CN115541436A - 检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的装置及方法。所述装置包括:承载部,包括:顶部构件、底部构件以及连接在顶部构件与底部构件之间的连接件;顶部构件用于承载待测烟气脱硫灰,顶部构件设有开口;加湿器,承载于底部构件并位于顶部构件下方,加湿器的水汽出口对准顶部构件的开口;湿度检测部,配置为检测顶部构件顶面处的湿度;控制器,与加湿器和湿度检测部通信连接,配置为:获取工作湿度,基于工作湿度以及湿度检测部的检测值控制加湿器保持工作或停止工作。本发明能够定量表征烟气脱硫灰在自然堆存条件下的吸水性能,为后续烟气脱硫灰的综合利用提供理论依据。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域,具体涉及一种检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的装置及方法。
背景技术
为减少二氧化硫排放,钢铁行业研究了多种烟气脱硫方法,如湿法、半干法、干法、活性炭吸附法等。其中,湿法技术成熟,运行可靠,脱硫效率高,但湿法的废水问题并没有得到缓解,其副产品销售不自由、占地面积大。半干法可以降低初始投资成本、降低用水量,但也存在脱硫效率低、运行成本高等缺点。
相比之下,干式烟气脱硫方法向烟气中注入钙基吸附剂,使其与SO2反应,在不消耗水的情况下获得更高的SO2去除率。具体而言,造粒工艺的废气经过干式烟气脱硫工艺,其中熟石灰(干燥吸附剂)在循环流化床中与加湿烟气接触。因此,大部分的硫被保留在烟气脱硫灰中,只有1.6mg/m3的SO2被排放。
然而,烟气脱硫的副产品(烟气脱硫灰)通常是碱性的,并会引起环境问题。因此,迫切需要各种各样的回收利用技术来消除进一步的污染。
在对烟气脱硫灰进行回收利用的过程中,需要获取烟气脱硫灰相关的物理化学性质,并基于这些性质来设计相应的回收利用工艺,其中需要获取的一项重要性质为烟气脱硫灰在自然堆存条件下的吸水性能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的装置及方法,以便为后续烟气脱硫灰的综合利用提供理论依据。
根据本发明的一个方面,提出一种检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的装置,包括:承载部,包括:顶部构件、底部构件以及连接在所述顶部构件与所述底部构件之间的连接件;所述顶部构件用于承载待测烟气脱硫灰,所述顶部构件设有开口;加湿器,承载于所述底部构件并位于所述顶部构件下方,所述加湿器的水汽出口对准所述顶部构件的所述开口;湿度检测部,配置为检测所述顶部构件顶面处的湿度;控制器,与所述加湿器和所述湿度检测部通信连接,配置为:获取工作湿度,基于所述工作湿度以及所述湿度检测部的检测值控制所述加湿器保持工作或停止工作。
根据本发明的一个实施例,所述控制器配置为:基于所述湿度检测部的检测值小于所述工作湿度,控制所述加湿器保持工作;基于所述湿度检测部的检测值大于或等于所述工作湿度,控制所述加湿器断电,使得所述加湿器停止工作。
根据本发明的一个实施例,所述承载部为桶状结构,所述连接件为所述桶状结构的侧壁。
根据本发明的一个实施例,所述顶部构件为环形结构。
根据本发明的另一方面,提出一种检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的方法,包括:使得具有相同初始质量的多个烟气脱硫灰样品在具有相同湿度的环境中分别经历不同时间;获取多个所述烟气脱硫灰样品分别经历不同时间后的吸水后质量;基于多个所述烟气脱硫灰样品的吸水后质量,确定烟气脱硫灰的吸水性能。
根据本发明的一个实施例,所述不同时间为均匀递增的多个时间。
根据本发明的一个实施例,所述确定烟气脱硫灰的吸水性能,包括:基于所述初始质量以及多个所述烟气脱硫灰样品的吸水后质量,确定烟气脱硫灰的最大吸水量。
根据本发明的一个实施例,所述确定烟气脱硫灰的吸水性能,包括:基于所述不同时间以及多个所述烟气脱硫灰样品的吸水后质量,确定烟气脱硫灰达到吸水饱和所经历的时间。
根据本发明实施例的检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的装置及方法,能够检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下的吸水性能,为后续烟气脱硫灰的综合利用提供理论依据及参考。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出根据本发明实施例的检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的装置的示意图;
图2示出根据本发明实施例的检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的方法的流程图;
图3示出90%湿度条件下自然堆放不同时间后烟气脱硫灰样品吸收水分后的质量变化示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明实施例进一步详细说明。
针对烟气脱硫灰污染环境的问题,本申请的发明人提出一种高效、可持续的烟气脱硫灰内循环烧结工艺路线。一方面,作为钙基材料的烟气脱硫灰有望部分替代烧结过程中使用的助熔剂;另一方面,烟气脱硫灰中的硫在烧结过程的高温区被氧化为SO2,这些SO2被进一步循环用于硫酸生产。在上述工艺路线中,需要获取烟气脱硫灰在自然堆存条件下的吸水性能,据此设计相应的工艺步骤和参数。本发明提出如下将要描述的装置和方法来实现检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下的吸水性能。
图1示出根据本发明实施例的检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的装置100的示意图。如图1所示,装置100包括:承载部10,包括:顶部构件12、底部构件14以及连接在顶部构件12与底部构件14之间的连接件16;顶部构件12用于承载待测烟气脱硫灰,顶部构件12设有开口11;加湿器20,承载于底部构件14并位于顶部构件12下方,加湿器20的水汽出口22对准顶部构件12的开口11;湿度检测部30,配置为检测顶部构件12顶面处的湿度;控制器40,与加湿器20和湿度检测部30通信连接,配置为:获取工作湿度,基于所述工作湿度以及湿度检测部30的检测值控制加湿器20保持工作或停止工作。
加湿器20工作时,水汽从水汽出口22喷出或逸出,经由开口11到达顶部构件12上方,为承载于顶部构件12顶面的待测烟气脱硫灰提供所需的环境湿度。所需环境湿度可以根据对烟气脱硫灰进行回收利用时当地的湿度确定。例如,如果回收利用地为湛江,那么可以根据湛江极端湿度条件,将所需环境湿度设置为90%。
本发明借助控制器40来为待测烟气脱硫灰提供所需环境湿度。设定控制器40的工作湿度为所需环境湿度,控制器40不断比较所述工作湿度以及湿度检测部30的检测值,并根据比较结果控制加湿器20保持工作或停止工作,使得湿度检测部30的检测值与所述工作湿度相同,从而使得待测烟气脱硫灰所处环境的实际湿度与所需湿度一致,并能保证在预定时间内待测烟气脱硫灰所处的环境湿度维持在所需湿度水平不变。
具体地,控制器40配置为:基于湿度检测部30的检测值小于所述工作湿度,控制加湿器20保持工作;基于湿度检测部30的检测值大于或等于所述工作湿度,控制加湿器20断电,使得加湿器20停止工作。
湿度检测部30可以设置在顶部构件12顶面,并可以位于顶部构件12顶面边侧或任何合适的位置处。
在一些实施例中,承载部10为桶状结构,连接件16为所述桶状结构的侧壁,顶部构件12、底部构件14分别为所述桶状结构的上表面和下表面。桶状结构的侧壁可以为位于桶状结构内的加湿器20提供良好的保护、遮蔽作用。在另一些实施例中,连接件16也可以为间隔设置的多个杆件,只要能够在顶部构件12和底部构件14之间提供支撑、连接的作用即可。
开口11可以形成在顶部构件12的中间,待测烟气脱硫灰放置于顶部构件12除开口11之外的部分上。在一些实施例中,顶部构件12为环形结构。
利用本发明的装置100可以为待测烟气脱硫灰提供持续稳定的环境湿度,有利于待测烟气脱硫灰在具有所需湿度的环境中自然堆存预定时间。
图2示出根据本发明实施例的检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的方法的流程图。如图2所示,所述方法包括:
步骤S1,使得具有相同初始质量的多个烟气脱硫灰样品在具有相同湿度的环境中分别经历不同时间;
步骤S2,获取多个所述烟气脱硫灰样品分别经历不同时间后的吸水后质量;
步骤S3,基于多个所述烟气脱硫灰样品的吸水后质量,确定烟气脱硫灰的吸水性能。
可以利用上面描述的装置100来实现步骤S1。将第一烟气脱硫灰样品放置于顶部构件12顶面,设定控制器40的工作湿度,经过第一预定时间后即可称量所述第一烟气脱硫灰样品经历所述第一预定时间后的吸水后质量。类似地,将第二烟气脱硫灰样品放置于顶部构件12顶面,设定控制器40的工作湿度,经过第二预定时间后即可称量所述第二烟气脱硫灰样品经历所述第二预定时间后的吸水后质量。如此可以将多个烟气脱硫灰样品依次置于具有相同湿度的环境中经历不同时间。
所述不同时间可以为均匀递增的多个时间。例如,可以为1天、3天、5天、7天、9天和11天。
在本发明的实施例中,所述确定烟气脱硫灰的吸水性能,包括:
基于所述初始质量以及多个所述烟气脱硫灰样品的吸水后质量,确定烟气脱硫灰的最大吸水量。多个吸水后质量会呈现出逐渐增加然后保持稳定、不再明显变化的变化趋势,可以将吸水后质量所保持在的稳定值减去所述初始质量后获得的差值作为烟气脱硫灰的最大吸水量。所述稳定值可以为处于稳定阶段的多个吸水后质量的平均值。
在本发明的实施例中,所述确定烟气脱硫灰的吸水性能,包括:
基于所述不同时间以及多个所述烟气脱硫灰样品的吸水后质量,确定烟气脱硫灰达到吸水饱和所经历的时间。当吸水后质量随着烟气脱硫灰样品所经历时间的增加而保持稳定、不再明显变化时,可以将吸水后质量开始进入稳定状态时所对应的经历时间作为烟气脱硫灰达到吸水饱和所经历的时间。
在本发明的一个实施例中,设置六个烟气脱硫灰样品,每个样品的质量均为10.3g,将样品置于装置100的顶部构件12上,设定控制器40的工作湿度为90%,六个样品自然堆放时间依次设定为1天、3天、5天、7天、9天和11天,之后,称量六个样品的吸水后质量。图3示出90%湿度条件下自然堆放不同时间后烟气脱硫灰样品吸收水分后的质量变化示意图。由图3可知,烟气脱硫灰在湿度为90%条件下,堆放时间达到5天后,样品达到吸水饱和,其最大吸水量平均约8.9g(即=(9.1g+7.4g+9.4g+9.7g)/4),较之初始质量10.3g,样品增重约为86.4%。
在一些实施例中,还可以对在具有相同湿度的环境中分别经历不同时间后的多个所述烟气脱硫灰样品进行取样、粒度测试和筛分,获取烟气脱硫灰经历不同堆放时间自然吸水后的粒度及粒度分布。
根据以上描述,本发明可以探究烟气脱硫灰在模拟自然堆放条件下吸水性能的转变规律,为后续对烟气脱硫灰进行回收利用提供理论基础和参考。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明实施例的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。因此,凡在本发明实施例的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包括在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的装置,其特征在于,包括:
承载部,包括:顶部构件、底部构件以及连接在所述顶部构件与所述底部构件之间的连接件;所述顶部构件用于承载待测烟气脱硫灰,所述顶部构件设有开口;
加湿器,承载于所述底部构件并位于所述顶部构件下方,所述加湿器的水汽出口对准所述顶部构件的所述开口;
湿度检测部,配置为检测所述顶部构件顶面处的湿度;
控制器,与所述加湿器和所述湿度检测部通信连接,配置为:获取工作湿度,基于所述工作湿度以及所述湿度检测部的检测值控制所述加湿器保持工作或停止工作。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述控制器配置为:
基于所述湿度检测部的检测值小于所述工作湿度,控制所述加湿器保持工作;
基于所述湿度检测部的检测值大于或等于所述工作湿度,控制所述加湿器断电,使得所述加湿器停止工作。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述承载部为桶状结构,所述连接件为所述桶状结构的侧壁。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述顶部构件为环形结构。
5.一种检测烟气脱硫灰在自然堆存条件下吸水性能的方法,其特征在于,包括:
使得具有相同初始质量的多个烟气脱硫灰样品在具有相同湿度的环境中分别经历不同时间;
获取多个所述烟气脱硫灰样品分别经历不同时间后的吸水后质量;
基于多个所述烟气脱硫灰样品的吸水后质量,确定烟气脱硫灰的吸水性能。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述不同时间为均匀递增的多个时间。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述确定烟气脱硫灰的吸水性能,包括:
基于所述初始质量以及多个所述烟气脱硫灰样品的吸水后质量,确定烟气脱硫灰的最大吸水量。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述确定烟气脱硫灰的吸水性能,包括:
基于所述不同时间以及多个所述烟气脱硫灰样品的吸水后质量,确定烟气脱硫灰达到吸水饱和所经历的时间。
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