CN107290273A - 一种湿法脱硫烟囱仿真试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于火力发电烟气无害化处理研究领域，涉及一种湿法脱硫烟囱仿真试验装置。包括排烟装置、气流装置、喷淋装置、废气收集装置、冷凝液收集装置和中控系统；所述排烟装置包括内衬防腐材料的水平烟道和垂直烟道，所述垂直烟道垂直设置于水平烟道的末端，用于模拟实际烟囱；所述气流装置设置于水平烟道的起始端，包括气流箱，所述气流箱用于产生硫的氧化物气体，并与空气混合形成模拟气流向排烟装置输送；本发明的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，结构简单，可以模拟发电厂的燃煤烟气经过湿法脱硫后的烟气特征，用于烟囱内衬防腐材料的仿真腐蚀试验研究，同时也可用作燃煤烟气引起的环境问题研究，包括气污染、水污染、重金属污染等。
Description
技术领域
本发明属于火力发电烟气无害化处理研究领域，涉及一种湿法脱硫烟囱仿真试验装置。
背景技术
电厂烟气的湿法脱硫工艺，显著改变了烟囱内温湿度以及介质条件。经过FGD湿法脱硫之后，烟气中大约90％～99％的SO2被从烟气中脱除，但是由于在脱硫后的烟气中引入了大量的水分，并且将烟气温度降至50℃左右。这种工况下的烟囱内壁产生冷凝水，因此称为“湿烟囱”。湿烟囱存在烟雨下洗和烟囱排烟筒内衬腐蚀两个技术难题，前者来自环境保护限制，后者来自高烟囱安全耐久性要求。这两个问题解决不好，可能在环境评估或安全生产方面火电厂项目无法验收投运。所以国内外对这两个问题都在进行深入的研究和实践。
由于试验条件受限等原因，通常对于烟囱内衬防腐材料的腐蚀试验研究，都是针对较小的试块开展的，其试验结果比较难反映真实工程中材料大面积应用的实际情况；并且试验也大多是采用某种单一的腐蚀介质进行的，与实际工程的腐蚀条件并不相符。
考虑到上述材料小试块试验具有局限性，对于烟囱内衬材料防腐及烟囱雨等问题的研究，研究人员不得不到各运行中或检修中的烟囱去实地开展研究工作。这种方法费用高、不方便、不安全；另外不同工程的烟囱运行条件不同，所以收集到的数据很难进行对比分析，因此基于这些数据的理论研究价值低、说服力差。
发明内容
针对以上不足，本发明的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，可以模拟发电厂的燃煤烟气经过湿法脱硫后的烟气特征(流速、压力等)，用于烟囱内衬防腐材料的仿真腐蚀试验研究，同时也可用作燃煤烟气引起的环境问题研究，包括气污染、水污染、重金属污染等。
本发明的技术方案为：
一种湿法脱硫烟囱仿真试验装置，包括排烟装置、气流装置、喷淋装置、废气收集装置、冷凝液收集装置和中控系统；所述排烟装置包括内衬防腐材料的水平烟道和垂直烟道，所述垂直烟道垂直设置于水平烟道的末端，用于模拟实际烟囱；所述气流装置设置于水平烟道的起始端，包括气流箱，所述气流箱用于产生硫的氧化物气体，并与空气混合形成模拟气流向排烟装置输送；所述喷淋装置设置于水平烟道的靠近起始端的上方，包括罐体和喷淋管，所述罐体用于储存脱硫剂，所述喷淋管用于将脱硫剂向模拟气流喷洒，使模拟气流脱硫；所述废气收集装置设置于所述垂直烟道的上端，包括废气收集器，用于收集模拟气流脱硫后的产生的废气；所述冷凝液收集装置设置于所述垂直烟道的下端，包括管道相连的收集盘和收集罐，用于收集模拟气流脱硫后的产生的冷凝液；所述监控系统包括监控装置和控制器，所述监控装置为多个，分别设置于水平烟道和垂直烟道的内壁上，并与控制器相连，用于监控所设置部位的各项参数，并将监控结果传输到所述控制器，所述控制器用于接收并显示监控数据。
所述气流装置还包括风机，所述风机用于促使所述模拟气流在水平烟道和垂直烟道内流动。
所述监控装置包括流量计、温度计、压力计，所述控制器为PLC控制器。
所述控制器还与气流装置和喷淋装置相连，根据所述监控结果自动调节气流箱的模拟气流输送速度、风机的运转速度和喷淋管的喷淋速度，将烟道内气体流速、温度、压力控制在一定参数范围内。
所述参数范围为，气体流速为15m/s-30m/s，温度为40-50℃，压力为200kPa-1000kPa。
所述气流箱采用硫磺燃烧的方式制气，制得的气体为SO2和SO3。
所述垂直烟道高度与实际烟囱高度比为1∶40，所述垂直烟道和水平烟道直径与实际烟囱直径比为1∶3。
所述垂直烟道高度为5米，垂直烟道和水平烟道的直径为2米。
所述垂直烟道顶端设置有振动风机。
所述废气收集器与气流箱相连，将收集的废气返回到气流箱重新用于形成模拟气流。
本发明的技术方案具有以下优点：
1.优良的腐蚀研究平台：燃煤烟气湿化后，形成酸性冷凝液，对于排烟筒材料的腐蚀非常严重。我国已经发生多起排烟筒被腐蚀后，强度劣化导致倒塌的事故。对于排烟筒的防腐蚀技术研究，我国也形成了热潮，各种技术方法纷纷涌现，但是大多数的实际效果一般。要么成本高昂、要么效果不好，甚至成本高效果还不好。主要问题在于大多数研究者和生产者过多的重视腐蚀中的化学问题，而忽视了腐蚀中的物理问题。烟筒的复杂工况是导致大多数防腐措施失效的直接原因。而本模拟装置可以提供较为直接的防腐可靠性检验，是一个优良的腐蚀研究平台。可进行各类湿烟囱相关防腐系统试验研究。
2.多用途：所述模拟装置主要用于烟囱内衬防腐材料的仿真腐蚀试验研究，同时也可用作燃煤烟气引起的环境问题研究，包括气污染、水污染、重金属污染等。
3.可行性、便捷性、经济性：所述仿真装置经过微缩，既具有仿真性，又容易放置，使得仿真试验更加安全、便捷，也大大降低了试验费用。
4.装置灵活性：所述仿真装置中模拟气流可根据不同试验要求调配，烟囱内筒防腐内衬方案也根据试验要求更换，因此可以满足非常多的试验要求，具有灵活性。
附图说明
图1为本发明湿法脱硫烟囱仿真试验装置的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
图1是本发明的实施例。
参考图1，本发明的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，包括排烟装置、气流装置、喷淋装置、废气收集装置、冷凝液收集装置和中控系统。
所述排烟装置包括内衬防腐材料的水平烟道21和垂直烟道22，所述垂直烟道22垂直设置于水平烟道21的末端，用于模拟实际烟囱；垂直烟道22高度与实际烟囱高度比为1∶40，所述垂直烟道22和水平烟道21直径与实际烟囱直径比为1∶3。例如，普通烟囱实际高度为200米，直径为6米，则垂直烟道22高度为5米，垂直烟道22和水平烟道21的直径为2米。垂直烟道22顶端设置有振动风机23，振动风机23产生振动，模拟实际烟囱受风或地震时水平摆动或振动的工况，以产生更加真头的工况。
所述气流装置设置于水平烟道21的起始端，包括气流箱11和风机12，所述气流箱11用于产生硫的氧化物气体，并与空气混合形成模拟气流向排烟装置输送，气流箱11采用硫磺燃烧的方式制气，制得的气体为SO2和SO3，所述风机12用于促使所述模拟气流在水平烟道21和垂直烟道22内流动。模拟烟气即为模拟火力发电厂产生的含硫高温烟气。
所述喷淋装置设置于水平烟道21的靠近起始端的上方，包括罐体31和喷淋管32，所述罐体31用于储存脱硫剂，所述喷淋管32用于将脱硫剂向模拟气流喷洒，使模拟气流脱硫；脱硫剂可以使用与火力发电厂相同制剂，以更好地模仿脱硫后烟气的状况，一般为石灰石或石灰的浆液，经过脱硫后，高温烟气中大约90％～95％的SO2被从烟气中脱除，温度降至50±5℃左右
所述废气收集装置设置于所述垂直烟道22的上端，包括废气收集器41，用于收集模拟气流脱硫后的产生的废气；由于废气中仍然含有未及时脱除的SO2气体，为了避免排放到大气中造成环境污染，所述废气收集器41与气流箱11相连，将收集的废气返回到气流箱11重新用于形成模拟气流。
所述冷凝液收集装置设置于所述垂直烟道22的下端，包括管道相连的收集盘51和收集罐52，用于收集模拟气流脱硫后的产生的冷凝液，并计量冷凝液收集速度和效率。
所述监控系统包括监控装置61和控制器62，所述监控装置61为多个，包括流量计、温度计、压力计，分别设置于水平烟道21和垂直烟道22的内壁上，并与控制器62相连，用于监控所设置部位的各项参数，并将监控结果传输到所述控制器62，所述控制器62为PLC控制器，用于接收并显示监控数据。
此监控系统也可以设计为自动化监控系统，即控制器62还与气流装置和喷淋装置相连，根据所述监控结果自动调节气流箱11的模拟气流输送速度、风机12的运转速度和喷淋管32的喷淋速度，将烟道内气体流速、温度、压力控制在一定参数范围内。所述参数范围为，气体流速为15m/s-30m/s，温度为40-50℃，压力为200kPa-1000kPa。
当本发明的湿法脱硫烟囱仿真试验装置运行过一段时间后，可以测量烟道内衬的防腐材料厚度，以获知脱硫烟气对其腐蚀的程度和速度。烟道内衬的防腐材料可以根据需求设置或定期更换，以对比各种防腐材料被腐蚀的速率和程度。
以上公开的仅为本发明的实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，包括排烟装置、气流装置、喷淋装置、废气收集装置、冷凝液收集装置和中控系统；所述排烟装置包括内衬防腐材料的水平烟道(21)和垂直烟道(22)，所述垂直烟道(22)垂直设置于水平烟道(21)的末端，用于模拟实际烟囱；所述气流装置设置于水平烟道(21)的起始端，包括气流箱(11)，所述气流箱(11)用于产生硫的氧化物气体，并与空气混合形成模拟气流向排烟装置输送；所述喷淋装置设置于水平烟道(21)的靠近起始端的上方，包括罐体(31)和喷淋管(32)，所述罐体(31)用于储存脱硫剂，所述喷淋管(32)用于将脱硫剂向模拟气流喷洒，使模拟气流脱硫；所述废气收集装置设置于所述垂直烟道(22)的上端，包括废气收集器(41)，用于收集模拟气流脱硫后的产生的废气；所述冷凝液收集装置设置于所述垂直烟道(22)的下端，包括管道相连的收集盘(51)和收集罐(52)，用于收集模拟气流脱硫后的产生的冷凝液；所述监控系统包括监控装置(61)和控制器(62)，所述监控装置(61)为多个，分别设置于水平烟道(21)和垂直烟道(22)的内壁上，并与控制器(62)相连，用于监控所设置部位的各项参数，并将监控结果传输到所述控制器(62)，所述控制器(62)用于接收并显示监控数据。
2.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述气流装置还包括风机(12)，所述风机(12)用于促使所述模拟气流在水平烟道(21)和垂直烟道(22)内流动。
3.如权利要求3所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述监控装置(61)包括流量计、温度计、压力计，所述控制器(62)为PLC控制器。
4.如权利要求4所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述控制器(62)还与气流装置和喷淋装置相连，根据所述监控结果自动调节气流箱(11)的模拟气流输送速度、风机(12)的运转速度和喷淋管(32)的喷淋速度，将烟道内气体流速、温度、压力控制在一定参数范围内。
5.如权利要求5所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述参数范围为，气体流速为15m/s-30m/s，温度为40-50℃，压力为200kPa-1000kPa。
6.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述气流箱(11)采用硫磺燃烧的方式制气，制得的气体为SO2和SO3。
7.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述垂直烟道(22)高度与实际烟囱高度比为1∶40，所述垂直烟道(22)和水平烟道(21)直径与实际烟囱直径比为1∶3。
8.如权利要求8所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述垂直烟道(22)高度为5米，垂直烟道(22)和水平烟道(21)的直径为2米。
9.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述垂直烟道(22)顶端设置有振动风机(23)。
10.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述废气收集器(41)与气流箱(11)相连，将收集的废气返回到气流箱(11)重新用于形成模拟气流。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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