CN106932218A - 一种脱除多污染物的多功能实验系统 - Google Patents

一种脱除多污染物的多功能实验系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种脱除多污染物的多功能实验系统，用于测试除尘器对多种污染物的脱除效率，包括连接于除尘器进气口的烟气通道，及目标物混合模块，用于在烟气中加入氨气、硫氧化物和吸附剂三者中的至少一者，对应测试氨气含量对除尘器脱硝效率的影响、硫氧化物含量对除尘器脱汞效率的影响、吸附剂对除尘器脱汞及脱SO3效率的影响，并通过改变烟气中硫氧化物的浓度获得除尘器脱SO3的特性曲线；还包括脱硫废水模块，以测试脱硫废水对除尘器脱汞效率的影响及各因素对脱硫废水蒸发情况的影响。该实验系统对电袋复合除尘器对多种污染物脱除效率的影响因素进行实验研究，进而获得提高除尘器对各污染物协同脱除效率的最佳工况。

Description

一种脱除多污染物的多功能实验系统
技术领域
本发明涉及电袋复合除尘器技术领域，特别涉及一种脱除多污染物的多功能实验系统。
背景技术
燃煤电厂排放的污染物主要包括烟尘、硫氧化物、氮氧化物、汞及其化合物等，其中，硫氧化物的存在会导致电站设备的腐蚀、烟气不透明度的增加、酸雨的形成等问题，排放到空气中还会导致人体的呼吸道疾病；汞是一种有毒重金属，人体中毒后会引起肾衰竭，还会损害神经系统。因此，燃煤电厂的烟气排放前必须经过除尘脱硝、脱硫和脱汞处理。
由于设备成本、占地等因素的限制，燃煤电厂一般不会增加新的污染物脱除设备对烟尘、氮氧化物与二氧化硫以外的污染物进行脱除，而是尽量在现有的污染物脱除设备的基础上，对汞及其化合物等污染物进行脱除。在众多的污染物减排技术中，电袋除尘器以其高效、节能、污染物可联合脱除等优势得到广泛应用，因此，以电袋复合除尘技术为基础进行改进，以达到污染物联合脱除的目的。
上述电袋复合除尘器在工业上广泛应用之前，需要对其脱除各种污染物的效率及其影响因素进行理论研究，总结出其脱除机理，并进行大量的实验，从而对电袋复合除尘技术进行优化和改进，以期达到最佳脱除效率，并节约成本。
但是，现有的电袋复合除尘实验台只能对除尘效率进行测试，而无法测试该电袋复合除尘器对氮氧化物、硫氧化物与汞及其化合物的脱除效率进行测试，因此，该实验台无法满足电袋复合除尘器脱除多污染物实验的要求。
鉴于上述电袋复合除尘器实验台存在的缺陷，亟待提供一种能够对电袋复合除尘器脱除多污染物的效率进行测试的实验台。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种脱除多污染物的多功能实验系统，该实验系统不仅能够对电袋复合除尘器的除尘效率进行理论研究，还能够对该电袋复合除尘器的脱硝除效率、脱硫效率、脱汞效率三者中的至少一者进行理论研究，并对上述污染物脱除效率的影响因素进行实验研究，进而获得提高电袋复合除尘器对各污染物协同脱除效率的最佳工况。
为了实现本发明的目的，本发明提供一种脱除多污染物的多功能实验系统，用于测试除尘器的除尘效率，及脱硝效率、脱SO3效率、脱汞效率中的至少一者，所述多功能实验系统包括连接于除尘器进气口的烟气通道，还包括目标物混合模块，用于在烟气中加入氨气、硫氧化物和吸附剂三者中的至少一者，以测试对应的氨气含量对除尘器脱硝效率的影响、硫氧化物含量对除尘器脱汞效率的影响、吸附剂对除尘器脱汞效率及脱SO3效率的影响。
如此设置，相较于现有的电袋除尘器实验台，本发明中的脱除多污染物的多功能实验系统不仅能够对电袋复合除尘器的除尘效率进行理论研究，还能够对该电袋复合除尘器的脱硝除效率、脱硫效率、脱汞效率三者中的至少一者进行理论研究，并对上述污染物脱除效率的影响因素进行实验研究，进而对电袋复合除尘器的优化设计提供理论依据与数据支撑。
可选地，所述目标物混合模块包括：
吸附剂喷射模块，用于将预定含量的吸附剂通入除尘器中；
SO3生成模块，用于在烟气中加入预定含量的SO3；
氨气生成模块，用于在烟气中加入预定含量的氨气。
可选地，所述吸附剂喷射模块包括相互连通的给料机和截止阀，所述给料机用于将预定含量的吸附剂通入吸附剂喷射模块管道内，所述截止阀用于控制所述吸附剂喷射模块开启或关闭；
所述吸附剂喷射模块管道与除尘器连通，并能够将吸附剂通入除尘器的除尘区。
可选地，所述吸附剂喷射模块管道还设有风机和加热器，以便经所述加热器加热的空气与吸附剂混合后进入除尘器内。
可选地，还包括脱硫废水模块，用于将预定含量的脱硫废水通入所述烟气通道内与烟气混合，以测试脱硫废水对除尘器脱汞效率的影响。
可选地，所述脱硫废水模块包括废水浓缩罐，用于浓缩脱硫废水，还包括空气压缩机，以使浓缩后的脱硫废水经所述空气压缩机雾化后与烟气混合。
可选地，所述SO3生成模块包括相互连通的液态硫磺储罐、硫磺泵、燃硫器和催化剂罐，用于将液态硫磺转化为SO3，并通入所述烟气通道与烟气混合。
可选地，所述氨气生产模块包括相互连通的液氨储罐、氨泵、液氨蒸发器和氨气缓冲罐，用于将液氨转化为氨气，并通入所述烟气通道与烟气混合。
可选地，所述烟气通道内设置有流体均布装置，所述SO3生成模块、所述氨气生成模块和所述脱硫废水模块均与所述流体均布装置连通。
可选地，所述烟气通道包括第一进口烟道和第二进口烟道两个分支烟道，所述第一进口烟道内设有第一挡板，以封堵或导通所述第一进口烟道与所述烟气通道，所述第二进口烟道设有第二挡板，以封堵或导通所述第二进口烟道与所述烟气通道。
附图说明
图1为本发明所提供脱除多污染物的多功能实验系统的结构示意图；
图2为图1中吸附剂喷射模块的结构示意图；
图3为图1中SO3生成模块的结构示意图；
图4为图1中氨气生成模块的结构示意图；
图5为图1中脱硫废水模块的结构示意图。
图1-5中：
1除尘器、11进气口、12出气口、13净气室、131SCR催化单元、14除尘区；
2吸附剂喷射模块、21风机、22加热器、23给料机、24流量阀、25截止阀；
3SO3生成模块、31液态硫磺储罐、32硫磺泵、33燃硫器、34催化剂罐；
4氨气生成模块、41液氨储罐、42氨泵、43液氨蒸发器、44氨气缓冲罐；
5脱硫废水模块、51空气压缩机、52气阀、53第一流量计、54压力表、55废水浓缩罐、56废水泵、57废水阀、58第二流量计。
6烟气通道、61第一进口烟道、611第一挡板、62第二进口烟道、621第二挡板；
7气流均布装置；
A入口测试点、B出口测试点。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考附图1-5，其中，图1为本发明所提供脱除多污染物的多功能实验系统的结构示意图；图2为图1中吸附剂喷射模块的结构示意图；图3为图1中SO3生成模块的结构示意图；图4为图1中氨气生成模块的结构示意图；图5为图1中脱硫废水模块的结构示意图。
在一种具体实施例中，本发明提供一种脱除多污染物的多功能实验系统，如图1所示，该实验系统能够用于测试除尘器1的除尘效率，另外，该实验系统包括连接于除尘器1进气口11的烟气通道6，用于将待测烟气通入除尘器1内进行污染物脱除。该实验系统还包括目标物混合模块，用于在烟气中加入氨气、硫氧化物、吸附剂三者中的至少一者，对应的测试氨气含量对除尘器1脱硝效率的影响、硫氧化物含量对除尘器1脱汞效率的影响、吸附剂对除尘器1脱汞效率及脱SO3的影响，且还能够通过改变烟气中硫氧化物的浓度来获得该电袋复合除尘器脱SO3的特性曲线。
同时，该烟气通道6的烟气进口为入口测试点A，用于监测待测烟气的初始污染物含量，除尘器1的出气口12为出口测试点B，用于监测待测烟气经除尘器1脱除污染物后的污染物含量，从而得到该除尘器1的污染物脱除效率。
如此设置，相较于现有的电袋除尘器实验台，本实施例中的脱除多污染物的多功能实验系统不仅能够对除尘器1的除尘效率进行理论研究，还能够对该电袋复合除尘器的脱硝除效率、脱SO3效率、脱汞效率三者中的至少一者进行理论研究，并对上述污染物脱除效率的影响因素进行实验研究，进而获得提高电袋复合除尘器对各污染物协同脱除效率的最佳工况。
具体地，如图1所示，上述目标物混合模块包括吸附剂喷射模块2，用于将预定含量的吸附剂通入除尘器1中，该吸附剂可为能够吸附汞及其化合物的吸附剂，从而脱除烟气中的汞及其化合物，且入口测试点A能够测得烟气的原始汞及其化合物的含量，出口测试点B能够测得经预定含量的吸附剂脱汞后烟气的汞及其化合物含量，从而得到该除尘器1中预定含量的吸附剂的脱汞效率。同时，通过改变吸附剂的含量及种类，还能够得到不同种类和含量的吸附剂对脱汞效率的影响。
如图1所示，上述目标物混合模块还包括SO3生成模块3，用于在烟气中加入预定含量的SO3。该实验系统中，入口测试点A测得烟气的原始SO3含量，出口测试点B测得经除尘器1脱SO3后的SO3含量，从而能够得到该除尘器1的脱SO3效率，同时，由于该SO3生成模块3能够在烟气中加入预定含量的SO3，使得该实验系统还能够测试不同含量的SO3对除尘器1脱汞效率的影响，且通过改变实验温度、SO3喷入量、吸附剂及其喷入量、过滤风速、滤袋等实验条件，测试对应的不同实验条件对除尘器1脱SO3效率的影响。
同时，如图1所示，上述目标物混合模块进一步包括氨气生成模块4，用于在烟气中加入预定含量的氨气。该实验系统中，入口测试点A测得烟气的原始氮氧化物含量，出口测试点B测得经除尘器1脱硝后的氮氧化物含量，从而能够得到该除尘器1的脱硝效率，同时，由于该氨气生成模块4能够在烟气中加入预定含量的氨气，使得该实验系统还能够测试不同含量的氨气对除尘器1脱硝效率的影响。
综上所述，本实施例中的目标物混合模块通过设置吸附剂喷射模块2、SO3生成模块3和氨气生成模块4，使得该实验系统能够测试除尘器1的脱汞效率及其影响因素、脱SO3效率及其影响因素和脱硝效率及其影响因素，实际工作时，也根据实际需要任意选择所要测试的数据类型，从而为除尘器1的优化设计提供理论依据和数据支撑。
具体地，如图2所示，上述吸附剂喷射模块2包括相互连通的给料机23和截止阀25，其中，给料机23用于将预定含量的吸附剂通入吸附剂喷射模块管道内，截止阀25用于控制吸附剂喷射模块2开启或关闭，截止阀25开启时，吸附剂喷射模块2开启，吸附剂进入除尘器1内，截止阀25关闭时，吸附剂喷射模块2关闭。且吸附剂喷射模块管道与除尘器1连通，当截止阀25开启时，将吸附剂通入除尘器1的除尘区14。
更具体地，上述给料机23包括料仓、文丘里管和螺旋给料机，通过该螺旋给料机根据需要将预定含量和预定种类的吸附剂通入吸附剂喷射模块管道内。
进一步地，吸附剂喷射模块管道还设有风机21、加热器22和流量阀24，经加热器22加热的空气与吸附剂混合后进入除尘器1内。
本实施例中，通过加热器22的加热，使得吸附剂与烟气的温度相匹配，从而保证该吸附剂具有较高的吸附能力，并保证该吸附过程与除尘器1工作时的实际情况相符。同时，通过设置流量阀24，并调节其开度，能够改变进入吸附剂喷射模块管道的风量，从而调整进入除尘器1内的吸附剂的流量和流速，使除尘器1具有最佳的脱汞效率。
进一步地，如图5所示，该除尘器1的实验系统还包括脱硫废水模块5，用于将预定含量的脱硫废水通入烟气通道6，并与烟气混合后进入除尘器1中，以测试脱硫废水及其含量对除尘器1脱汞效率的影响。
烟气中的汞元素通常以以下三种形态存在：固态汞、气态汞和气态的二价汞，上述吸附剂喷射模块2中的吸附剂进入除尘器1进行脱汞过程为物理吸附过程，主要用于除去烟气中的固态汞。当脱硫废水与烟气混合后进入除尘器1中时，脱硫废水中的氯元素能够将气态汞转化为二价汞，进而转化为固态汞，该过程实现了烟气中二价汞的化学吸附，该固态汞可由吸附剂物理吸附完成脱除。
因此，本实施例中，通过设置脱硫废水模块5，能够对烟气中的汞元素进行化学吸附，以提高该除尘器1的脱汞效率，且通过改变脱硫废水的流量和浓度等参数还能够测试脱硫废水对脱汞效率的影响。
同时，由于该除尘器1处理的高温烟气具有大量的余热未被利用，本实施例中，当脱硫废水经该脱硫废水模块5进入烟气通道6与高温烟气混合时，在高温烟气的热量作用下，脱硫废水被蒸发。实验时，可通过观察烟气通道6内是否有积水、结垢或腐蚀现象发生，以判断脱硫废水在高温烟气作用下的蒸发程度，并通过改变脱硫废水的喷入量、烟气量、烟气温度、烟气流速和气液比等实验条件，观察脱硫废水蒸发的不同程度，为脱硫废水利用烟气余热蒸发技术提供基础实验数据。
如图3所示，SO3生成模块3包括相互连通的液态硫磺储罐31、硫磺泵32、燃硫器33和催化剂罐34，用于将液态硫磺转化为三氧化硫，并与烟气混合。
该SO3生成模块3工作时，开启硫磺泵32，将液态硫磺储罐31中的液态硫泵入燃硫器33中，燃烧生成二氧化硫，二氧化硫经催化剂罐34中催化剂的催化转化为三氧化硫，进入烟气通道6与烟气混合，以测试该除尘器1的脱SO3效率，并通过改变SO3通入量和流速等参数，得到不同含量的SO3对除尘器1脱SO3效率的影响。
如图4所示，上述氨气生产模块4包括相互连通的液氨储罐41、氨泵42、液氨蒸发器43和氨气缓冲罐44，用于将液氨转化为氨气，并与烟气混合。
该氨气生产模块4工作时，打开氨泵42，将液氨储罐41中的液氨泵人液氨蒸发器43中进行蒸发，转化为氨气，然后氨气经氨气缓冲罐44均流和稳流后，进入烟气通道6与烟气混合。
另外，该除尘器1的净气室13内设置有SCR催化单元131，烟气经该SCR催化单元13脱硝后，从出气口12排出，此时，能够测得经除尘器1脱硝后烟气的氮氧化物含量，进而测试该除尘器1的脱硝效率，并通过改变氨气通入量和流速等参数，得到不同含量的氨气对除尘器1脱硝效率的影响。同时，在试验过程中，还能够通过改变过滤风速、滤袋、SCR催化剂等实验条件，研究不同实验条件对脱硝效率的影响。
同时，如背景技术所述，该除尘器1的实验系统还能够测试除尘器1的除尘效率。图1所示的除尘器1为电袋复合除尘器，通过改变滤袋的种类、烟气流速、烟气温度等条件能够得到相应的除尘效率。
以上所述即为实验系统用于除尘器1对烟气的除尘脱硝效率及其影响因素、脱SO3效率及其影响因素与脱汞效率及其影响因素的实验研究过程。
另一方面，如图5所示，该脱硫废水模块5包括废水浓缩罐55，脱硫废水在废水浓缩罐55内浓缩，还包括空气压缩机51。工作时，打开废水阀57，浓缩后的脱硫废水经废水泵56泵入脱硫废水模块管道内，且该管道设置有第二流量计58，用于计量进入的脱硫废水量，同时，打开气阀52，空气压缩机51压缩空气进入脱硫废水模块管道内，且压缩空气的流量通过第一流量计53计量，压力通过压力表54计量，使得脱硫废水经压缩空气雾化，然后进入烟气通道6，并与烟气混合。
本实施例中，该脱硫废水模块5通过设置废水浓缩罐55，使得在脱硫废水进入烟气通道6与烟气混合前，首先进行浓缩，从而减小脱硫废水的喷入量，缓解其与烟气混合时对烟气温度降低的程度。另外，该空气压缩机51用于将脱硫废水雾化，提高其与烟气的接触面积，从而增大换热效率。
进一步地，上述废水浓缩罐55浓缩时，将目标脱硫废水与高温烟气同时通入废水浓缩罐55内，使得脱硫废水利用高温烟气的余热进行浓缩，同时，通过改变脱硫废水喷入量、喷入方式、高温烟气量、烟气温度、混合方式等实验条件，观察废水浓缩罐55内的蒸发情况和结垢现象，为脱硫废水利用烟气余热进行浓缩提供基础实验数据。
以上各实施例中，烟气通道6内设置有流体均布装置7，上述SO3生成模块3、氨气生成模块4和脱硫废水模块5均与该流体均布装置7连通。
具体为：当SO3生成模块3工作时，SO3进入该流体均布装置7内，同时，烟气经过该流体均布装置7，SO3和烟气在该流体均布装置7内混合均匀后进入除尘器1，同理，该流体均布装置7还能够将氨气与烟气、脱硫废水与烟气混合均匀。
本实施例中，通过设置流体均布装置7，提高烟气与SO3、氨气及脱落废水混合的均匀性，从而提高除尘器1的脱SO3效率、脱硝除尘效率及脱汞效率。
另一方面，如图1所示，烟气通道6包括第一进口烟道61和第二进口烟道62两个分支烟道，且二者分别设有第一挡板611和第二挡板621，分别用于封堵或导通第一进口烟道61与烟气管道6和第二进口烟道62与烟气通道6。
本实施例中，上述两进口烟道可分别连接锅炉内不同位置的烟道，使得进入烟气通道6内的烟气具有不同的温度，从而使得该实验系统能够对不同温度的烟气进行测试。
另外，通过旋转上述第一挡板611与第二挡板621，能够改变第一进口烟道61与第二进口烟道62的开度，从而改变通入的烟气量和烟气流速，使其满足实验要求。
以上对本发明所提供的一种脱除多污染物的多功能实验系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种脱除多污染物的多功能实验系统，用于测试除尘器(1)的除尘效率，及脱硝效率、脱SO3效率、脱汞效率中的至少一者，其特征在于，所述多功能实验系统包括连接于除尘器(1)进气口(11)的烟气通道(6)，还包括目标物混合模块，用于在烟气中加入氨气、硫氧化物和吸附剂三者中的至少一者，以测试对应的氨气含量对除尘器(1)脱硝效率的影响、硫氧化物含量对除尘器(1)脱汞效率的影响、吸附剂对除尘器(1)脱汞效率及脱SO3效率的影响。
2.根据权利要求1所述的多功能实验系统，其特征在于，所述目标物混合模块包括：
吸附剂喷射模块(2)，用于将预定含量的吸附剂通入除尘器(1)中；
SO3生成模块(3)，用于在烟气中加入预定含量的SO3；
氨气生成模块(4)，用于在烟气中加入预定含量的氨气。
3.根据权利要求2所述的多功能实验系统，其特征在于，所述吸附剂喷射模块(2)包括相互连通的给料机(23)和截止阀(25)，所述给料机(23)用于将预定含量的吸附剂通入吸附剂喷射模块管道内，所述截止阀(25)用于控制所述吸附剂喷射模块(2)开启或关闭；
所述吸附剂喷射模块管道与除尘器(1)连通，并能够将吸附剂通入除尘器(1)的除尘区(14)。
4.根据权利要求3所述的多功能实验系统，其特征在于，所述吸附剂喷射模块管道还设有风机(21)和加热器(22)，以便经所述加热器(22)加热的空气与吸附剂混合后进入除尘器(1)内。
5.根据权利要求3所述的多功能实验系统，其特征在于，还包括脱硫废水模块(5)，用于将预定含量的脱硫废水通入所述烟气通道(6)内与烟气混合，以测试脱硫废水对除尘器(1)脱汞效率的影响。
6.根据权利要求5所述的多功能实验系统，其特征在于，所述脱硫废水模块(5)包括废水浓缩罐(55)，用于浓缩脱硫废水，还包括空气压缩机(51)，以使浓缩后的脱硫废水经所述空气压缩机(51)雾化后与烟气混合。
7.根据权利要求2-6中任一项所述的多功能实验系统，其特征在于，所述SO3生成模块(3)包括相互连通的液态硫磺储罐(31)、硫磺泵(32)、燃硫器(33)和催化剂罐(34)，用于将液态硫磺转化为SO3，并通入所述烟气通道(6)与烟气混合。
8.根据权利要求2-6中任一项所述的多功能实验系统，其特征在于，所述氨气生产模块(4)包括相互连通的液氨储罐(41)、氨泵(42)、液氨蒸发器(43)和氨气缓冲罐(44)，用于将液氨转化为氨气，并通入所述烟气通道(6)与烟气混合。
9.根据权利要求5或6所述的多功能实验系统，其特征在于，所述烟气通道(6)内设置有流体均布装置(7)，所述SO3生成模块(3)、所述氨气生成模块(4)和所述脱硫废水模块(5)均与所述流体均布装置(7)连通。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的多功能实验系统，其特征在于，所述烟气通道(6)包括第一进口烟道(61)和第二进口烟道(62)两个分支烟道，所述第一进口烟道(61)内设有第一挡板(611)，以封堵或导通所述第一进口烟道(61)与所述烟气通道(6)，所述第二进口烟道(62)设有第二挡板(621)，以封堵或导通所述第二进口烟道(62)与所述烟气通道(6)。
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