CN117969217B - 检测用烟气处理系统和药剂寿命检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业烟气检测技术领域，尤其涉及一种检测用烟气处理系统和药剂寿命检测方法。本发明包括烟气模拟装置、烟气处理装置以及温度控制装置。烟气处理装置包括反应器、加热件、预热部、预热件以及隔热件，反应器具有用于装载药剂的反应腔，加热件用于为反应腔加热，预热部连通反应腔，预热件用于为预热部加热，隔热件用于将反应器和预热部与空气隔离；温度控制装置，用于控制加热件和预热件。本发明为检测药剂性能创造了便利的条件，烟气处理装置兼具了烟气预热和加热的功能，能够更加真实地模拟实际工况，检测出药剂在对应模拟条件下的使用寿命，促进将药剂的寿命作为药剂的评价标准之一。

Description

检测用烟气处理系统和药剂寿命检测方法

技术领域

本发明涉及工业烟气检测技术领域，尤其涉及一种检测用烟气处理系统和药剂寿命检测方法。

背景技术

目前多个行业普遍会产生大量工业烟气，比如锅炉、焦化以及冶钢行业。烟气排放标准中，二氧化硫浓度和氮氧化物浓度是两个重要指标，通常要对工业烟气进行脱硫和脱氮处理并达标后再排放。以脱硫为例说明常用的处理方式：烟气处理系统的脱硫塔中堆放相应的药剂（比如脱硫剂），烟气穿过脱硫塔的过程中二氧化硫与药剂发生反应，实现脱硫。

影响烟气处理系统脱硫和脱氮效果的因素较多，比如药剂性能、药剂用量、模拟条件，甚至系统中相关构件的连接关系和位置关系。确定这些因素及其影响程度对优化烟气处理系统具有实践意义。但是，工业中的烟气处理系统体量比较大，启、停都会产生较大的动作，不适合用来做检测。因此，本发明旨在提供一种方便用来做检测的烟气处理系统。

发明内容

为了解决或至少部分地解决检测药剂性能和检测药剂同烟气反应的影响因素的问题，本发明提供了一种检测用烟气处理系统和药剂寿命检测方法。

本发明具体通过如下方案来解决上述问题：

一种检测用烟气处理系统，包括：

烟气模拟装置，用于模拟烟气；

烟气处理装置，包括反应器、加热件、预热部、预热件以及隔热件，所述反应器具有用于装载药剂的反应腔，所述加热件用于为所述反应腔加热，所述预热部连通所述反应腔，所述预热件用于为所述预热部加热，所述隔热件用于将所述反应器和所述预热部与空气隔离；

温度控制装置，用于控制所述加热件和所述预热件；

其中，烟气流经所述预热部进入所述反应腔，与药剂反应后流出反应腔。

作为可选方案，所述反应器还具有气流入口和气流出口，所述气流入口和所述气流出口分别连通所述反应腔，所述预热部连通所述气流入口。

作为可选方案，所述气流入口和所述气流出口位于所述反应器的侧面，且所述气流入口所在区域至少部分正对所述气流出口所在区域；或者，

所述气流入口位于所述反应器的下端，所述气流出口位于所述反应器的上端。

作为可选方案，多个所述气流入口沿着所述反应器的长度方向从所述反应腔的一端排布至另一端；和/或，

多个所述气流出口沿着所述反应器的长度方向从所述反应腔的一端排布至另一端。

作为可选方案，所述反应器包括主体结构和第一盖体，所述第一盖体在所述主体结构的第一开口处与之可拆卸连接；

所述反应器还包括设置在气流入口处的气流均布件，所述气流均布件用于使烟气均匀地流向所述反应腔；

所述反应器还包括设置在气流入口处的过滤件，所述过滤件用于过滤烟气中的颗粒物。

所述加热件包括电热丝，电热丝的中间部分被夹在所述反应器和所述隔热件之间，所述电热丝的两端穿过所述隔热件并延伸至所述烟气处理装置的边缘；

所述加热件包括一根电热丝，所述一根电热丝从所述反应器的一端缠绕至所述反应器的另一端；或者，所述加热件包括多根电热丝，所述多根电热丝用于对所述反应腔内的温度分段控制。

作为可选方案，所述预热部包括预热管路，所述预热管路的出气口与所述反应器上连通所述反应腔的气流入口一一对应设置。

作为可选方案，所述预热管路包括预热总管和若干预热支管，所述预热总管沿着所述烟气处理装置的长度方向延伸，所述预热支管的两端分别连通所述预热总管和所述气流入口；

在所述烟气处理装置的长度方向上，所述预热支管等间距、平行设置；

在所述烟气处理装置的圆周方向上，所述预热支管等间距、平行设置；

所述烟气处理装置还包括出烟管路，所述出烟管路包括出烟总管和出烟支管，所述出烟总管沿着所述烟气处理装置的长度方向延伸，所述出烟支管的两端分别连通反应腔的气流出口和所述出烟总管；

在所述烟气处理装置的长度方向上，所述出烟支管等间距、平行设置；

在所述烟气处理装置的圆周方向上，所述出烟支管等间距、平行设置。

作为可选方案，所述预热管路采用单根管道，所述预热管路在所述隔热件中以非直线的路径延伸至所述气流入口处。

作为可选方案，所述预热件包括电热丝，电热丝的中间部分被夹在所述隔热件和所述预热部之间，电热丝的两端穿过隔热件并延伸至所述烟气处理装置的边缘。

作为可选方案，所述隔热件包括第一隔热部和第二隔热部，所述第一隔热部和所述第二隔热部可开合设置，所述第一隔热部和所述第二隔热部闭合后围成用于放置所述反应器的成安装空间，所述安装空间的形状与所述反应器的外形相适配。

作为可选方案，所述烟气处理装置还包括第一壳体和第二壳体，所述第一隔热部内嵌在所述第一壳体内，所述第二隔热部内嵌在所述第二壳体内，所述第一壳体和所述第二壳体可开合设置。

作为可选方案，所述第一壳体和所述第二壳体转动连接，所述第一壳体和所述第二壳体通过锁止解锁机构进行锁定和解锁；或者，

所述第一壳体固定，所述第二壳体连接位移调节机构，所述位移调节机构通过驱动所述第二壳体远离或靠近所述第一壳体实现两者的开合；所述位移调节机构采用滑动机构、齿轮齿条机构、丝杠螺母机构、凸轮机构、液压缸机构、气缸机构、电缸机构和链轮链条机构中的任一种。

作为可选方案，所述检测用烟气处理系统还包括入口烟气分析仪和出口烟气分析仪，所述入口烟气分析仪用于分析进入所述预热部的烟气，所述出口烟气分析仪用于分析从所述反应腔流出的烟气；

所述检测用烟气处理系统还包括第一温度探测器和第二温度探测器，所述第一温度探测器从所述烟气处理装置的上端插入到所述反应腔中，并用于检测所述反应腔内的温度；所述第二温度探测器从所述烟气处理装置的侧面插入，并用于检测所述预热部内的温度。

作为可选方案，所述温度控制装置包括第一闭环控制模块和第二闭环控制模块；所述第一闭环控制模块用于对所述反应腔内的温度进行闭环控制；所述第二闭环控制模块用于对所述预热部的温度进行闭环控制。

作为可选方案，所述烟气模拟装置包括多个气体供应部件和浓度闭环控制模块，所述浓度闭环控制模块通过控制所述多个气体供应部件对流向所述预热部的烟气中目标物质的浓度进行闭环控制；

所述烟气模拟装置还包括具有混合腔的静态混合器；所述静态混合器的断面上至少设置一个扰流部件，所述扰流部件的边缘固定于所述混合腔的内壁，所述扰流部件上设置有若干延伸方向不同的翅片，所述翅片用于将从所述混合腔入口流向所述混合腔出口的气体切割成多股气流；

所述扰流部件还包括支撑框架，所述支撑框架的边缘固定于所述混合腔的内壁，至少部分所述翅片与所述支撑框架固定连接。

作为可选方案，所述隔热件内包括有多个工作组，所述工作组包括相连接的所述反应器、所述加热件、所述预热部以及所述预热件。

本发明还提供了一种药剂寿命检测方法，在上述任一项所述的检测用烟气处理系统的基础上获得，所述药剂寿命检测方法包括：

获得模拟条件，根据所述模拟条件向反应腔内装入药剂；

根据所述模拟条件获得模拟的烟气、启动温度控制装置；

满足模拟条件的时间点作为计时起点，从反应腔流出的烟气满足要求的时间点作为计时终点；

根据所述计时起点到所述计时终点所经历的时间长度来评价对应模拟条件下药剂的寿命。

本发明的有益效果是：

1、反应器模拟出了药剂和烟气产生反应的空间，反应腔内部的压强能够通过控制烟气模拟装置流向预热部的气体的流量进行调节；加热件能够用来模拟反应腔内部温度，预热件能够用来模拟预热部内部温度，预热部连通反应腔，能够更加精准地模拟工业应用中流向反应釜（比如脱硫塔、脱硝塔）的高温烟气，隔热件能够阻止加热件、预热件、反应器以及预热部的热量散失，保证烟气和药剂的反应温度，由此为检测药剂性能创造了便利的条件。

2、烟气处理装置兼具了烟气预热和加热的功能，基于反应器、加热件、预热部、预热件以及隔热件的关系，检测用烟气处理系统能够更加真实地模拟工业中实际应用的烟气处理系统。

3、检测用烟气处理系统能够用于检测新药剂的寿命，促进本领域人员将药剂的寿命作为药剂的评价标准之一，新产出药剂的包装上即可标注一个或多个模拟条件下药剂的寿命。

4、检测用烟气处理系统还可更加精准地检测出影响烟气处理效果的因素，并且检测中这些因素的影响程度更加接近于实际影响程度，所得结果即可作为优化工业烟气处理系统的重要参考数据。

5、工业应用中，加热件设置在反应器的外部，从外围对反应腔加热，不占用反应腔内部的空间，因此，反应腔内能够容纳更多的药剂，每批次药剂能够处理更多的烟气，同时，热量通过反应器的外壁导热进去，从反应腔四周向中心扩散热量相对于从反应腔中心向四周扩散热量而言，反应腔内部的温度更加均匀，且加热件不直接和药剂接触，由此反应腔内各个区域的反应条件比较统一，各个位置药剂利用率更加均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式，下面将对相关的附图做出简单介绍。可以理解，下面描述中的附图仅用于示意本发明的一些实施方式，本领域普通技术人员还可以根据这些附图获得本文中未提及的许多其他的技术特征和连接关系等。

图1是本发明一实施例的检测用烟气处理系统的示意图。

图2是本发明一实施例的烟气处理装置的剖视图。

图3是图2的局部结构示意图。

图4是本发明一实施例的烟气处理装置的打开状态图。

图5是本发明一实施例的烟气处理装置的打开状态图。

图6是本发明一实施例的烟气处理装置的剖视图。

图7是图6的A部放大图。

图8是图6的B部放大图。

图9为本发明一实施例的烟气处理装置的打开状态图。

图10为本发明一实施例的静态混合器的断面图，其中隐去了部分翅片。

图11为本发明一实施例烟气处理装置打开状态的局部结构示意图。

附图标记说明：

1、烟气模拟装置；11、气体供应部件；111、气源；1111、空气压缩机；112、流量调节装置；113、流量检测装置；114、单向阀；12、静态混合器；121、翅片；122、支撑框架；

2、烟气处理装置；21、反应器；211、反应腔；212、气流入口；213、气流出口；214、主体结构；215、第一盖体；216、第二盖体；217、气流均布件；22、加热件；23、预热部；231、预热总管；232、预热支管；24、预热件；25、隔热件；251、第一隔热部；252、第二隔热部；253、安装空间；254、通道；26、出烟总管；27、出烟支管；28、外壳；281、第一壳体；282、第二壳体；

3、温度控制装置；

4、入口烟气分析仪；

5、出口烟气分析仪；

6、工作组。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行详细说明。

本发明实施例提供一种检测用烟气处理系统，能够用来检测药剂性能和做优化实验。药剂用来和烟气中的目标物质进行反应生成目标成分，目标物质可以是二氧化硫和/或氮氧化物，相应的，药剂可以是脱硫剂、脱硝剂或脱硫脱硝剂中的任意一种，或者脱硫剂和脱硝剂组成的混合物。检测用烟气处理系统具有容纳药剂的空间，调节检测用烟气处理系统至设定的模拟条件，烟气通过该空间的过程中与颗粒状的药剂发生反应。

检测用烟气处理系统既可以用来检测药剂寿命和性能，也可用来检测影响脱硫和/或脱氮效果的因素。用于检测药剂寿命时，可根据需要确定模拟条件，检测用烟气处理系统根据要求模拟出烟气，并使烟气和药剂在模拟条件下发生反应，检测反应后烟气中目标物质和/或目标成分的变化情况，根据检测结果计算寿命相关的数据，通过计算结果来评价药剂在对应模拟条件下的寿命。其他一些应用工况下，可通过控制部分变量不变，来观察某一变量对药剂和反应效果的影响，基于此判断药剂的性能、影响药剂和烟气反应的因素等。

参考图1和图2理解。检测用烟气处理系统包括烟气模拟装置1、烟气处理装置2以及温度控制装置3，烟气处理装置2为烟气预热以及烟气和药剂反应创造空间条件，烟气模拟装置1用于模拟烟气，烟气模拟装置1输出烟气的相关参数能够影响烟气处理装置2内的压强和气流进入的流量，温度控制装置3用于控制预热温度以及烟气和药剂的反应温度。

烟气处理装置2包括反应器21、加热件22、预热部23、预热件24以及隔热件25。反应器21具有反应腔211，反应腔211用于放置药剂，比如以堆积的形式或特定的方式容纳药剂，图1和图2所示实施例中，药剂采用颗粒状，比如柱状、多叶草状，药剂直接堆放在反应腔211内，颗粒状的药剂孔隙率比较大，堆放后颗粒之间仍然存在间隙，供烟气流通，从而反应腔211可以设计成四周围合形成的空间，腔体内部不设置物理构件进行隔离，进而反应腔211的药剂装载量更大，更换药剂的频次低，该烟气处理装置2等比例放大后能够应用于实际工况中来处理工业烟气，具有实践意义。

加热件22用于为反应腔211加热，图1和图2所示实施例中，加热件22设置在反应器21的外部，从外围对反应腔211加热，不占用反应腔211内部的空间，不仅能够控制反应腔211内的温度，还不会影响到药剂的取放，也不会因为取放药剂造成物理损伤。加热件22的控制通过温度控制装置3实现。

预热部23连通反应腔211，预热部23可以是相对于反应器21独立的构件，也可以是通过反应器21形成。预热件24用于为预热部23加热，从而在烟气进入反应腔211之前对其加热，更加真实地模拟工业中烟气处理的实际情况。图1和图2所示的实施例中，预热件24设置在预热部23的外围，其他一些实施例中，预热件24从预热部23的内部加热烟气也在本发明的保护范围之内。预热件24的控制通过温度控制装置3实现。需要说明的是，预热件24相对于系统来说比较小，图1和图2中未示意，预热件24的布置参考图8理解。

隔热件25用于将反应器21和预热部23与空气隔离，从而反应器21、加热件22、预热部23以及预热件24通过隔热件25形成一个集成模块，既减少了能量损耗，又节省了空间，同时也组装后也便于运输、搬运等。具体实施时，可通过隔热件25将反应器21、加热件22、预热部23预热件24包裹起来实现隔离，隔热件25采用绝热材料制成，降低反应腔211和预热部23内的温度损耗。烟气流经预热部23进入反应腔211，与药剂反应后通过气流出口213流出。

本发明实施例中，反应器21模拟出了药剂和烟气产生反应的空间，反应腔211内部的压强能够通过控制烟气模拟装置1流向预热部23的气体的流量进行调节；加热件22能够用来模拟反应腔211内部温度，预热件24能够用来模拟预热部23内部温度，预热部23连通反应腔211，能够更加精准地模拟工业应用中流向反应釜（比如脱硫塔、脱硝塔、脱硫脱硝塔）的高温烟气，隔热件25能够阻止加热件22、预热件24、反应器21以及预热部23的热量散失，保证烟气和药剂的反应温度，由此为检测药剂性能创造了便利的条件，比如：（1）设置药剂和烟气发生反应的条件，并检测目标物质或目标成分的变化，则可用来评价药剂在对应条件下的寿命；（2）其他因素不变，更换不同形状的药剂，则可检测出形状对反应效果的影响；（3）其他因素不变，更换不同孔隙率的药剂，则可检测出不同孔隙率对反应效果的具体影响；（4）其他因素不变，调节反应腔211内药剂的装载量，则可检测出装载量设置在哪些区间反应效果较佳。当然，检测用烟气处理系统不局限于这里罗列的四项应用。

本发明实施例中，基于反应器21、加热件22、预热部23、预热件24以及隔热件25的关系，检测用烟气处理系统能够更加真实地模拟工业中实际应用的烟气处理系统，尤其当反应器21的构造和工业中的反应釜之间存在等比例关系时，检测用烟气处理系统检测出来的药剂寿命趋近工业上药剂寿命的实际值，由此可利用检测用烟气处理系统检测新药剂的寿命，促进本领域人员将药剂的寿命作为药剂的评价标准之一，从而新产出药剂的包装上即可标注一个或多个模拟条件下药剂的寿命。同时，检测用烟气处理系统还可更加精准地检测出影响烟气处理效果的因素，并且检测出的因素的影响程度更加接近于实际影响程度，所得结果即可作为优化工业烟气处理系统的重要参考数据。

以上对检测用烟气处理系统的基础原理做了整体性说明，接下来具体阐述烟气处理装置2、温度控制装置3以及烟气模拟装置1的构造和使用信息。

参考图3理解。一些实施例中，反应器21还具有气流入口212和气流出口213，气流入口212和气流出口213分别连通反应腔211，气流入口212连通预热部23，供烟气进入反应腔211，气流出口213供反应后的烟气流出反应腔211。

结合图1-5理解。一些实施例中，气流入口212和气流出口213位于反应器21的侧面，且气流入口212所在区域至少部分正对气流出口213所在区域。具体而言，烟气从反应器21的两侧流入和流出，反应腔211所对应的硬件结构为多边形时，气流入口212和气流出口213分别位于两个相对的侧面，反应腔211所对应的硬件结构为圆管状时（比如图1-5所在实施例中），气流入口212所在区域和气流出口213所在区域与圆管直径的两端分别对应，从而烟气在反应腔211内的运动路径比较长，能够更加充分地和药剂发生反应，增强了脱硫或脱氮效果。作为替换手段，如图6和图9所示，气流入口212位于反应器21的下端，气流出口213位于反应器21的上端。烟气从下端进入，从上端流出，利用了烟气温度比较高，自身具有向上流动趋势的特点，提高了反应效率。

继续结合图1-5理解，一些实施例中，气流入口212沿着反应器21的长度方向从反应腔211的一端排布至另一端，反应腔211的各个位置都能有烟气进入，反应腔211中烟气分布更加均匀，药剂的利用也更加均匀和充分。多个气流出口213沿着反应器21的长度方向从反应腔211的一端排布至另一端；气流出口213的位置影响到反应腔211内烟气的流向，在长度方向设置多个气流出口213，能够引导烟气在反应腔211内更加均匀地散开，各个位置的药剂得以充分利用。需要说明的是，反应器21的长度方向是根据尺寸来定，和如何放置无关，图1、图2、图4以及图5中，长度方向相当于图示的竖直方向，若将这几张图中的反应器21卧倒放置，长度方向则相当于图示的水平方向。

多个气流出口213和多个气流入口212按照图1、图2、图4以及图5所示的方式排布，进一步提升了药剂的利用率。作为替换手段，反应器21上配置多个气流入口212和一个气流出口213的方案，反应器21上配置一个气流入口212和多个气流出口213的方案，反应器21上配置一个气流入口212和一个气流出口213的方案（如图6和图9所示）都在本发明的保护范围之内。

继续结合图1-5理解。一些实施例中，反应器21采用长条状，作为替换手段，反应器21可采用球状、方形、不规则结构等。反应器21要具备取、放药剂的功能，以便反复使用，因此，一些实施例中，反应器21包括主体结构214和第一盖体215，第一盖体215在主体结构214的第一开口处与之可拆卸连接；拆下第一盖体215，主体结构214的开口敞开，可以向反应腔211内堆放药剂、观察内部的装载情况，还可以为在第一开口附近或第一盖体215上设置辅助药剂和烟气反应的构件，以及设置检测用构件提供便利。

图1-3所示实施例中，主体结构214设置一个开口，即位于其下端的第一开口，主体结构214的另一端闭合设置；作为替换手段，如图4-6和图9所示，主体结构214的两端都设置开口，即第一开口和第二开口，第一开口处设置第一盖体215，第二开口处可拆卸地连接有第二盖体216；两个盖体与主体结构214连接的位置可分别设置密封结构，增强反应腔211内的密封性；设置两个盖体的结构更接近工业用反应釜的构造。需要说明的是，图6-8和图9所在实施例中，第一盖体215和第二盖体216位于长条状的反应器21的两端，第一盖体215上设有气流入口212，第二盖体216上设置气流出口213，并使气流入口212位于下端，烟气下端进入，从上端流出。

一些实施例中，反应器21还包括设置在气流入口212处的气流均布件217，气流均布件217用于使烟气均匀地扩散到反应腔211，充分利用各个位置的药剂。气流均布件217可包括多孔板，多孔板上的孔排布均匀、孔径一致，多孔板与反应器21的内壁固定连接，两者可卡合固定、插接固定或通过紧固件固定。图1-5对应的实施例中，多孔板采用曲面板，以适应反应器21的圆柱面状的内壁，多孔板和反应器21的内壁保持等间距，进一步提高烟气扩散的均匀性，图6和图9对应的实施例中，多孔板采用平面状的圆形板，多孔板的四周贴近或接触反应器21的内壁。作为替换手段，气流均布件217也可采用能够呈喇叭状喷射气流的构件。

一些实施例中，气流均布件217还用于隔离药剂，一物多用，节省反应器21内部空间，相应的，气流均布件217整体上具有一定刚度和强度，能够承受住药剂的压力。作为替换手段，其他实施例中，气流均布件217和反应腔211之间可以设置药剂隔离件，药剂隔离件可采用具有一定刚度和强度的多孔板。

一些实施例中，反应器21还包括设置在气流入口212处的过滤件，过滤件用于过滤烟气中的颗粒物，降低颗粒物附着物药剂上造成的影响。过滤件可采用网状结构。过滤件和反应器21的腔室可拆卸连接，便于更换和维护。

一些实施例中，加热件22包括电热丝，即反应腔211通过电热丝进行加热，电热丝的中间部分被夹在反应器21和隔热件25之间，两端部分穿过隔热件25并延伸至烟气处理装置2的边缘，电热丝比较细，可通过隔热件25的柔性将电热丝固定，也可预埋在隔热件25中。电热丝的两端可通过接头连接温度控制装置3。

一些实施例中，加热件22包括一根电热丝，该一根电热丝从反应器21的一端缠绕至反应器21的另一端；另外一些实施例中，加热件22包括多根电热丝，每根电热丝对应反应腔211的不同区段，多根电热丝用于对反应腔211内温度分段控制，以便精准控制反应腔211内各个区段的温度。

一些实施例中，加热件22贴着反应器21螺旋式缠绕，图1中反应器21整体上做了剖视，但加热件22没有剖，以体现加热件22的缠绕状态，图7为局部剖视图，体现了电热丝的截面，图1和图7两个具体实施例虽然有所不同，但是加热件22的布置方式相同、螺旋缠绕的螺距有所不同，因此可以结合两张图一起理解。需要说明的是，相邻两圈电热丝之间的距离可以根据实际需要进行设置，图2中排布比较松散，图7中电热丝排布比较密，这仅作为两个示意。另外，本发明所说的螺旋式缠绕作广义理解，一边绕圈一边在轴向上向同一个方向产生位移即解释为螺旋式缠绕。

参考图1-4理解。一些实施例中，预热部23包括预热管路，预热管路的出气口与反应器21上的气流入口212一一对应设置。预热管路包括预热总管231和若干预热支管232，预热总管231沿着烟气处理装置2的长度方向延伸，预热支管232的两端分别连通预热总管231和气流入口212；为便于直观看出预热支管232和预热总管231，图1、图2以及图4中采用含有箭头的线表示预热支管232，其中，箭头指向反应器21的内部。在烟气处理装置2的长度方向上，预热支管232等间距、平行设置；在烟气处理装置2的圆周方向上，预热支管232等间距、平行设置。烟气通过多根预热支管232进入到反应腔211内，能够更加均匀、快速地扩散到反应腔211的各个位置，提高了反应效率。

作为第一种替换手段，参考图5理解。该实施例中，预热管路采用若干直管，预热管路从烟气处理装置2的表面进入后沿着直线路径延伸至气流入口212。作为第二种替换手段，如图6所示，预热管路为单根管道，预热管道在隔热件25中以直线路径延伸至气流入口212。作为第三种替换手段，预热管路为单根管道，从烟气处理装置2的表面进入后沿着非直线路径（比如曲线路径、有转弯的路径）延伸至气流入口212，图9示意了一种带转弯路径的方案，预热管路从烟气处理装置2的上端进入，延伸至下端合适位置后连续转弯两次，预热管路在隔热件25中延伸的路径比较长，有足够多的位置布置预热件24，保证烟气预热的温度。

图1-9所对应的实施例中，预热部23与反应器21是相对独立的构件，而在另外一些实施例中，预热部23可以通过反应器21形成，比如，反应器21的气流入口212和气流出口213之间隔离出两个腔室，连通气流入口212腔室为预热部23，连通气流出口213的腔室为反应腔211，反应腔211和预热部23之间的隔板上设置有若干孔，隔板一方面能够使烟气均匀地流向反应腔211，另一方面能够对药剂起到承重作用。

继续参考图1至图5理解。一些实施例中，烟气处理装置2还包括出烟管路，出烟管路包括出烟总管26和出烟支管27，出烟总管26沿着烟气处理装置2的长度方向延伸，出烟支管27的两端分别连通气流出口213和出烟总管26，设置多根出烟支管27能够将反应后的烟气均匀、有效地排出去。为便于直观看出预热支管232和区分预热支管232，图1、图2、图4以及图5中采用含有箭头的线表示预热支管232，其中，箭头指向反应器21的外部。在烟气处理装置2的长度方向上，出烟支管27等间距、平行设置；在烟气处理装置2的圆周方向上，出烟支管27等间距、平行设置，进一步提高了烟气扩散的均匀性。

一些实施例中，预热件24设置在预热管路的外壁，预热件24贴着预热管路螺旋式缠绕，如上所说，螺旋式缠绕作广义理解；图8为局部剖视图，体现了电热丝的截面状态。预热件24的端部穿过隔热件25并伸出检测用烟气处理系统。预热件24包括电热丝，电热丝的中间部分被夹在隔热件25和预热部23之间，两端部分穿过隔热件25并延伸至烟气处理装置2的边缘，电热丝的端部通过接头连接温度控制装置3。预热件24可通过一根电热丝加热预热部23，也可通过多根电热丝分段控制。

隔热件25采用绝热材料制成，比如耐火纤维、耐火泥以及高温瓷。隔热件25可以具有一定柔性，即便尺寸上有一些误差，也能很好地将反应器21、加热件22、预热部23以及预热件24包裹进去。

一些实施例中，隔热件25包括第一隔热部251和第二隔热部252，第一隔热部251和第二隔热部252可开合设置，第一隔热部251和第二隔热部252闭合后围成安装空间253，安装空间253的形状与反应器21的外形相适配。图1、图2、图4和图5所示实施例中，安装空间253的两侧设置有通道254，其中图4的右半部分和图5的右半部分能体现一半的安装空间253和通道254，并在隔热件25内用线条进行了示意了，图1和图2中由于烟气处理装置2为剖视状态，所以图中未体现安装空间253和通道254，图6所示实施例中，安装空间253的上下端设置通道254，气流入口212处的通道254为预热部23留出空间，气流出口213的通道254用于安装排烟的管路，图9所示实施例中，安装空间253上端的通道254用于布置排烟的管路，其他通道254根据预热管路的路径预布置。

一些实施例中，烟气处理装置2还包括外壳28，相应的，预热部23、反应器21、预热件24以及加热件22也内置在外壳28中。外壳28包括第一壳体281和第二壳体282，第一隔热部251内嵌在第一壳体281内，第二隔热部252内嵌在第二壳体282内，第一壳体281和第二壳体282可开合设置。

具体而言，第一壳体281和第二壳体282可采用钢结构制成，两者围合后形成圆柱状、方形、球形或其他形状。第一壳体281和第二壳体282对合后，第一隔热部251和第二隔热部252随之对合，相应的，第一壳体281和第二壳体282打开后，第一隔热部251和第二隔热部252随之打开。外壳28上预留出用于供进气管路和出气管路穿过的孔，这些孔可以位于第一壳体281或第二壳体282上，也可以通过第一壳体281和第二壳体282对合后共同形成。第一壳体281和第二壳体282对接的位置可设置密封结构，提高壳内的密封性。

一些实施例中，通过控制第一壳体281和第二壳体282相对转动进行开合，具体来说，第一壳体281和第二壳体282转动连接，比如通过合页连接；控制第一壳体281和第二壳体282相对向外转动，则将两者打开，控制两者相对向内转动直至第一壳体281和第二壳体282的边缘处接触，则将两者闭合；其中，第一壳体281和第二壳体282的相对转动通过手动控制、机械控制或电动控制实现。

其他一些实施例中，作为替换手段，通过位移调节机构控制第一壳体281和第二壳体282相互靠近或远离进行开合。具体而言，位移调节机构能够输出线性往复运动，位移调节机构的输出端连接第一壳体281，第二壳体282固定不动，位移调节机构驱动第一壳体281运动即可实现两个壳体的开合。第一壳体281和第二壳体282沿着水平方向排布时，位移调节机构用于输出水平方向的运动，第一壳体281和第二壳体282沿着竖直方向排布时，位移调节机构用于输出竖直方向的运动。位移调节机构可以是滑动机构、齿轮齿条机构、丝杠螺母机构、凸轮机构、液压缸机构、气缸机构、电缸机构和链轮链条机构中的任一种。

一些实施例中，第一壳体281和第二壳体282通过锁止解锁机构进行锁止和解锁。第一壳体281和第二壳体282闭合后，锁止解锁机构进行锁止，使第一壳体281和第二壳体282相互固定，锁止解锁机构解锁后，第一壳体281和第二壳体282在该处的约束被解除，则可在外力的作用下相对转动或移动。

一些实施例中，检测用烟气处理系统还包括入口烟气分析仪4和出口烟气分析仪5，入口烟气分析仪4用于分析进入预热部23的烟气，获取目标物质的浓度的实测值，以便于根据该实测值对目标物质的浓度闭环控制。出口烟气分析仪5用于分析从反应腔211流出的烟气，检测目标物质和目标成分的浓度的实测值，以便于根据该实测值判断是否符合排放标准以及药剂是否达到寿命的终点。另外，分析两个烟气分析仪的数据，还可计算出药剂在对应条件下的寿命。

一些实施例中，检测用烟气处理系统还包括第一温度探测器和第二温度探测器，第一温度探测器从烟气处理装置2的上端插入到反应腔211中，并用于检测反应腔211内的温度。第一温度探测器和壳体、反应器21连接的位置可设置密封材料进行密封。第二温度探测器从烟气处理装置2的侧面插入，并用于检测预热部23内的温度。第二温度探测器可以深入到预热部23内，也可仅深入到预热部23的外表面上，认定外表面的温度等于内部的温度。

本发明实施例中，温度控制装置3包括第一闭环控制模块和第二闭环控制模块；第一闭环控制模块用于对反应腔211内的温度进行闭环控制，对第一闭环控制模块输入模拟加热温度，第一温度探测器的检测结果反馈给第一闭环控制模块，第一闭环控制模块据此调节加热件22的电流和/或电压，使该检测结果趋于模拟加热温度。第二闭环控制模块用于对预热部23内的温度进行闭环控制，控制的原理同第一闭环控制模块，控制对象和参数适应性调整即可，该处不再赘述。

本发明实施例中，烟气模拟装置1包括多个气体供应部件11，为直观体现，图1中用虚线框出了一个气体供应部件11，如图1所示，每个气体供应部件11都包括依次通过管路连接的气源111、流量调节装置112、流量检测装置113以及单向阀114。气源111用于提供气体，气源111部件可以是气罐，也可是空气压缩机1111，气源111所提供的气体可以是标准气体（比如二氧化硫标气、二氧化氮标气等），也可是压缩空气。不同的气体供应部件11对应不同的气体。流量调节装置112用于控制气源111输出气体的流量，流量检测装置113用于检测流量，单向阀114用于防止气体倒流。

烟气模拟装置1还包括具有混合腔的静态混合器12，各路气体供应部件11输出的气体在静态混合器12中进行充分混合。

如图10所示，一些实施例中，静态混合器12的断面上设置有扰流部件，扰流部件用于干扰气流。扰流部件的边缘固定于混合腔的内壁，扰流部件上设置有若干延伸方向不同的翅片121，翅片121用于将从混合腔入口流向混合腔出口的气体切割成多股气流。

具体而言，翅片121可以是单个板件，多个翅片121固定连接在一起，以保证位于混合腔的中间部分的翅片121得以固定，翅片121也可是单个板件中的一部分，比如板件连续弯折，每弯折一次形成一个翅片121。图10中示意了板件弯折形成翅片121的结构，为便于理解，图中仅保留了一个板件，隐去了其他板件，加粗线条表示板件，该板件连续弯形成具有多个V型结构的波浪状形态，每个V型形成两个延伸方向不同的翅片121；在垂直于图10纸面的方向上，上下相邻的两个板件之间并不一定平行设置，可以设置夹角，使得多股气流的流向不同，增强扰流效果。

继续参考图10，扰流部件还包括支撑框架122，支撑框架122可通过若干梁交叉固定形成，支撑框架122的边缘固定于混合腔的内壁，至少部分翅片121与支撑框架122固定连接，从而翅片121承受气流作用时能够更加稳定地保持固定不动。

另外，静态混合器12的断面上可以间隔设置多个扰流部件，让气流更加充分地混合，混合越充分，上述的入口烟气分析仪4所检测的结果越准确，反应腔211内各位置的药剂反应越均匀。

烟气模拟装置1还包括浓度闭环控制模块，浓度闭环控制模块通过控制多个气体供应部件11对流向预热部23的烟气中目标物质的浓度进行闭环控制。向浓度闭环控制模块输入目标物质的模拟浓度，浓度闭环控制模块计算出需要哪些气体供应部件11开通，以及开通的流量，入口烟气分析仪4的检测结果作为反馈值，浓度闭环控制模块根据反馈值调节气体供应部件11的流量，以使反馈值无限趋近于模拟浓度。

检测用烟气处理系统包括工作组，工作组包括相连接的反应器21、加热件22、预热部23以及预热件24。以上阐述的实施例中，每个隔热件25中设置一个工作组，其他一些实施例中，参考图11理解，隔热件25内设置有多个工作组6，即隔热件25内设置多个反应器21。多个工作组6可以共用一个烟气模拟装置1，也可仅共用烟气处理模块的气源111，还可以各自配备一个烟气模拟装置1。多个工作组6可以共用一个温度控制装置3，也可单独配备温度控制装置3。需要说明的是，图11示意了基于上述一种反应器结构的工作组，作为替换手段，其他实施例中，工作组可以是基于上述其他任一项实施例所提供的反应器21实现。

隔热件25和工作组6一对多的方案可以有多种应用，比如：（1）使多个工作组6同时进行工作，每个反应腔211里堆放的药剂的信息上做一些调整，比如药剂量不同、药剂形状不同或药剂的孔隙率不同，其他模拟条件都相同，便可检测出药剂参数对反应的影响；（2）使多个工作组6同时进行工作，每个反应腔211里放置成分不同的药剂，其他模拟条件都相同，便可检测出不同药剂的效果。当然，隔热件25和工作组6一对多的方案的应用中，各工作组也可以单独使用。

本发明实施例还提供了一种药剂寿命检测方法，在上述任一项烟气处理系统的基础上获得，药剂寿命检测方法包括：

A、获得模拟条件，根据模拟条件向反应腔211内装入药剂。具体来说，模拟条件包括药剂信息（包括形状、成分和孔隙率）、反应腔211内药剂的装载量、反应腔211内的模拟加热温度、预热部23的模拟预热温度、烟气信息（包括烟气的成分及各成分的浓度），根据药剂信息和反应腔211内药剂的装载量信息添加相应量的药剂。模拟条件可以是由实验人员根据检测需要自行设定的理论性数据，也可是根据工业烟气处理系统的实际参数通过模型转换得来。

B、根据模拟条件获得模拟烟气、启动温度控制装置3。其中，浓度闭环控制模块根据烟气的成分和浓度控制气体供应部件11工作，为提高检测精度，可以在模拟烟气达标后再通入反应器21中，但烟气模拟装置1模拟烟气达到要求的条件所需要的时间很短，即便模拟的过程中未达标的烟气直接通入反应器21中，对检测结果的影响也很微小；温度控制装置3根据模拟预热温度和模拟加热温度控制预热件24和加热件22工作。

C、满足模拟条件的时间点作为计时起点，从反应腔211的气流出口213流出的烟气中目标物质的浓度达到预设信息的时间点作为计时终点。由于模拟烟气所需时间、反应腔211内温度达到要求，以及预热部23内温度达到要求所需的时间都很短，因此可以将启动烟气模拟装置1和温度控制装置3的时间点作为计时起点，也可将入口烟气分析仪4测得烟气达到要求的时间点作为计时起点。

D、根据计时起点到计时终点所经历的时间长度来评价对应模拟条件下药剂的寿命。

最后应说明的是，本领域的普通技术人员可以理解，为了使读者更好地理解本发明，本发明的实施方式提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本发明各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种检测用烟气处理系统，其特征在于，包括：

烟气模拟装置，用于模拟烟气；

烟气处理装置，包括反应器、加热件、预热部、出烟管路、预热件以及隔热件，所述反应器具有用于装载药剂的反应腔以及分别连通所述反应腔的气流入口和气流出口，药剂用来和烟气中的目标物质进行反应生成目标成分，气流入口所在区域至少部分正对气流出口所在区域，多个所述气流入口沿着所述反应器的长度方向从所述反应腔的一端排布至另一端，多个所述气流出口沿着所述反应器的长度方向从所述反应腔的一端排布至另一端，所述加热件用于为所述反应腔加热，所述预热部连通所述反应腔，所述预热部包括预热总管和若干预热支管，所述预热支管的两端分别连接所述预热总管和所述气流入口，所述出烟管路包括出烟总管和出烟支管，所述出烟支管的两端分别连通所述气流出口和所述出烟总管，所述预热总管和所述出烟总管分别沿着所述烟气处理装置的长度方向延伸，所述预热件用于为所述预热部加热，所述隔热件用于将所述反应器和所述预热部与空气隔离，所述隔热件包括第一隔热部和第二隔热部，所述第一隔热部和所述第二隔热部可开合设置，所述第一隔热部和所述第二隔热部闭合后围成用于放置所述反应器的安装空间，所述安装空间的形状与所述反应器的外形相适配；

温度控制装置，用于控制所述加热件和所述预热件；

入口烟气分析仪和出口烟气分析仪，所述入口烟气分析仪用于分析进入所述预热部的烟气，所述出口烟气分析仪用于分析从所述反应腔流出的烟气；

其中，烟气流经所述预热部进入所述反应腔，与药剂反应后流出反应腔。

2.根据权利要求1所述的检测用烟气处理系统，其特征在于，所述反应器包括主体结构和第一盖体，所述第一盖体在所述主体结构的第一开口处与之可拆卸连接；

所述反应器还包括设置在气流入口处的气流均布件，所述气流均布件用于使烟气均匀地流向所述反应腔；

所述反应器还包括设置在气流入口处的过滤件，所述过滤件用于过滤烟气中的颗粒物。

3.根据权利要求1所述的检测用烟气处理系统，其特征在于，所述加热件包括电热丝，电热丝的中间部分被夹在所述反应器和所述隔热件之间，所述电热丝的两端穿过所述隔热件并延伸至所述烟气处理装置的边缘；

所述加热件包括一根电热丝，所述一根电热丝从所述反应器的一端缠绕至所述反应器的另一端；或者，所述加热件包括多根电热丝，所述多根电热丝用于对所述反应腔内温度分段控制。

4.根据权利要求1所述的检测用烟气处理系统，其特征在于，

在所述烟气处理装置的长度方向上，所述预热支管等间距、平行设置；

在所述烟气处理装置的圆周方向上，所述预热支管等间距、平行设置，且；

在所述烟气处理装置的长度方向上，所述出烟支管等间距、平行设置；

在所述烟气处理装置的圆周方向上，所述出烟支管等间距、平行设置。

5.根据权利要求1所述的检测用烟气处理系统，其特征在于，所述预热件包括电热丝，电热丝的中间部分被夹在所述隔热件和所述预热部之间，电热丝的两端穿过隔热件并延伸至所述烟气处理装置的边缘。

6.根据权利要求1所述的检测用烟气处理系统，其特征在于，所述烟气处理装置还包括第一壳体和第二壳体，所述第一隔热部内嵌在所述第一壳体内，所述第二隔热部内嵌在所述第二壳体内，所述第一壳体和所述第二壳体可开合设置。

7.根据权利要求6所述的检测用烟气处理系统，其特征在于，所述第一壳体和所述第二壳体转动连接，所述第一壳体和所述第二壳体通过锁止解锁机构进行锁定和解锁；或者，

所述第一壳体固定，所述第二壳体连接位移调节机构，所述位移调节机构通过驱动所述第二壳体远离或靠近所述第一壳体实现两者的开合；所述位移调节机构采用滑动机构、齿轮齿条机构、丝杠螺母机构、凸轮机构、液压缸机构、气缸机构、电缸机构和链轮链条机构中的任一种。

8.根据权利要求1-7任一项所述的检测用烟气处理系统，其特征在于，所述检测用烟气处理系统还包括第一温度探测器和第二温度探测器，所述第一温度探测器从所述烟气处理装置的上端插入到所述反应腔中，并用于检测所述反应腔内的温度；所述第二温度探测器从所述烟气处理装置的侧面插入，并用于检测所述预热部的温度。

9.根据权利要求1-7任一项所述的检测用烟气处理系统，其特征在于，所述温度控制装置包括第一闭环控制模块和第二闭环控制模块；所述第一闭环控制模块用于对所述反应腔内的温度进行闭环控制；所述第二闭环控制模块用于对所述预热部内的温度进行闭环控制。

10.根据权利要求1-7任一项所述的检测用烟气处理系统，其特征在于，所述烟气模拟装置包括多个气体供应部件和浓度闭环控制模块，所述浓度闭环控制模块通过控制所述多个气体供应部件对流向所述预热部的烟气中目标物质的浓度进行闭环控制；

所述烟气模拟装置还包括具有混合腔的静态混合器；所述静态混合器的断面上至少设置一个扰流部件，所述扰流部件的边缘固定于所述混合腔的内壁，所述扰流部件上设置有若干延伸方向不同的翅片，所述翅片用于将从所述混合腔入口流向所述混合腔出口的气体切割成多股气流；

所述扰流部件还包括支撑框架，所述支撑框架的边缘固定于所述混合腔的内壁，至少部分所述翅片与所述支撑框架固定连接。

11.根据权利要求1-7任一项所述的检测用烟气处理系统，其特征在于，所述隔热件内设置有多个工作组，所述工作组包括相连接的所述反应器、所述加热件、所述预热部以及所述预热件。

12.一种药剂寿命检测方法，其特征在于，在权利要求1-11任一项所述的检测用烟气处理系统的基础上获得，所述药剂寿命检测方法包括：

获得模拟条件，根据所述模拟条件向反应腔内装入药剂；

根据所述模拟条件获得模拟的烟气、启动温度控制装置；

满足模拟条件的时间点作为计时起点，从反应腔流出的烟气满足要求的时间点作为计时终点；

根据所述计时起点到所述计时终点所经历的时间长度来评价对应模拟条件下药剂的寿命。