基于中红外TDLAS的SF_(6)、H_(2)S背景下SO_(2)浓度检测

选择1300~1400cm-1波段作为SO_(2)检测波段,搭建了基于TDLAS技术的实验平台,采用纯SF6与5、25、50μL/L H_(2)S作为背景源,检测获取不同浓度SO_(2)的二次谐波峰值平均值。实验结果表明,在纯SF_(6)背景下,SO_(2)浓度与二次谐波峰值平均值的拟合优度为0.997,不同浓度SO_(2)实验气体验证拟合曲线最大误差为0.653μL/L。在5、25、50μL/L H_(2)S背景下,不同浓度SO_(2)实验气体验证拟合曲线最大误差分别为0.724μL/L、0.821μL/L、1.225μL/L,同时SO_(2)浓度与二次谐波峰值平均值的拟合优度分别达到0.997、0.996、0.995。

H_(2)S在线监测装置研发及在锅炉水冷壁高温腐蚀防治中的应用

锅炉水冷壁高温腐蚀问题一直是影响锅炉安全运行的难题。为解决锅炉水冷壁高温腐蚀的主要媒介H_(2)S需要连续测量,但当前行业内缺乏能长期运行的H_(2)S在线监测装置问题,研发了基于可调谐二极管吸收光谱TDLAS原理测量锅炉水冷壁H_(2)S的监测装置,并使用装置在某300 MW等级电站锅炉上进行了示范应用,跟踪评估了该装置的性能。结果显示,基于TDLAS原理所研发的仪器在现场投运12个月以来保持稳定运行,装置在线监测结果显示炉内H_(2)S呈现脉冲式波动特点,H_(2)S浓度高时超过1600μL/L。监测中发现,炉内H_(2)S浓度与运行调整存在较密切的关系,在升负荷过程中,由2台磨转为3台磨运行时,前后墙23.60 m平台测点处H_(2)S浓度急剧增加,从46μL/L增至822μL/L,H_(2)S与脱硫塔入口SO_(2)没有显著的关联性。H_(2)S在线监测装置的成功研发可以实现锅炉主燃烧器区域关键参数的在线监测,并作为运行人员调整锅炉运行参数的主要依据,这对于锅炉高温腐蚀监测和锅炉数字化建设具有积极意义。

温度对UNS N08825合金在高含H_(2)S环境中耐腐蚀性能的影响

在不同温度(80,90,110,132℃)、高压、高含H2S和高含氯离子环境中对UNS N08825合金进行了72 h浸泡和电化学腐蚀试验,研究了温度对合金耐腐蚀性能的影响,分析了其影响机理。结果表明:在80℃下试验合金几乎不发生腐蚀,90,110,132℃下合金表面出现黑色腐蚀产物,并且110,132℃下的腐蚀产物增多且呈疏松多孔特征;随着温度升高,合金表面的点蚀坑数量增多且深度增加,最大点蚀速率和均匀腐蚀速率均增大;随着温度升高,试验合金的自腐蚀电位、电荷转移电阻和钝化膜电阻减小,自腐蚀电流密度增大。当温度低于90℃时,合金表面钝化膜均匀致密,点蚀敏感性低,具有较好的耐腐蚀性能;当温度不低于90℃时,元素硫的水解加剧,合金表面钝化膜发生破坏,点蚀更易发生,耐腐蚀性能变差。

基于炉膛水冷壁H_(2)S气氛场实时测量的锅炉运行监测与优化研究

为揭示锅炉水冷壁H_(2)S在不同负荷时的浓度分布、H_(2)S与炉膛组分CO和SO_(2)的关系、结焦区域H_(2)S分布情况以及运行调整对H_(2)S和NO_(x)的影响情况,指导锅炉运行,在某300 MW等级电站锅炉上安装了水冷壁气氛在线监测装置,系统研究了炉内近壁面H_(2)S、CO等还原性组分的生成规律及运行调整对炉内氛围的影响。结果表明:(1)在高负荷时炉内H_(2)S、CO整体浓度较高,并且负荷越高,腐蚀倾向越严重。(2)负荷在由高向低下降的过程中,存在一临界负荷(40%BMCR),当降至此临界负荷时,壁面气氛由还原性气氛开始转化为氧化性气氛。该炉易发生高温腐蚀的负荷范围为60%~100%。(3)总体上壁面H_(2)S与CO表现出正相关性,而H_(2)S与SO_(2)呈负相关性,但同时壁面各组分间又呈现出一定的独立性。(4)结焦区域H_(2)S平均浓度比非结焦区域高出537×10^(-6)(体积分数,下同),这与结焦区域水冷壁相较于非结焦区域水冷壁腐蚀更严重的现象一致。(5)关闭燃尽风投运层数、增加运行氧量,可以显著降低H_(2)S浓度,最高降幅可达91.4%,但H_(2)S浓度降低会引起NO_(x)增加,关一层燃尽风,NO_(x)平均上涨109 mg/m^(3)。建议在实际运行中,需要平衡好这对矛盾。

基于TDLAS的H_(2)S高温反应特性实验研究

电站锅炉在低NO_(x)燃烧过程中因锅炉内还原性气氛浓度较高,会产生较多H_(2)S气体。针对H_(2)S因具有易燃、强腐蚀性、剧毒性而可能对火电厂造成多种危害的问题,采用可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)方法结合多通池和计算机搭建低气体摩尔分数在线测量系统,实现了对混合气体中摩尔分数在10–6量级H_(2)S的精确在线测量,并利用该测量系统进行了H_(2)S高温反应实验,探究实验温度和混合气体中O_(2)摩尔分数对该反应的影响。实验结果展示了压力为80 kPa、O_(2)摩尔分数为0~5%的条件下,H_(2)S开始发生化学反应的温度随O_(2)摩尔分数变化的变化规律,整体而言,混合气体中O_(2)摩尔分数越高,H_(2)S开始发生化学反应的温度越低。实验结果可以为锅炉烟气中H_(2)S的生成、转化和危害控制提供一定数据基础。

顺北地区CO_(2)/H_(2)S气井管柱P110S腐蚀规律及主控因素研究

为探究在CO_(2)和H_(2)S共存体系下顺北油气田井下温度、含水率、P_(CO_(2))/P_(H_(2)S)分压比对P110S钢腐蚀速率的影响规律,利用高温高压微型反应釜开展了腐蚀模拟试验,并采取失重法计算腐蚀速率。利用JSM-IT300型扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射技术(XRD)对P110S钢材进行了腐蚀表征并对其生成物进行了深入的探究与剖析。研究结果表明:在1 MPa CO_(2)分压和10 kPa H_(2)S分压(P_(CO_(2))/P_(H_(2)S)分压比为100),含水率为15%时,P110S钢的腐蚀速率随着温度的上升先上升后降低,当温度达到70℃时,腐蚀速率达到极值0.658 mm/a;在1 MPa CO_(2)分压和10 kPa H_(2)S分压,温度为70℃时,P110S的钢腐蚀速率与含水率成正比,其腐蚀速率逐渐上升,直到含水率100%时腐蚀速率出现峰值1.730 mm/a;当温度为70℃,含水率为15%时,P110S钢腐蚀速率随着P_(CO_(2))/P_(H_(2)S)分压比的增大先增大后减小。

基于SO_2、H_2S含量测试的SF_6电气设备内部故障的判断

阐述了SF6电气设备内部故障时绝缘材料分解产物的规律;提出通过SO2、H2S含量分析早期检出内部故障,并通过大量测试和故障实例,证明了该法的有效性。

高H_2S/SO_2比率硫回收新技术及其应用

介绍了国内某大型炼油厂首次引进的意大利SINI公司的高H_2S/SO_2比硫回收新工艺(HCR)的技术特点,并与常规技术进行对比。其主要特点为:采用高H_2S/SO_2比率,尽管Claus转化率下降约0.2%,胺溶剂用量增加约5%,对于Claus转化率和过程气物流量的影响较小,但该技术与还原吸收尾气处理技术结合,不仅使装置的总硫回收率保持在99.8%以上,而且装置对原料酸性气波动的适应性增强,操作弹性较大,不额外增加投资。工艺流程改进包括:把三冷气被冷却温度降至135℃,以减少雾状硫损失;急冷塔分为上下两段冷却,以减少工艺凝液对下游胺液系统的污染。对装置试生产结果与设计数据进行了比较。

基于卷积神经网络的燃煤锅炉近壁区H_(2)S浓度分布实时预测模型

近年来,燃煤锅炉普遍采用空气分级燃烧技术以降低氮氧化物的排放.空气分级技术的核心是在炉内主燃区形成乏氧的还原性气氛,从而抑制氮氧化物的生成.但还原性气氛会导致强腐蚀性H_(2)S浓度的显著升高,增加了锅炉水冷壁的高温腐蚀风险.由于CFD数值模拟方法耗时较长,目前仍缺少一种能实时、准确地反映锅炉运行过程中近壁区H_(2)S浓度分布的技术手段.针对上述问题,本文首先构建了一个锅炉CFD数值计算模型,对某350MW超临界墙式对冲锅炉近壁区H_(2)S分布特性进行了数值模拟研究,锅炉出口参数及腐蚀位置与现场吻合良好.结果表明,空气分级燃烧技术下炉膛呈还原性气氛,底层对冲燃烧器的对撞气流对侧墙水冷壁的冲刷是造成锅炉侧墙近壁区H_(2)S高浓度的原因.随后,以锅炉的各项运行参数为输入,以近壁区H_(2)S浓度分布图像为输出,构建转置卷积神经网络.基于提出的H_(2)S浓度预测数值模型,搭建了包含120个不同运行工况的数据库,对神经网络进行训练、验证和测试.结果表明,神经网络测试集预测结果与CFD模型预测结果符合良好,30%Local MAPE仅为1.06%,且计算时长在0.1 s以内,实现了燃煤锅炉近壁区H_(2)S浓度分布的实时预测.

碳钢在CO_(2)/H_(2)S共存体系下油田采出水中的腐蚀行为研究

CO_(2)、H_(2)S和高矿化度是油田采出水中3种常见的腐蚀因素,当3种腐蚀因素同时存在时,腐蚀行为远比CO_(2)、H_(2)S和高矿化度单独作用时复杂。利用反应釜模拟高矿化度采出水同时存在CO_(2)和H_(2)S的实际工况,研究了CO_(2)分压分别为0.15,0.75,1.5 MPa,H_(2)S分压为0.00015 MPa,温度为50,60,70℃条件下,20G、L245N和L360Q三种碳钢的腐蚀行为。结果表明,3种碳钢在CO_(2)/H_(2)S共存的油田高矿化度采出水体系中均腐蚀严重,在液相中比在气相中腐蚀更为严重,最大腐蚀速率达到3.4 mm/a,随着腐蚀时间的延长,腐蚀速率整体呈现波动性下降的趋势;随实验温度的提高其腐蚀速率呈总体增大趋势;在3种分压条件下,腐蚀速率随CO_(2)分压增加先增大后减小,在分压0.75 MPa时腐蚀速率最大;3种材质腐蚀速率大小顺序为L245N>L360Q>20G,则耐蚀顺序为20G>L360Q>L245N。

高热惊厥患儿外周血NLR和H_(2)S水平变化及与脑损伤的相关性

目的探讨高热惊厥患儿外周血中性粒细胞/淋巴细胞比值(NLR)和硫化氢(H_(2)S)水平变化及与脑损伤的相关性。方法选取2021年1月至2023年1月期间本院收治的高热惊厥患儿共220例,其中单纯性153例纳入单纯性组,复杂性67例纳入复杂性组,同期选取高热无惊厥患儿109例纳入对照组。所有患儿均检测外周血NLR和H_(2)S水平,采用受试者工作特征(ROC)曲线鉴别单纯性及复杂性高热惊厥患儿。根据高热惊厥患儿有无脑损伤发生情况分为脑损伤组及无脑损伤组,收集两组高热惊厥患儿临床资料,采用多因素Logistic回归模型分析影响高热惊厥患儿脑损伤的独立危险因素。结果与对照组比较,单纯性组及复杂性组外周血NLR水平升高,H_(2)S水平降低(P<0.05),与单纯性组比较,复杂性组外周血NLR水平升高,H_(2)S水平降低(P<0.05)。ROC分析结果显示,外周血NLR、H_(2)S单独检测及二者联合检测鉴别单纯性及复杂性高热惊厥患儿的AUC值(95%CI)分别为0.615(0.547~0.680)、0.731(0.667~0.788)、0.827(0.771~0.875),NLR、H_(2)S联合检测的预测效能高于单独检测(Z=4.488、2.161,P<0.05)。脑损伤组惊厥时体温≥40℃、复杂性高热惊厥、惊厥发作次数≥2次、惊厥持续时间≥15 min例数占比、外周血NLR水平均高于无脑损伤组,H_(2)S水平低于无脑损伤组(P<0.05)。多因素Logistic回归模型分析结果显示,复杂性高热惊厥、惊厥发作次数≥2次,惊厥持续时间≥15 min、外周血NLR高水平及H_(2)S低水平是影响高热惊厥患儿发生脑损伤的独立危险因素(P<0.05)。结论高热惊厥患儿外周血NLR水平升高,H_(2)S水平降低,外周血NLR、H_(2)S水平对于高热惊厥患儿分型具有重要的鉴别价值,且与高热惊厥患儿脑损伤的发生密切相关。

Gd_(2)O_(2)S:Tb闪烁陶瓷的制备与结构:水浴合成中H_(2)SO_(4)/Gd_(2)O_(3)摩尔比的影响

Gd_(2)O_(2)S:Tb闪烁陶瓷以其明亮的绿色发光、高能量转换效率和高中子俘获截面而广泛应用于中子成像和工业无损检测等领域,但Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷中存在的Gd_(2)O_(3)第二相影响其闪烁性能。本工作以H_(2)SO_(4)和Gd_(2)O_(3)为原料,采用水浴法合成Gd_(2)O_(2)S:Tb前驱体,研究了H_(2)SO_(4)与Gd_(2)O_(3)的摩尔比(n)对前驱体和Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体性能的影响。前驱体的化学组成随n增大而变化:2Gd_(2)O_(3)·Gd_(2)(SO_(4))_(3)·xH_(2)O(n<2.00)、Gd_(2)O_(3)·2Gd_(2)(SO_(4))_(3)·xH_(2)O(2.25≤n≤2.75)和Gd_(2)(SO_(4))_(3)·8H_(2)O(n=3.00),经过空气煅烧和氢气还原后,所有的粉体均形成Gd_(2)O_(2)S相。Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体的形貌与前驱体的相组成密切相关,随着n增大,Gd_(2)O_(2)S:Tb粉体的XEL强度增加呈现出两个阶段,对应前驱体的相转变阶段。采用真空预烧结合热等静压烧结制备了Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷,相较于n为2.00、2.25、2.50,其他n制备的Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷都达到了较高的相对密度和XEL强度,不同n制备的陶瓷中都存在Gd_(2)O_(3)第二相,n增大有利于减少陶瓷内部的第二相,为进一步消除Gd_(2)O_(2)S:Tb陶瓷中的第二相提供了思路。

基于紫外吸收光谱与最小二乘法的SO_(2)、H_(2)S与CS_(2)混合气体定量检测

SO_(2)、CS_(2)和H_(2)S作为绝缘气体SF_(6)的重要分解气体,它们的种类和含量对SF_(6)气体绝缘设备的诊断具有重要意义。文中提出了一种紫外吸收光谱法和最小二乘拟合联用的方法用于SF_(6)分解气体的3组分混合气体定量检测。在实验过程中,发现较高体积分数的SO_(2)和CS_(2)对较低体积分数H_(2)S的体积分数计算存在干扰并且干扰的程度大小与两种气体的体积分数呈正相关。因此,文中获得了干扰气体体积分数较高时H_(2)S体积分数计算的修正公式,可以实现3种气体的准确定量检测,SO_(2)和H_(2)S检测范围为1~10μL/L(part permillion),CS_(2)为30~300μg/m L(part per billion)。文中提供了一种简便高效的检测方法,方便集成于检测设备中,为SF_(6)绝缘设备在线监测提供了技术支撑。

(NH_(4))_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O体系浸出高碱性脉石低品位氧化铜矿

以高碱性脉石低品位氧化铜矿为研究对象,针对该矿样钙镁含量高的特点,采用氨水-硫酸铵浸出体系进行了常温常压浸出实验.针对该矿样的主要含铜矿物孔雀石(Cu_(2)(OH)_(2)CO_(3)),基于质量和电荷的双守恒的条件下构建的浸出体系中建立Cu_(2)(OH)_(2)CO_(3)-(NH_(4))_(2)SO_(4)-NH_(3)-H_(2)O的热力学模型,采用Matlab的拟合功能与diff和solve函数算出不同硫酸铵浓度时氨浸出孔雀石的最佳氨浓度和总铜离子浓度.实验考察了浸出氨水浓度、氨铵比、液固比对铜浸出率的影响.实验结果表明,高碱性脉石氧化铜矿石适宜浸出条件为氨水浓度1.2 mol/L,氨铵比2∶1,液固比3∶1,该条件下铜浸出率较高,达到约70%.实验结果与热力学计算结果基本吻合.

SO_(2)对电化学传感器测定H_(2)S的影响

H_(2)S是固定污染源废气监测的重要成分。该研究选用几款H_(2)S电化学传感器和一款紫外荧光H_(2)S在线分析仪进行比对实验,系统研究了SO_(2)对H_(2)S测定结果的干扰程度、SO_(2)对H_(2)S电化学传感器灵敏度的影响,并探讨了SO_(2)对H_(2)S的干扰产生的原因。研究结果表明:紫外荧光分析仪测定H_(2)S时,示值和灵敏度不受固定污染源废气中SO_(2)的干扰;电化学传感器测定固定污染源废气中H_(2)S时,SO_(2)会对H_(2)S测定值有影响,SO_(2)质量分数越高,对H_(2)S测定值的干扰越大,而即使100μg·g^(-1)的SO_(2)仍然使H_(2)S示值增大很多;SO_(2)质量分数越大,H_(2)S电化学传感器的灵敏度降低越多。

HNO_(3)扩孔液中H_(2)SO_(4)对高压铝箔直流腐蚀的影响

采用极化曲线、SEM、容量测试和密度泛函理论研究了HNO_(3)扩孔液中微量的H_(2)SO_(4)对高压铝箔直流腐蚀的影响,同时考察了Ba^(2+)去除SO_(4)^(2-)的效果。结果表明,微量H_(2)SO_(4)(10 mg·L^(-1))能显著改变铝箔表面的极化行为,抑制铝箔的腐蚀。由于SO_(4)^(2-)与Al^(3+)有很强的结合能力,在电场作用下,微量SO_(4)^(2-)往孔内迁移,抑制Al2(SO4)3钝化膜的溶解,进而压制了内部孔中铝的溶解。而且随着H_(2)SO_(4)含量增加,内部孔洞尺寸变小,导致腐蚀箔比容逐渐衰减。另外,Ba^(2+)只能处理SO_(4)^(2-)浓度高于100 mg·L^(-1)的高温HNO_(3)电解液。

H_(2)SO_(4)/GA混合液应用于除盐水系统反渗透膜化学清洗总结

针对除盐水系统浓水反渗透装置硅酸垢难以清洗的问题,采用H_(2)SO_(4)/GA(没食子酸)混合液进行化学清洗,可以有效降低反渗透膜中聚合硅的含量。随着H_(2)SO_(4)/GA混合液中GA含量的增加,反渗透膜中聚合硅的含量呈降低趋势。从经济性和清洗效果两个方面考虑,当GA质量分数为7.5%时,清洗效果达到临界状态,聚合硅的最大去除率可达70%,膜出口压力比原始工况升高了0.29 MPa;应用全膜法进行制水实验,阳床、阴床周期产水量分别增加了314.8%,514.0%,混床周期产水量增加了133.1%以上,制水比降至1.07左右;中长期应用时,综合成本降低了8%左右,效果良好。

基于TDLAS的煤粉锅炉水冷壁近壁面CO/H_(2)S同步在线监测

煤粉锅炉低氮燃烧工况下还原性气氛H_(2)S和CO体积分数上升导致水冷壁高温腐蚀严重,实时在线监测水冷壁近壁面CO/H_(2)S体积分数并基于测得的数据建立高温腐蚀预警模型具有重要意义。采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术测量锅炉水冷壁近壁面CO/H_(2)S体积分数,首先利用赫里奥特多次反射池提高测量精度并降低检测限,然后开展CO/H_(2)S体积分数动态测量验证实验。结果表明,CO、H_(2)S分别在0~2000μL/L和0~20μL/L范围内,测量值与配比值一致且具有较高的精度。最后结合恒流稀释烟气高保真预处理技术将研制的CO/H_(2)S监测装置应用于大型火电机组煤粉锅炉现场,采用轮测方式实现了锅炉炉膛“还原区”和“燃尽区”CO/H_(2)S同步在线监测;同时基于监测数据反馈对锅炉燃烧进行调整,在确保烟气超低排放基础上减缓水冷壁高温腐蚀速率,实现火电机组高效、环保、安全和智能化运行。

350MW四角切圆锅炉水冷壁高温腐蚀及H_(2)S在线监测预警

针对某350 MW四角切圆锅炉水冷壁H_(2)S高温腐蚀现状,开展了水冷壁近壁面H_(2)S浓度在线监测及高温腐蚀预警应用示范研究。研究首先进行锅炉燃烧数值模拟并根据模拟结果选取H_(2)S监测测点,然后将基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)结合恒流稀释烟气高保真预处理技术的H_(2)S在线监测系统应用于大型火电机组煤粉锅炉现场,采用轮测方式实现了锅炉炉膛“还原区”和“燃尽区”水冷壁近壁面H_(2)S浓度在线监测,同时基于监测数据反馈对水冷壁进行高温腐蚀预警。运行结果表明:锅炉炉膛内H_(2)S生成量与CO浓度呈正相关而与SO_(2)浓度呈负相关性,总硫守恒且仅与煤质中硫含量有关。因此,对水冷壁近壁面H_(2)S浓度进行实时在线监测预警,通过燃烧调整将H_(2)S浓度控制在合理范围内,可有效减缓低氮燃烧工况下水冷壁高温腐蚀速率,对燃煤锅炉尤其是高硫贫煤锅炉的安全运行具有重要意义。

低NO_(x)燃烧过程中H_(2)S生成的化学反应动力学分析

针对低NO_(x)燃烧技术在燃煤锅炉应用中容易促进硫化氢的产生,进而加剧高温腐蚀的现象,采用化学动力学分析方法对H_(2)S详细反应机理进行分析,研究不同气氛和温度条件下,含硫气相物质的主要反应路径及其生成速率.结果表明:基元反应H_(2)S+H=SH+H_(2)在反应初期对H_(2)S的分解过程起主要作用,自由基SH与H2S发生快速转化.同时NO也会对H_(2)S生成起到抑制作用,主要是基元反应SH+NO=SN+OH与SN+NO=N_(2)+SO产生的氧化性物质所导致.在过量空气系数α≤1时,H2S体积分数随着温度的增加而减少.沿反应器轴向,H2S体积分数先减小后增加,随着温度的降低反应器出口H2S体积分数大幅增加,在1400℃、1300℃、1200℃、1100℃时,体积分数分别增加约15.93×10^(-6)、57.90×10^(-6)、173.20×10^(-6)、328×10^(-6).