CN107290273B - 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 (8)
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;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;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。
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。
3.如权利要求2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。
4.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。
5.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。
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。
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)顶端设置有振动风机(23)。
8.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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