йода в поглотителе от количества раствора йода в колбе.

 

Количество раствора I2 в колбе, мл	2	4	6	8	10
Количество раствора I2 в поглотителе (m), мл	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5

 

2.3.2. Установить поглотительный сосуд 4 (см. рис. 1), краны 3 поставить в положение I.

2.3.3. Включить побудитель расхода 6, установить требуемый расход по реометру 8 и пропустить анализируемый газ в течение 1-2 мин для промывания линии.

2.3.4. Переключить краны 3 в положение II и при появлении первого пузырька газа включить секундомер. Скорректировать расход газа и поддерживать его постоянным в течение всего времени отбора пробы.

Отсчет времени заканчивают при полном обесцвечивании раствора.

2.3.5. Зафиксировать температуру пробы по термометру 7 на выходе из прибора.

2.3.6. Краны 3 переключить в первоначальное положение; поглотительный сосуд 4 снять и поставить на его место следующий.

2.3.7. Из конденсационного сосуда 2 слить конденсат, сосуд установить в прибор.

2.3.8. Повторить все операции с п. 2.3.3.

2.3.9. По окончании проведения требуемого количества анализов отключить побудитель расхода 6.

2.3.10. Прибор отключить от сети и от линии отбора.

2.3.11. Поглотительные сосуды промыть дистиллированной водой.

2.3.12. Рекомендуемые соотношения количества раствора йода (m), его нормальности (N) и скорости пропускания пробы газа (u) в зависимости от концентрации С диоксида серы в анализируемом газе приведены в табл. 1.

 

Таблица 1

 

С г/м3	N	m мл	u л/мин
1 до 2 вкл.	0,10	0,1	0,2; 0,3
0,1 до 0,2 вкл.	0,01	0,2	0,3; 0,4
		0,3	0,4
Св. 2 до 3 вкл.	0,10	0,2	0,2; 0,3
		0,3	0,2; 0,3; 0,4
Св. 0,2 до 0,3 вкл,	0,01	0,4	0,3; 0,4
		0,5	0,3; 0,4
Св. 3 до 5 вкл.	0,10	0,3	0,2; 0,3
		0,4	0,2; 0,3
Св. 0,3 до 0,5 вкл.	0,01	0,5	0,2; 0,3; 0,4
Св. 5 до 10 вкл.	0,10	0,3	0,2
		0,4	0,2
Св. 0,5 до 1,0	0,01	0,5	0,2
Св. 10 до 20	0,10	0,3	0,1
		0,4	0,1
		0,5	0,1

 

2.3.13. Оптимальное соотношение параметров m, N, u при неизвестных значениях концентрации диоксида серы следует выбирать после нескольких предварительных измерений таким образом, чтобы время обесцвечивания раствора составляло от 0,5 до 3 мин.

 

2.4. Обработка результатов

 

2.4.1. Концентрацию диоксида серы в анализируемом газе (г/м³) рассчитать по формуле

,

где V₀ - объем газовой пробы, приведенный к нормальным условиям, л;

32 - количество SO₂, эквивалентное 1 л I-нормального раствора йода, г,

или

,

где T - температура пробы газа, определяемая по термометру 7 (см. рис. 1), К;

p - барометрическое давление, мм рт. ст.;

t - время обесцвечивания раствора, мин;

89,08 - численный коэффициент, равный ,

где 32 - количество SO₂, эквивалентное 1 л I-нормального раствора йода, г;

760 - нормальное барометрическое давление, мм рт. ст.;

273 - нормальная температура, К.

2.4.2. Для упрощения расчета можно пользоваться формулой

,

где .

Численные значения коэффициента K в зависимости от сочетания параметров m и u даны в табл. 2.

 

Таблица 2

 

u л/мин	m мл
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
0,1	89,08	178,16	267,24	356,32	445,40
0,2	44,54	89,08	133,62	178,16	222,70
0,3	29,40	58,79	89,08	118,48	148,76
0,4	22,27	44,54	66,81	89,08	111,35
0,5	17,82	35,63	53,45	71,26	89,08

 

2.4.3. Рекомендуемая форма записи и обработки результатов приведена в приложении 2, пересчет секунд в минуты - в приложении 3.

2.4.4. Для пересчета концентрации диоксида серы на другие единицы пользоваться формулой

C' = a · C,

где C' - концентрация диоксида серы в требуемых единицах;

a - коэффициент пересчета;

C - концентрация диоксида серы в заданных единицах.

Значения коэффициента a представлены в табл. 3.

 

Таблица 3

 

Заданные единицы	Требуемые единицы
	см3/м3; ppm	% об.	г/м3; мг/л	мг/м3
см3/м3; ppm	1	10-4	2,86·10-3	2,86
% об.	104	1	28,6	2,86·10-4
г/м3; мг/л	350	0,035	1	103
мг/м3	0,350	0,35·10-4	10-3	1

 

 

Приложение 1

 

ПРИБОР "ЭВДИОМЕТР-2", ЛАБОРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И РЕАКТИВЫ

 

1. Характеристика прибора

 

Пределы измерения	0,004-0,74% об. или 0,1-20 г/м3
Предел допускаемой основной погрешности	±10%
Объем пробы	До 1,5 л
Продолжительность анализа	0,5-3 мин
Габаритные размеры	300x220x100 мм
Масса	1,5 кг
Питание - переменный ток:
напряжение	220 В
частота	50 Гц
Температура окружающей среды	(+10 ¸ +50) °С
Температура газа на входе в прибор	Не более 80 °С

 

2. Состав прибора

 

Для сборки прибора необходимы следующие детали:

термометры ртутные типа ТЛ со шкалой (0-100) °С ГОСТ 10163-76 - 2 шт.;

конденсационный сосуд (склянка Дрекселя) вместимостью 100 мл ГОСТ 25336-82Е - 1 шт.;

краны соединительные стеклянные КЗХ-2-32-2,5 ГОСТ 7995-80Е - 2 шт.;

поглотительный сосуд (Рихтера № 3) ГОСТ 17.2.4.03-81 - 1 шт.;

ловушка стеклянная (рис. 3);

побудитель расхода (микрокомпрессор АЭН-1) ТУ 16-539.630-77;

реометр из оргстекла (рис. 4-6), Лб.5.183.002 ТУ 25-05-1560-74;

соединительные трубки из силиконовой резины с внутреннем диаметром 3,5 мм.

Допустимые отклонения:

по высоте конденсационного, поглотительного сосудов и ловушки ±10 мм;

по диаметрам конденсационного и поглотительного сосудов ±3 мм;

по внутренним диаметрам соединительных трубок ±1,5 мм.

 

 

Рис. 3. Ловушка

 

 

Рис. 4. Реометр:

1 - верхняя часть; 2 - нижняя часть; 3 - верхняя крышка; 4 - нижняя крышка; 5 - штуцер;

6 - кран; 7 –заглушка

 

 

Рис. 5. Верхняя часть реометра

 

 

Рис. 6. Нижняя часть реометра

 

3. Лабораторное оборудование и реактивы

 

В процессе определения концентрации диоксида серы прибором "Эвдиометр-2" должны применяться:

пипетки измерительные 1; 5; 10 мл ГОСТ 1770-74E;

секундомер СД СПр-1 ГОСТ 5072-79Е;

смазка вакуумная ОСТ 38018-75;

манометр U-образный, водяной.

Для приготовления растворов должны применяться:

колбы мерные стеклянные вместимостью 100 и 500 мл ГОСТ 1770-74E;

стакан стеклянный ПТ 200 мл ГОСТ 1770-74E;

весы аналитические ВЛР-200 ГОСТ 24104-80E;

йод, фиксанал, стандарт-титр 0,1 г-экв, ТУ 6-09-2540-72;

крахмал растворимый картофельный ГОСТ 10163-76;

калий йодистый ГОСТ 4232-74;

фильтры обеззоленные ТУ 6-09-1678-77.

Приложение 2

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ФОРМА ЗАПИСИ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

 

Дата

Время

m мл

u л/мин

N

p мм рт.ст.

T К

T/p

K

t

г/м3

с

мин

 

 

Приложение 3

 

ПЕРЕВОД СЕКУНД В МИНУТЫ

 

с	мин	с	мин	с	мин	с	мин
1	0,02	16	0,27	31	0,52	46	0,77
2	0,03	17	0,28	32	0,53	47	0,78
3	0,05	18	0,30	33	0,55	48	0,80
4	0,07	19	0,32	34	0,57	49	0,82
5	0,08	20	0,33	35	0,58	50	0,83
6	0,10	21	0,35	36	0,60	51	0,85
7	0,12	22	0,37	37	0,62	52	0,87
8	0,13	23	0,38	38	0,63	53	0,88
9	0,15	24	0,40	39	0,65	54	0,90
10	0,17	25	0,42	40	0,67	55	0,92
11	0,18	26	0,43	41	0,68	56	0,93
12	0,20	27	0,45	42	0,70	57	0,95
13	0,22	28	0,47	43	0,72	58	0,97
14	0,23	29	0,48	44	0,73	59	0,98
15	0,25	30	0,50	45	0,75	60	1,00

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1. Общая часть

2. Определение содержания диоксида серы

2.1. Подготовка к работе

2.2. Отбор пробы газа

2.3. Порядок проведения анализа

2.4. Обработка результатов

Приложение 1. Прибор "Эвдиометр-2", лабораторное оборудование и реактивы

Приложение 2. Рекомендуемая форма записи и обработки результатов измерений

Приложение 3. Перевод секунд в минуты