CN110404378B

CN110404378B - 一种多功能烟气so3脱除试验装置及其工作方法

Info

Publication number: CN110404378B
Application number: CN201910629509.5A
Authority: CN
Inventors: 刘秀如; 孙漪清; 薛方明; 苏靖程; 陈锋; 屈江江
Original assignee: Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd
Current assignee: Huadian Electric Power Research Institute Co Ltd
Priority date: 2019-07-12
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2023-07-07
Anticipated expiration: 2039-07-12
Also published as: CN110404378A

Abstract

本发明公开了一种多功能烟气SO₃脱除试验装置，包括锅炉和SO₃发生器，锅炉的一侧固定连接有出烟管道，出烟管道的一端固定连接有省煤器，省煤器的一侧固定连接有第一管道，第一管道的一端固定连接有SCR脱硝装置，SCR脱硝装置的一侧固定连接有第二管道，第二管道的一侧固定连接有空预器，空预器的一侧固定连接有第三管道。该多功能烟气SO₃脱除试验装置，可以进行吸附剂喷射及流场分析，符合烟气SO₃脱除关键设备放大准则，待处理的烟气是电厂实际运行烟气，烟气成分更加复杂，相对于实验室的理想状况，本发明的研究结果更真实，更符合实际情况，为将来工业化放大提供基础数据，加快烟气SO₃脱除的工业化示范推广与应用的步伐。

Description

一种多功能烟气SO3脱除试验装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及SO₃脱除试验装置，具体为一种多功能烟气SO₃脱除试验装置。

背景技术

燃煤电厂SCR脱硝装置过量逃逸氨和烟气中的SO₃发生反应生成硫酸氢铵，导致空预器堵塞、除尘效率下降、催化剂受损等一系列问题，严重时影响机组运行，降低系统经济性和安全性，国内高校等科研机构先后开展了SO₃分析与脱除实验研究，但是基于实验室分析条件，多采用配气的方式模拟烟气，但是无法做到真实烟气成分，而且由于烟气中SO₃含量很小，采用碱性物质实现SO₃脱除的反应机理、影响因素、吸附剂喷入烟道后流场分布等研究不足，限制了SO₃脱除的工业化示范推广与应用，因此，与实际机组运行相结合的SO₃脱除实验平台的建设对该领域的研究具有重要意义，因此，提出了一种多功能烟气SO₃脱除试验装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种多功能烟气SO₃脱除试验装置及其工作方法，解决了现有SO₃分析与脱除实验研究中由于模拟烟气与真实烟气的差别，导致的碱性物质脱除SO₃的反应机理、影响因素、吸附剂喷入烟道后流场分布等研究不足，从而限制了SO₃脱除的工业化示范推广与应用的问题。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种多功能烟气SO3脱除试验装置，包括锅炉和SO₃发生器，其特征在于：所述锅炉的一侧固定连接有出烟管道，且出烟管道的一端固定连接有省煤器，所述省煤器的一侧固定连接有第一管道，所述第一管道的一端固定连接有SCR脱硝装置，所述SCR脱硝装置的一侧固定连接有第二管道，所述第二管道的一侧固定连接有空预器，所述空预器的一侧固定连接有第三管道，所述第三管道的一端固定连接有电除尘器，所述电除尘器的一端固定连接有连接管，且连接管的一端固定连接有脱硫装置；所述SO₃发生器的一侧通过连接管固定连接有配气箱，所述配气箱的一侧通过连接管固定连接有SO₃脱除反应器，所述SO₃脱除反应器的一侧通过连接管固定连接有引风机，所述引风机的一侧固定连接有出气总管，所述出气总管的一端从左往右依次固定连接有第一支管、第二支管和第三支管；所述配气箱左右两侧外壁的中部均固定连接有电机，所述电机的动力输出轴固定连接有转轴，所述转轴位于配气箱内部的一端固定连接有叶片；所述配气箱的顶部固定连接有进气管，所述进气管的顶部固定连接有进气总管，所述进气总管的表面从左往右依次固定连接有第一输送管、第二输送管和第三输送管；所述SO₃脱除反应器的顶部固定连接有箱体，所述箱体的一侧固定连接有水泵，所述水泵的一侧固定连接有水管，所述水管延伸至SO₃脱除反应器内部的一端固定连接有出水支管，所述出水支管的底部固定连接有雾化喷头。

优选的，所述雾化喷头设有多个，多个所述雾化喷头均匀分布在出水支管的底端，所述SO₃脱除反应器的底部设置有排污阀，所述SO₃脱除反应器右侧外壁的中部设置有取样阀。

优选的，所述第一支管、第二支管和第三支管的中部均安装有流量阀，所述第一支管、第二支管和第三支管的底端分别与第一管道、第二管道和第三管道的中部固定连接。

优选的，所述叶片的数量为三个，且三个叶片周向阵列设置在转轴的一端。

优选的，所述第一输送管、第二输送管和第三输送管的中部均固定连接有风机，所述第一输送管、第二输送管和第三输送管的顶端分别与第一管道、第二管道和第三管道的中部固定连接。

所述的多功能烟气SO₃脱除试验装置的工作方法，其特征在于：在使用时，从机组烟道内抽出一部分烟气，作为试验平台的待处理烟气，进入到配气箱内部，配气箱的一侧外接一个SO₃发生器，用以调配烟气中的SO₃浓度，通过电机带动叶片旋转，使得配气箱内部的气体进行充分混合，配气箱的后面是SO₃脱除反应器，通过启动水泵，使得箱体内部的碱性吸收剂（钠基、钾基混合物）被雾化喷头喷入SO₃脱除反应器的内部，通过碱性吸收剂与SO₃发生化学反应，脱除烟气中的SO₃，从SO₃脱除反应器上的取样阀处进行取样分析SO₃浓度，确定脱除效率，第一支管、第二支管、第三支管分别在省煤器和SCR脱硝装置、SCR脱硝装置和空预器、空预器和电除尘器之间，通过打开第一输送管、第二输送管和第三输送管上的风机，从而能够从不同的位置引出烟气，反应后的烟气经过烟气取样分析之后，通过引风机的工作，使得气体经过出气总管仍回到原位置，在烟气回到原位置时，从哪个位置抽出的烟气就打开哪个位置上的流量阀，也就是从第一输送管、第二输送管和第三输送管处抽出的烟气，在反应后返回时打开与其相对应的第一支管、第二支管和第三支管上的流量阀，让参与反应后的烟气进入最初抽出的位置，继续进行后面的步骤，最后从脱硫装置排出。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：该多功能烟气SO₃脱除试验装置，可以进行吸附剂喷射及流场分析，符合SO₃脱除关键设备放大准则，待处理的烟气是电厂实际运行烟气，烟气成分更加复杂，相对于实验室的理想状况，本发明的研究结果更真实，更符合实际情况，为将来工业化放大提供基础数据，加快SO₃脱除的工业化示范推广与应用的步伐，本发明装置可实现多个参数条件下的试验研究，易操作，成本低。

附图说明

图1是本发明实施例的整体结构示意图。

图2是本发明实施例中配气箱处连接结构示意图。

图中：锅炉1、SO₃发生器2、省煤器3、第一管道4、SCR脱硝装置5、第二管道6、空预器7、第三管道8、电除尘器9、脱硫装置10、配气箱11、SO₃脱除反应器12、引风机13、出气总管14、第一支管15、第二支管16、第三支管17、电机18、转轴19、叶片20、进气管21、进气总管22、第一输送管23、第二输送管24、第三输送管25、箱体26、水泵27、水管28、出水支管29、雾化喷头30、流量阀31、风机32、取样阀33、排污阀34。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1至图2，本实施例中的多功能烟气SO3脱除试验装置，包括锅炉1和SO₃发生器2，锅炉1的一侧固定连接有出烟管道，且出烟管道的一端固定连接有省煤器3，省煤器3的一侧固定连接有第一管道4，第一管道4的一端固定连接有SCR脱硝装置5，SCR脱硝装置5的一侧固定连接有第二管道6，第二管道6的一侧固定连接有空预器7，空预器7的一侧固定连接有第三管道8，第三管道8的一端固定连接有电除尘器9，电除尘器9的一端固定连接有连接管，且连接管的一端固定连接有脱硫装置10；SO₃发生器2的一侧通过连接管固定连接有配气箱11，配气箱11的一侧通过连接管固定连接有SO₃脱除反应器12，SO₃脱除反应器12的一侧通过连接管固定连接有引风机13，引风机13的一侧固定连接有出气总管14，出气总管14的一端从左往右依次固定连接有第一支管15、第二支管16和第三支管17；配气箱11左右两侧外壁的中部均固定连接有电机18，电机18的动力输出轴固定连接有转轴19，转轴19位于配气箱11内部的一端固定连接有叶片20；配气箱11的顶部固定连接有进气管21，进气管21的顶部固定连接有进气总管22，进气总管22的表面从左往右依次固定连接有第一输送管23、第二输送管24和第三输送管25；SO₃脱除反应器12的顶部固定连接有箱体26，箱体26的一侧固定连接有水泵27，水泵27的一侧固定连接有水管28，水管28延伸至SO₃脱除反应器12内部的一端固定连接有出水支管29，出水支管29的底部固定连接有雾化喷头30。

雾化喷头30设有多个，多个雾化喷头30均匀分布在出水支管29的底端，多个雾化喷头30能够喷出碱性吸收剂与SO₃进行反应；SO₃脱除反应器12的底部设置有排污阀34，便于排污；SO₃脱除反应器12右侧外壁的中部设置有取样阀33，便于取样；第一支管15、第二支管16和第三支管17的中部均安装有流量阀31，能够对各个支管内的气体进行控制，第一支管15、第二支管16和第三支管17的底端分别与第一管道4、第二管道6和第三管道8的中部固定连接；叶片20的数量为三个，且三个叶片20周向阵列设置在转轴19的一端，通过电机18带动叶片20快速旋转，从而提高气体的混合效果；第一输送管23、第二输送管24和第三输送管25的中部均固定连接有风机32，通过风机32，能够带动各管道内部气体的流动，第一输送管23、第二输送管24和第三输送管25的顶端分别与第一管道4、第二管道6和第三管道8的中部固定连接。

在使用时，从机组烟道内抽出一部分烟气，作为试验平台的待处理烟气，进入到配气箱11内部，配气箱11的一侧外接一个SO₃发生器2，用以调配烟气中的SO₃浓度，通过电机18带动叶片20旋转，使得配气箱11内部的气体进行充分混合，配气箱11的后面是SO₃脱除反应器12，通过启动水泵27，使得箱体26内部的碱性吸收剂（钠基、钾基混合物）被雾化喷头30喷入SO₃脱除反应器12的内部，通过碱性吸收剂与SO₃发生化学反应，脱除烟气中的SO₃，从SO₃脱除反应器12上的取样阀33处进行取样分析SO₃浓度，确定脱除效率，第一支管15、第二支管16、第三支管17分别在省煤器3和SCR脱硝装置5、SCR脱硝装置5和空预器7、空预器7和电除尘器9之间，通过打开第一输送管23、第二输送管24和第三输送管25上的风机32，从而能够从不同的位置引出烟气，反应后的烟气经过烟气取样分析之后，通过引风机13的工作，使得气体经过出气总管14仍回到原位置，在烟气回到原位置时，从哪个位置抽出的烟气就打开哪个位置上的流量阀31，也就是从第一输送管23、第二输送管24和第三输送管25处抽出的烟气，在反应后返回时打开与其相对应的第一支管15、第二支管16和第三支管17上的流量阀31，让参与反应后的烟气进入最初抽出的位置，继续进行后面的步骤，最后从脱硫装置10排出；为防止试验系统对锅炉尾部烟道及相关设备有不利影响，试验系统处理之后的烟气中SO₃浓度控制不高于5ppm，在这个试验平台上可以进行不同吸附剂种类筛选、配方选择、吸附特性分析、吸附效率评价等试验，试验系统烟道内径为20-100cm，从锅炉1尾部烟道抽出的气体温度因位置不同而不同，空预器7之前为300-400℃，空预器7之后为100-200℃，烟气中的SO₃浓度范围为10-100ppm. SCR脱硝装置5之前SO₃浓度为20ppm，空预器7之前SO₃浓度为60ppm，钠基吸收剂与SO₃的化学当量比为1.5-3:1，钙基吸收剂与SO₃的化学当量比为2-5:1，通过脱除反应后SO₃浓度为4-5ppm，反应后的气体进入到脱硫装置10的内部，进而能够对剩余气体进行处理，避免影响环境。

综上所述，该多功能烟气SO₃脱除试验装置，可以进行吸附剂喷射及流场分析，符合SO₃脱除关键设备放大准则，待处理的烟气是电厂实际运行烟气，烟气成分更加复杂，相对于实验室的理想状况，本发明的研究结果更真实，更符合实际情况，为将来工业化放大提供基础数据，加快了SO₃脱除的工业化示范推广与应用的步伐，本发明装置可实现多个参数条件下的试验研究，易操作，成本低。

虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更改，均应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种多功能烟气SO₃脱除试验装置，包括锅炉（1）和SO₃发生器（2），其特征在于：所述锅炉（1）的一侧固定连接有出烟管道，且出烟管道的一端固定连接有省煤器（3），所述省煤器（3）的一侧固定连接有第一管道（4），所述第一管道（4）的一端固定连接有SCR脱硝装置（5），所述SCR脱硝装置（5）的一侧固定连接有第二管道（6），所述第二管道（6）的一侧固定连接有空预器（7），所述空预器（7）的一侧固定连接有第三管道（8），所述第三管道（8）的一端固定连接有电除尘器（9），所述电除尘器（9）的一端固定连接有连接管，且连接管的一端固定连接有脱硫装置（10）；所述SO₃发生器（2）的一侧通过连接管固定连接有配气箱（11），所述配气箱（11）的一侧通过连接管固定连接有SO₃脱除反应器（12），所述SO₃脱除反应器（12）的一侧通过连接管固定连接有引风机（13），所述引风机（13）的一侧固定连接有出气总管（14），所述出气总管（14）的一端从左往右依次固定连接有第一支管（15）、第二支管（16）和第三支管（17）；所述配气箱（11）左右两侧外壁的中部均固定连接有电机（18），所述电机（18）的动力输出轴固定连接有转轴（19），所述转轴（19）位于配气箱（11）内部的一端固定连接有叶片（20）；所述配气箱（11）的顶部固定连接有进气管（21），所述进气管（21）的顶部固定连接有进气总管（22），所述进气总管（22）的表面从左往右依次固定连接有第一输送管（23）、第二输送管（24）和第三输送管（25）；所述SO₃脱除反应器（12）的顶部固定连接有箱体（26），所述箱体（26）的一侧固定连接有水泵（27），所述水泵（27）的一侧固定连接有水管（28），所述水管（28）延伸至SO₃脱除反应器（12）内部的一端固定连接有出水支管（29），所述出水支管（29）的底部固定连接有雾化喷头（30）；

所述雾化喷头（30）设有多个，多个所述雾化喷头（30）均匀分布在出水支管（29）的底端，所述SO₃脱除反应器（12）的底部设置有排污阀（34），所述SO₃脱除反应器（12）右侧外壁的中部设置有取样阀（33）；

所述第一支管（15）、第二支管（16）和第三支管（17）的中部均安装有流量阀（31），所述第一支管（15）、第二支管（16）和第三支管（17）的底端分别与第一管道（4）、第二管道（6）和第三管道（8）的中部固定连接；

所述第一输送管（23）、第二输送管（24）和第三输送管（25）的中部均固定连接有风机（32），所述第一输送管（23）、第二输送管（24）和第三输送管（25）的顶端分别与第一管道（4）、第二管道（6）和第三管道（8）的中部固定连接。

2.根据权利要求1所述的多功能烟气SO₃脱除试验装置，其特征在于：所述叶片（20）的数量为三个，且三个叶片（20）周向阵列设置在转轴（19）的一端。

3.一种如权利要求1或2所述的多功能烟气SO₃脱除试验装置的工作方法，其特征在于：从机组烟道内抽出一部分烟气，作为试验平台的待处理烟气，进入到配气箱（11）内部，配气箱（11）的一侧外接一个SO₃发生器（2），用以调配烟气中的SO₃浓度，通过电机（18）带动叶片（20）旋转，使得配气箱（11）内部的气体进行充分混合，配气箱（11）的后面是SO₃脱除反应器（12），通过启动水泵（27），使得箱体（26）内部的碱性吸收剂被雾化喷头（30）喷入SO₃脱除反应器（12）的内部，通过碱性吸收剂与SO₃发生化学反应，脱除烟气中的SO₃，从SO₃脱除反应器（12）上的取样阀（33）处进行取样分析SO₃浓度，确定脱除效率，第一支管（15）、第二支管（16）、第三支管（17）分别在省煤器（3）和SCR脱硝装置（5）、SCR脱硝装置（5）和空预器（7）、空预器（7）和电除尘器（9）之间，通过打开第一输送管（23）、第二输送管（24）和第三输送管（25）上的风机（32），从而能够从不同的位置引出烟气，反应后的烟气经过烟气取样分析之后，通过引风机（13）的工作，使得气体经过出气总管（14）仍回到原位置，在烟气回到原位置时，从哪个位置抽出的烟气就打开哪个位置上的流量阀（31），也就是从第一输送管（23）、第二输送管（24）和第三输送管（25）处抽出的烟气，在反应后返回时打开与其相对应的第一支管（15）、第二支管（16）和第三支管（17）上的流量阀（31），让参与反应后的烟气进入最初抽出的位置，继续进行后面的步骤，最后从脱硫装置（10）排出。