CN106990026A - 一种用于烟气酸露点检测和灰团聚特性研究的实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于烟气酸露点检测和灰团聚特性研究的实验装置，属于能源与动力技术领域。本发明主要解决现有技术存在的模拟不准确、测试的连续性与稳定性低、易造成二次扬尘等技术问题。本发明的技术方案为：一种用于烟气酸露点检测和灰团聚特性研究的实验装置，其中：包括实验台架以及设在实验台架上的烟气制备系统、冷却换热装置、除尘收集系统、控制系统、引风机和三通阀；所述烟气制备系统的出气口与除尘收集系统的入口连接，所述除尘收集系统的出口与引风机的入口连接，所述引风机出口与三通阀的一个水平接口连接，所述三通阀的另一个水平接口与烟气制备系统的入口连接，所述三通阀的垂直接口与外界连接。
Description
技术领域
本发明属于能源与动力技术领域，特别涉及一种用于烟气酸露点检测和灰团聚特性研究的实验装置。
背景技术
锅炉在使用过程中，烟气将大量的热量带入大气，不仅浪费了大量的能源，并且污染了环境。通过对锅炉尾部受热面进行改造，可降低排烟温度、实现节能减排。但是，烟温的降低会对设备造成积灰和腐蚀，导致换热器换热性能和安全性能恶化。由于积灰的影响，使得理论计算的烟气酸露点要高于工程酸露点。因此，准确测定工程酸露点，掌握低温腐蚀与积灰的耦合机理，在工程实践中具有重要的现实意义。
专利201310298139.4公开了“一种用于确定锅炉烟气工程酸露点的装置”，其通过计算和观察换热系数来获得工程酸露点。但是，该装置采用单管方式测量，不能很好的模拟实际换热管束；采用补给水的方式对回水进行冷却，使测试过程中用水量过大，对水源的选取依赖性大，并且测试的连续性与稳定性较低；不能模拟多种烟气组分，进而对含酸灰粒进行沉积机理研究。
专利CN201610672052.2公开了“一种带有进口气流分布板的电除尘器”，其壳体的一端是气流进口，壳体的另一端是气流出口，壳体的底部设有出灰口，所述进口气流分布板上设有均匀分布的导向层，使气流分布均匀，提高除尘效率。但是，灰斗下部取灰时，易漏气，形成逆气流，使除去的粉尘返回气流流动，形成二次扬尘，降低除尘器的除尘效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于烟气酸露点检测和灰团聚特性研究的实验装置，其中：包括实验台架以及设在实验台架上的烟气制备系统、冷却换热装置、除尘收集系统、控制系统、引风机和三通阀；
所述烟气制备系统的出气口与除尘收集系统的入口连接，所述除尘收集系统的出口与引风机的入口连接，所述引风机出口与三通阀的一个水平接口连接，所述三通阀的另一个水平接口与烟气制备系统的入口连接，所述三通阀的垂直接口与外界连接；
所述控制系统与烟气制备系统、冷却换热装置、除尘收集系统、引风机和三通阀门之间电气连接。
进一步，所述烟气制备系统沿气流输送方向设置烟气混合段、生成段和测试段；
所述烟气混合段包括混气罐、N2集气瓶、O2集气瓶、CO2集气瓶、SO3集气瓶和控制箱，所述混气罐与N2集气瓶、O2集气瓶、CO2集气瓶和SO3集气瓶连接，所述混气罐与N2集气瓶、O2集气瓶、CO2集气瓶和SO3集气瓶之间均设有隔断阀、调节阀和转子流量计，所述转子流量计与控制箱连接，所述混气罐顶面设有压力控制阀和安全阀，所述混气罐内腔设有电加热棒，所述混气罐出口与生成段进气口连接；
所述生成段壳体上沿气流输送方向依次设有灰样口、第一微细雾化喷嘴、第二微细雾化喷嘴和烟气分析仪，所述灰样口上方设有灰样仓，所述灰样口与灰样仓之间设有第一蠕动泵，所述灰样仓出口与第一蠕动泵入口连接，所述第一蠕动泵出口与灰样口连接；所述第一微细雾化喷嘴上方设有稀硫酸溶液储备箱，所述第一微细雾化喷嘴和稀硫酸溶液储备箱之间设有第二蠕动泵，所述稀硫酸溶液储备箱与第二蠕动泵入口连接，所述第二蠕动泵出口与第一微细雾化喷嘴连接；所述第二微细雾化喷嘴上方设有软化水水箱，所述第二微细雾化喷嘴和软化水水箱之间设有第三蠕动泵，所述软化水水箱与第三蠕动泵入口连接，所述第三蠕动泵出口与第二微细雾化喷嘴连接，所述生成段出气口与测试段进气口连接；
所述测试段壳体内腔中设有换热管束、探头与电极，所述换热管束外壁敷设漆包线绕组，所述换热管束管壁通过探头与电极连接；所述换热管束与冷却换热装置连接。
进一步，所述冷却换热装置包括回水阀、常压水箱、放水阀、冷却水泵、换热系统流量计、换热系统流量控制阀、潜水泵、冷水机、补充水管、常压水箱补充水阀和冷水机进水阀，所述换热管束的出水口与回水阀的入口连接，回水阀的出口与常压水箱一个入水口连接，常压水箱的另一个入水口通过常压水箱补充水阀与补充水管连接，常压水箱的一个出水口与放水阀连接，常压水箱的另一个出水口与冷却水泵的入口连接，冷却水泵的出口与换热系统流量计的入口连接，换热系统流量计的出口与换热系统流量控制阀的入口连接，换热系统流量控制阀的出口与换热管束的进水口连接；所述冷水机与常压水箱并联设置，所述冷水机一个进水口与冷水机进水阀出口连接，冷水机进水阀入口与补充水管连接，所述冷水机另一个进水口与潜水泵连接，所述冷水机出水口与冷却水泵的入口连接。
进一步，所述除尘收集系统包括烟气入口管道、电除尘器主体、烟气出口管道、除尘收集系统引风机和过滤装置；
所述烟气入口管道的出烟口与除尘器主体进烟口连接，除尘器主体出烟口与烟气出口管道进烟口连接，烟气出口管道出烟口与除尘收集系统引风机进风口连接，除尘收集系统引风机出风口与过滤装置进风口连接，过滤装置出风口与引风机入口连接；
所述除尘器主体包括除尘腔体、灰斗、锁气装置和两组电集尘装置，所述两组电集尘装置设在除尘腔体内，所述灰斗设在除尘腔体下方，所述锁气装置设在灰斗下端出口处，进口气流分布板设在进烟口与除尘腔体之间，出口气流分布板设在出烟口与除尘腔体之间；
所述电集尘装置包括集尘极、放电极和振打清灰装置，所述振打清灰装置设在除尘腔体顶部，所述集尘极沿气体流动方向平行设在除尘腔体内，所述放电极均匀设在各集尘极之间，所述集尘极的上端和放电极的上端分别与振打清灰装置连接，除尘腔体被集尘极、放电极分隔为多个平行布置的烟气通道。
进一步，所述灰斗为漏斗形；所述集尘极为矩形不锈钢板；所述放电极为针刺形高强镍镉合金棒；所述过滤装置为由合成纤维材料制成的布袋式过滤装置。
本发明换热器采用多管布置，可真实的模拟实际换热管束；采用冷水机来控制冷却水温度，向冷却换热装置内提供温度恒定的冷却水，测试连续性好；采用烟气制备系统，试验时可在稳定工况下模拟烟气组分；烟气含酸量、含湿量、粉尘浓度均可调，有除尘收集系统，可在不同工况下对含酸灰粒进行团聚机理研究。
与现有技术相比，本发明具有设备结构简单、模拟环境稳定、控制稳定、操作灵活等优点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中烟气制备系统结构示意图；
图3是本发明中冷却换热装置结构示意图；
图4是本发明中除尘收集系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1至图4所示，本实施例中的一种用于烟气酸露点检测和灰团聚特性研究的实验装置，其中：包括实验台架8以及设在实验台架上的烟气制备系统1、冷却换热装置2、除尘收集系统3、控制系统4、引风机6和三通阀7；
所述烟气制备系统1的出气口与除尘收集系统3的入口连接，所述除尘收集系统3的出口与引风机6的入口连接，所述引风机6出口与三通阀7的一个水平接口连接，所述三通阀7的另一个水平接口与烟气制备系统1的入口连接，所述三通阀7的垂直接口与外界连接；
所述控制系统4与烟气制备系统1、冷却换热装置2、除尘收集系统3、引风机6和三通阀门7之间电气连接。
进一步，所述烟气制备系统1沿气流输送方向设置烟气混合段1-1、生成段1-2和测试段1-3；
所述烟气混合段1-1包括混气罐1-4、N2集气瓶1-6、O2集气瓶1-7、CO2集气瓶1-8、SO3集气瓶1-9和控制箱1-13，所述混气罐1-4与N2集气瓶1-6、O2集气瓶1-7、CO2集气瓶1-8和SO3集气瓶1-9连接，所述混气罐1-4与N2集气瓶1-6、O2集气瓶1-7、CO2集气瓶1-8和SO3集气瓶1-9之间均设有隔断阀1-26、调节阀1-27和转子流量计1-10，所述转子流量计1-10与控制箱1-13连接，所述混气罐1-4顶面设有压力控制阀1-11和安全阀1-12，所述混气罐1-4内腔设有电加热棒1-5，所述混气罐1-4出口与生成段1-2进气口连接；
所述生成段1-2壳体上沿气流输送方向依次设有灰样口1-28、第一微细雾化喷嘴1-20、第二微细雾化喷嘴1-21和烟气分析仪1-22，所述灰样口1-28上方设有灰样仓1-15，所述灰样口与灰样仓之间设有第一蠕动泵1-14，所述灰样仓1-15出口与第一蠕动泵1-14入口连接，所述第一蠕动泵1-14出口与灰样口1-28连接；所述第一微细雾化喷嘴1-20上方设有稀硫酸溶液储备箱1-16，所述第一微细雾化喷嘴1-20和稀硫酸溶液储备箱1-16之间设有第二蠕动泵1-17，所述稀硫酸溶液储备箱1-16与第二蠕动泵1-17入口连接，所述第二蠕动泵1-17出口与第一微细雾化喷嘴1-20连接；所述第二微细雾化喷嘴1-21上方设有软化水水箱1-18，所述第二微细雾化喷嘴1-21和软化水水箱1-18之间设有第三蠕动泵1-19，所述软化水水箱1-18与第三蠕动泵1-19入口连接，所述第三蠕动泵1-19出口与第二微细雾化喷嘴1-21连接，所述生成段1-2出气口与测试段1-3进气口连接；
所述测试段1-3壳体内腔中设有换热管束1-23、探头1-24与电极1-25，所述换热管束1-23外壁敷设漆包线绕组，所述换热管束1-23管壁通过探头1-24与电极1-25连接；所述换热管束1-23与冷却换热装置2连接。
进一步，所述冷却换热装置2包括回水阀2-1、常压水箱2-2、放水阀2-3、冷却水泵2-4、换热系统流量计2-5、换热系统流量控制阀2-6、潜水泵2-7、冷水机2-8、补充水管2-9、常压水箱补充水阀2-10和冷水机进水阀2-11，所述换热管束1-23的出水口与回水阀2-1的入口连接，回水阀2-1的出口与常压水箱2-2一个入水口连接，常压水箱2-2的另一个入水口通过常压水箱补充水阀2-10与补充水管2-9连接，常压水箱2-1的一个出水口与放水阀2-3连接，常压水箱2-1的另一个出水口与冷却水泵2-4的入口连接，冷却水泵2-4的出口与换热系统流量计2-5的入口连接，换热系统流量计2-5的出口与换热系统流量控制阀2-6的入口连接，换热系统流量控制阀2-6的出口与换热管束1-23的进水口连接；所述冷水机2-8与常压水箱2-2并联设置，所述冷水机2-8一个进水口与冷水机进水阀2-11出口连接，冷水机进水阀2-11入口与补充水管2-9连接，所述冷水机2-8另一个进水口与潜水泵2-7连接，所述冷水机2-8出水口与冷却水泵2-4的入口连接。
进一步，所述除尘收集系统3包括烟气入口管道3-1、电除尘器主体3-15、烟气出口管道3-10、除尘收集系统引风机3-13和过滤装置3-14；
所述烟气入口管道3-1的出烟口与除尘器主体3-15进烟口3-7连接，除尘器主体3-15出烟口3-8与烟气出口管道3-10进烟口连接，烟气出口管道3-10出烟口与除尘收集系统引风机3-13进风口连接，除尘收集系统引风机3-13出风口与过滤装置3-14进风口连接，过滤装置3-14出风口与引风机6入口连接；
所述除尘器主体3-15包括除尘腔体3-9、灰斗3-11、锁气装置3-12和两组电集尘装置3-16，所述两组电集尘装置3-16设在除尘腔体3-9内，所述灰斗3-11设在除尘腔体3-9下方，所述锁气装置3-12设在灰斗3-11下端出口处，进口气流分布板3-2设在进烟口3-7与除尘腔体3-9之间，出口气流分布板3-6设在出烟口3-8与除尘腔体3-9之间；
所述电集尘装置3-16包括集尘极3-3、放电极3-4和振打清灰装置3-5，所述振打清灰装置3-5设在除尘腔体3-9顶部，所述集尘极3-3沿气体流动方向平行设在除尘腔体3-9内，所述放电极3-4均匀设在各集尘极3-3之间，所述集尘极3-3的上端和放电极3-4的上端分别与振打清灰装置3-5连接，除尘腔体3-9被集尘极3-3、放电极3-4分隔为多个平行布置的烟气通道。
进一步，所述灰斗3-11为漏斗形；所述集尘极3-3为矩形不锈钢板；所述放电极3-4为针刺形高强镍镉合金棒；所述过滤装置3-14为由合成纤维材料制成的布袋式过滤装置。
本发明的工作过程：
首先，开启引风机6和除尘收集系统引风机3-13，在烟气制备系统1中的混气罐1-4中将N2集气瓶1-6、O2集气瓶1-7、CO2集气瓶1-8和SO3集气瓶1-9中的气体按比例进行混合，并通过电加热棒1-5加热至所需温度后进入生成段1-2；设在生成段1-2壳体上的灰样口1-28喷入灰样模拟烟气含灰量，第一微细雾化喷嘴1-20喷入稀硫酸溶液模拟烟气的含酸量，第二微细雾化喷嘴1-21喷入雾化水，满足CO2和SO3转化过程中烟气湿度的要求；在测试段1-3壳体内通过换热管束1-23外壁敷设漆包线绕组、探头1-24和电极1-25对模拟的烟气进行检测，当管壁有酸液沉积，会有电流信号显示，测得酸露点；当需要降低烟气温度时，打开冷却换热装置2，通过调节水流量调节恒温冷却水水温需要值。
试验结束后，依次关闭烟气制备系统1、电加热棒1-5，保持引风机6继续运行；待温度降低到50℃以下后，关闭引风机6，引风机6稳定停止后收集布袋除尘中灰样，完成单次实验。
本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。
Claims (5)
1.一种用于烟气酸露点检测和灰团聚特性研究的实验装置，其特征在于：包括实验台架(8)以及设在实验台架上的烟气制备系统(1)、冷却换热装置(2)、除尘收集系统(3)、控制系统(4)、引风机(6)和三通阀(7)；
所述烟气制备系统(1)的出气口与除尘收集系统(3)的入口连接，所述除尘收集系统(3)的出口与引风机(6)的入口连接，所述引风机(6)出口与三通阀(7)的一个水平接口连接，所述三通阀(7)的另一个水平接口与烟气制备系统(1)的入口连接，所述三通阀(7)的垂直接口与外界连接；
所述控制系统(4)与烟气制备系统(1)、冷却换热装置(2)、除尘收集系统(3)、引风机(6)和三通阀门(7)之间电气连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于烟气酸露点检测和灰团聚特性研究的实验装置，其特征在于：所述烟气制备系统(1)沿气流输送方向设置烟气混合段(1-1)、生成段(1-2)和测试段(1-3)；
所述烟气混合段(1-1)包括混气罐(1-4)、N2集气瓶(1-6)、O2集气瓶(1-7)、CO2集气瓶(1-8)、SO3集气瓶(1-9)和控制箱(1-13)，所述混气罐(1-4)与N2集气瓶(1-6)、O2集气瓶(1-7)、CO2集气瓶(1-8)和SO3集气瓶(1-9)连接，所述混气罐(1-4)与N2集气瓶(1-6)、O2集气瓶(1-7)、CO2集气瓶(1-8)和SO3集气瓶(1-9)之间均设有隔断阀(1-26)、调节阀(1-27)和转子流量计(1-10)，所述转子流量计(1-10)与控制箱(1-13)连接，所述混气罐(1-4)顶面设有压力控制阀(1-11)和安全阀(1-12)，所述混气罐(1-4)内腔设有电加热棒(1-5)，所述混气罐(1-4)出口与生成段(1-2)进气口连接；
所述生成段(1-2)壳体上沿气流输送方向依次设有灰样口(1-28)、第一微细雾化喷嘴(1-20)、第二微细雾化喷嘴(1-21)和烟气分析仪(1-22)，所述灰样口(1-28)上方设有灰样仓(1-15)，所述灰样口与灰样仓之间设有第一蠕动泵(1-14)，所述灰样仓(1-15)出口与第一蠕动泵(1-14)入口连接，所述第一蠕动泵(1-14)出口与灰样口(1-28)连接；所述第一微细雾化喷嘴(1-20)上方设有稀硫酸溶液储备箱(1-16)，所述第一微细雾化喷嘴(1-20)和稀硫酸溶液储备箱(1-16)之间设有第二蠕动泵(1-17)，所述稀硫酸溶液储备箱(1-16)与第二蠕动泵(1-17)入口连接，所述第二蠕动泵(1-17)出口与第一微细雾化喷嘴(1-20)连接；所述第二微细雾化喷嘴(1-21)上方设有软化水水箱(1-18)，所述第二微细雾化喷嘴(1-21)和软化水水箱(1-18)之间设有第三蠕动泵(1-19)，所述软化水水箱(1-18)与第三蠕动泵(1-19)入口连接，所述第三蠕动泵(1-19)出口与第二微细雾化喷嘴(1-21)连接，所述生成段(1-2)出气口与测试段(1-3)进气口连接；
所述测试段(1-3)壳体内腔中设有换热管束(1-23)、探头(1-24)与电极(1-25)，所述换热管束(1-23)外壁敷设漆包线绕组，所述换热管束(1-23)管壁通过探头(1-24)与电极(1-25)连接；所述换热管束(1-23)与冷却换热装置(2)连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于烟气酸露点检测和灰团聚特性研究的实验装置，其特征在于：所述冷却换热装置(2)包括回水阀(2-1)、常压水箱(2-2)、放水阀(2-3)、冷却水泵(2-4)、换热系统流量计(2-5)、换热系统流量控制阀(2-6)、潜水泵(2-7)、冷水机(2-8)、补充水管(2-9)、常压水箱补充水阀(2-10)和冷水机进水阀(2-11)，所述换热管束(1-23)的出水口与回水阀(2-1)的入口连接，回水阀(2-1)的出口与常压水箱(2-2)一个入水口连接，常压水箱(2-2)的另一个入水口通过常压水箱补充水阀(2-10)与补充水管(2-9)连接，常压水箱(2-1)的一个出水口与放水阀(2-3)连接，常压水箱(2-1)的另一个出水口与冷却水泵(2-4)的入口连接，冷却水泵(2-4)的出口与换热系统流量计(2-5)的入口连接，换热系统流量计(2-5)的出口与换热系统流量控制阀(2-6)的入口连接，换热系统流量控制阀(2-6)的出口与换热管束(1-23)的进水口连接；所述冷水机(2-8)与常压水箱(2-2)并联设置，所述冷水机(2-8)一个进水口与冷水机进水阀(2-11)出口连接，冷水机进水阀(2-11)入口与补充水管(2-9)连接，所述冷水机(2-8)另一个进水口与潜水泵(2-7)连接，所述冷水机(2-8)出水口与冷却水泵(2-4)的入口连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于烟气酸露点检测和灰团聚特性研究的实验装置，其特征在于：所述除尘收集系统(3)包括烟气入口管道(3-1)、电除尘器主体(3-15)、烟气出口管道(3-10)、除尘收集系统引风机(3-13)和过滤装置(3-14)；
所述烟气入口管道(3-1)的出烟口与除尘器主体(3-15)进烟口(3-7)连接，除尘器主体(3-15)出烟口(3-8)与烟气出口管道(3-10)进烟口连接，烟气出口管道(3-10)出烟口与除尘收集系统引风机(3-13)进风口连接，除尘收集系统引风机(3-13)出风口与过滤装置(3-14)进风口连接，过滤装置(3-14)出风口与引风机(6)入口连接；
所述除尘器主体(3-15)包括除尘腔体(3-9)、灰斗(3-11)、锁气装置(3-12)和两组电集尘装置(3-16)，所述两组电集尘装置(3-16)设在除尘腔体(3-9)内，所述灰斗(3-11)设在除尘腔体(3-9)下方，所述锁气装置(3-12)设在灰斗(3-11)下端出口处，进口气流分布板(3-2)设在进烟口(3-7)与除尘腔体(3-9)之间，出口气流分布板(3-6)设在出烟口(3-8)与除尘腔体(3-9)之间；
所述电集尘装置(3-16)包括集尘极(3-3)、放电极(3-4)和振打清灰装置(3-5)，所述振打清灰装置(3-5)设在除尘腔体(3-9)顶部，所述集尘极(3-3)沿气体流动方向平行设在除尘腔体(3-9)内，所述放电极(3-4)均匀设在各集尘极(3-3)之间，所述集尘极(3-3)的上端和放电极(3-4)的上端分别与振打清灰装置(3-5)连接，除尘腔体(3-9)被集尘极(3-3)、放电极(3-4)分隔为多个平行布置的烟气通道。
5.根据权利要求4所述的一种用于烟气酸露点检测和灰团聚特性研究的实验装置，其特征在于：所述灰斗(3-11)为漏斗形；所述集尘极(3-3)为矩形不锈钢板；所述放电极(3-4)为针刺形高强镍镉合金棒；所述过滤装置(3-14)为由合成纤维材料制成的布袋式过滤装置。
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