CN109387465A - 一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，该实验平台包括依次串联连接的混气罐、污染物脱除实验台和烟气分析及尾气处理单元，其中，混气罐周围连接若干通入多种模拟气体的管路，污染物脱除实验台包括并列设置的主路和旁路，主路内设置烟气污染物脱除装置，烟气分析及尾气处理单元包括烟气分析仪和尾气处理设备。本发明的污染物气流与不同组分的气体在混气罐中充分混合，可根据电厂实际运行数据模拟制备出最接近真实情况的模拟烟气，模拟烟气进入实验台进行污染物脱除实验，再通过烟气分析仪获取目标污染物的浓度，通过切换主路/旁路，进行简单计算，即可得到污染物脱除效率。
Description
技术领域
本发明涉及烟气污染物脱除技术领域，具体涉及一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台。
背景技术
火电厂排放大量尘粒，不仅本身污染环境，还会与二氧化硫、氧化氮等有害气体结合，加剧对环境的损害，其中尤以10微米以下飘尘对人体更为有害。煤中的可燃性硫在锅炉中高温燃烧，大部分氧化为二氧化硫，其中只有0.5～5％再氧化为三氧化硫。在大气中，在太阳光紫外线照射并有氧化氮存在时，可发生光化学反应而生成三氧化硫和硫酸酸雾，这些气体对人体和动、植物均非常有害。大气中二氧化硫是造成酸雨的主要原因。火电厂排放的氧化氮中主要是一氧化氮，占氧化氮总浓度的90％以上。二氧化氮刺激呼吸器官，能深入肺泡，对肺有明显损害。一氧化氮则会引起高铁血红蛋白症，并损害中枢神经。火电厂燃煤烟气汞排放占人为汞排放的1/3以上，汞会随大气进行传播，容易造成区域性乃至全球性污染，同时，汞具有剧毒性、持久性和生物累积效应，受到各国广泛关注。
为了达到燃煤烟气排放标准的要求，研究开发高效、低成本的烟气污染物脱除技术显得尤为必要。不同污染物的脱除机理，以及烟气中复杂的成分对污染物脱除的影响，仍有待深入研究。若在真实电厂烟道内做污染物脱除实验，则对电厂运行影响较大，且运行参数、煤种等的变化也会影响实验结果。鉴于在真实电厂进行实验相对比较困难，往往通过实验平台进行测试。
传统实验平台只能针对单一的污染物，而对于不同的烟气污染物，研究困难，切换麻烦。传统的实验平台无法模拟电厂的真实烟气，而多采用氮气或空气作为近似代替，其得到的实验结果无法为电厂污染物脱除领域提供理论支撑，传统的实验平台污染物脱除方式单一，烟气分析仪功能单一。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，该实验平台能够对污染物的脱除效率作出评价，并可根据实际情况与研究需要，灵活改变烟气中的组分，以及选择不同的污染物。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，该实验平台包括依次串联连接的混气罐、污染物脱除实验台和烟气分析及尾气处理单元，其中，所述混气罐周围连接若干通入多种模拟气体的管路，所述污染物脱除实验台包括并列设置的主路和旁路，所述主路内设置烟气污染物脱除装置，所述烟气分析及尾气处理单元包括烟气分析仪和尾气处理设备。混气罐将模拟气体进行混合，调配出与实际燃煤电厂烟气组分最接近的混合气体，污染物脱除实验台的主路内进行污染物气体的脱除，而旁路不进行任何处理，通过分析主路出口端气体组分，得到处理后气体组成，可采用浓度表示，脱除效率可用公式Y＝(X旁-X主)/X旁计算得到，其中X旁为某气体脱除前浓度，X主为某气体脱除后浓度，从而很方便的快速确定污染物脱除情况。
进一步地，所述混气罐周围连接二氧化硫管路、三氧化硫管路、一氧化氮管路、二氧化氮管路、氮气管路、氧气管路、二氧化碳管路或水蒸气管路。
进一步地，该实验平台的各管路上设有控制气体流通的阀门。
进一步地，所述混气罐的前端连接通入氮气流的管路，氮气流携带零价汞气体。
进一步地，所述旁路与主路之间通过三通阀连接。
进一步地，所述烟气污染物脱除装置为脱汞装置，采用光催化脱汞装置或热催化脱汞装置。
进一步地，所述光催化脱汞装置包括由透明石英玻璃材质制得的反应器以及设于反应器上方并发射紫外光的光源，所述反应器内装填光催化剂，所述反应器设置在主路内。
进一步地，所述热催化脱汞装置包括反应器以及设于反应器下方的热源，所述反应器内装填热催化剂，所述反应器设置在主路内。
进一步地，所述烟气分析及尾气处理单元通过多通阀设于污染物脱除实验台的后部，并根据需要并列设置多个。
进一步地，所述烟气分析仪采用VM-3000-德国MI测汞仪或LUMEX分析仪。
与现有实验平台相比，本发明的污染物气流与不同组分的气体在混气罐中充分混合，可根据电厂实际运行数据模拟制备出最接近真实情况的模拟烟气，模拟烟气进入实验台进行污染物脱除实验，再通过烟气分析仪获取目标污染物的浓度，通过切换主路/旁路，进行简单计算，即可得到污染物脱除效率。
本发明的有益效果在于：
1、根据电厂实际运行工况，进行模拟烟气的配备，得到的实验结果接近于真实情况，可为燃煤电厂烟气污染物控制领域提供强有力的理论支撑。
2、可根据研究需要，选择不同的目标污染物，并根据污染物的性质，选择不同的脱除方法，实现多功能的实验平台。
3、通过切换主路/旁路，分别测量其污染物浓度，经过简单的计算即可得出污染物的脱除效率。
4、本发明为实验室规模的工作平台，使得实验成本大大降低，且对环境的影响小。
5、本发明设计合理，初投资小，后期维护成本低，有利于大范围推广和实施。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明混气罐的结构示意图；
图3为本发明污染物脱除实验台的结构示意图；
图4为本发明烟气成分评价系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，参阅图1，该实验平台包括依次串联连接的混气罐1、污染物脱除实验台2、多通阀3、烟气分析仪331、尾气处理装置341。
参阅图2，混气罐1，其周围连接有二氧化硫管路101，三氧化硫管路102，一氧化氮管路103，二氧化氮管路104，氮气管路105，氧气管路106，二氧化碳管路107，水蒸气管路108。载有零价汞的氮气流，依次通过管路111，阀门121，管路112，进入混气罐1。在混气罐1中，各组分气体充分混合后，从管路113中流出，管路113与管路114之间设置阀门122。
参阅图3，污染物脱除实验台2，其设置有两种并列的烟气路径，主路和旁路。当主路运行时，关闭阀门223，打开阀门221、222，模拟烟气依次通过三通阀201，管路211，阀门221，管路212，反应器24，管路213，阀门222，管路214，三通阀202；当旁路运行时，打开阀门223，关闭阀门221、222，模拟烟气依次通过三通阀201，管路215，阀门223，管路216，三通阀202。通过切换主路、旁路，分别测量模拟烟气中的零价汞含量X主、X旁。根据公式，脱除效率Y＝(X旁-X主)/X旁,即可得到零价汞脱除效率。本实施例采取光催化技术氧化脱除模拟烟气中的零价汞。光源23发射的紫外光通过透明石英玻璃材质的反应器24，照射到光催化剂25上，模拟烟气流经光催化剂25，发生光催化反应。
参阅图4，在烟气成分评价阶段，模拟烟气通过管路310，进入多通阀3，随即流经管路311/312/313/314，阀门321/322/323/324，烟气分析仪331/332/333/334，尾气处理设备341/342/343/344，最终排空。本实施例以脱除烟气汞实验为例，烟气分析仪选择VM-3000-德国MI测汞仪。可根据研究需要并列设置其它烟气组分的分析通道。
实施例2
一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，参阅图1，该实验平台包括依次串联连接的混气罐1、污染物脱除实验台2、多通阀3、烟气分析仪331、尾气处理装置341。
参阅图2，混气罐1，其周围连接有二氧化硫管路101，三氧化硫管路102，一氧化氮管路103，二氧化氮管路104，氮气管路105，氧气管路106，二氧化碳管路107，水蒸气管路108。载有零价汞的氮气流，依次通过管路111，阀门121，管路112，进入混气罐1。在混气罐1中，各组分气体充分混合后，从管路113中流出。
参阅图3，污染物脱除实验台2，其设置有两种烟气路径，主路和旁路。当主路运行时，关闭阀门223，打开阀门221、222，模拟烟气依次通过三通阀201，管路211，阀门221，管路212，反应器24，管路213，阀门222，管路214，三通阀202；当旁路运行时，打开阀门223，关闭阀门221、222，模拟烟气依次通过三通阀201，管路215，阀门223，管路216，三通阀202。通过切换主路、旁路，分别测量模拟烟气中的零价汞含量X主、X旁。根据公式，脱除效率Y＝(X旁-X主)/X旁,即可得到零价汞脱除效率。本实施例采取热催化技术氧化脱除模拟烟气中的零价汞。热源26加热反应器24，提供热催化剂25反应所需温度。模拟烟气流经热催化剂25，发生热催化反应。
参阅图4，在烟气成分评价阶段，模拟烟气通过管路310，进入多通阀3，随即流经管路311，阀门321，烟气分析仪331，尾气处理设备341，最终排空。本实施例的烟气分析仪选择LUMEX分析仪。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，其特征在于，该实验平台包括依次串联连接的混气罐、污染物脱除实验台和烟气分析及尾气处理单元，其中，所述混气罐周围连接若干通入多种模拟气体的管路，所述污染物脱除实验台包括并列设置的主路和旁路，所述主路内设置烟气污染物脱除装置，所述烟气分析及尾气处理单元包括烟气分析仪和尾气处理设备。
2.根据权利要求1所述的一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，其特征在于，所述混气罐周围连接二氧化硫管路、三氧化硫管路、一氧化氮管路、二氧化氮管路、氮气管路、氧气管路、二氧化碳管路或水蒸气管路。
3.根据权利要求1所述的一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，其特征在于，该实验平台的各管路上设有控制气体流通的阀门。
4.根据权利要求1所述的一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，其特征在于，所述混气罐的前端连接通入氮气流的管路，氮气流携带零价汞气体。
5.根据权利要求1所述的一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，其特征在于，所述旁路与主路之间通过三通阀连接。
6.根据权利要求1所述的一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，其特征在于，所述烟气污染物脱除装置可为脱汞装置，可采用光催化脱汞装置或热催化脱汞装置。
7.根据权利要求6所述的一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，其特征在于，所述光催化脱汞装置包括由透明石英玻璃材质制得的反应器以及设于反应器上方并发射紫外光的光源，所述反应器内装填光催化剂，所述反应器设置在主路内。
8.根据权利要求6所述的一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，其特征在于，所述热催化脱汞装置包括反应器以及设于反应器下方的热源，所述反应器内装填热催化剂，所述反应器设置在主路内。
9.根据权利要求1所述的一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，其特征在于，所述烟气分析及尾气处理单元通过多通阀设于污染物脱除实验台的后部，并根据需要并列设置多个。
10.根据权利要求1所述的一种模拟燃煤电厂烟气污染物脱除的实验平台，其特征在于，所述烟气分析仪可采用VM-3000-德国MI测汞仪或LUMEX分析仪。
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