CN204066552U - 一种模拟湿法脱硫的实验教学装置 - Google Patents
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Abstract
一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，包括配气系统、气体吸附系统和尾气处理装置；所述配气系统包括空气压缩机、二氧化硫气体钢瓶和缓冲罐，空气压缩机和二氧化硫气体钢瓶分别通过连接管与缓冲罐连通；所述气体吸附系统从上至下依次包括高位液槽、吸收塔主体和浆液槽，高位液槽通过循环泵与浆液槽相连；所述吸收塔主体从上至下依次包括气体收集段、脱硫反应段和液体收集段，气体收集段内设有喷头，喷头与高位液槽的底部连通，气体收集段与尾气处理装置连通；所述脱硫反应段与缓冲罐连通；液体收集段底部与浆液池连通。其优点是：装置结构紧凑，占地面积小，可拆卸，组装便捷；可用于综合性、设计性和创新性实验，强化学生自主学习和独立思考能力。
Description
技术领域
本实用新型属于高等学校环境工程专业实验教学领域，具体涉及一种模拟湿法脱硫的实验教学装置。
背景技术
二氧化硫是最常见的硫氧化物，其为无色气体，有强烈刺激性气味，是大气中最主要的污染物之一，对人体、植物乃至生态环境都存在不可忽视的危害。煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃烧时会生成二氧化硫，而SO2溶于水，可形成亚硫酸（酸雨的主要成分）。通常在催化剂如二氧化氮的存在下，SO2进一步氧化，生成硫酸。这是以燃料为能源的化工厂排放的烟气会对环境造成污染的原因之一。我国以煤炭为主的能源结构在目前及今后很长一段时间将不会发生根本改变，由此带来的SO2气体污染也将继续得到国内外学者的广泛关注。
目前，二氧化硫的治理方法主要分为干法脱硫和湿法脱硫，按脱硫过程所处工段又可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫以及燃烧后脱硫。目前，二氧化硫的治理方法主要为采用湿法脱硫系统（WFGDs）。湿法脱硫系统是当前许多企业采取的最主要的SO2净化处理手段，但其结垢、能耗、水耗、运行方式、维护等问题都会直接影响脱硫的成本和效率。而且，目前用于湿法脱硫系统的实验教学装置体积较大，不可拆卸，在教学和科研中有诸多不便，学生缺少动手机会，不利于学生实践技能培养；工程实际中所使用的大型脱硫设备不适于小规模实验教学及科学实验研究，不利于科研工作者改进优化湿法脱硫工艺和企业降低生产成本。
为了更好的处理SO2等有害气体，节约企业生产成本，改善空气质量，设计SO2气体吸收模拟装置为辅助教学以及科学研究提供帮助很有必要。
实用新型内容
针对现有技术的需要，本实用新型的目的在于提供一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，可用于混合气体中SO2气体的吸收实验，能够在小规模实验研究水平对SO2气体吸收进行模拟研究，本实用新型的实验装置采用连续进样法进行实验，装置结构简单，使用方便，性能可靠，可以较好地连续性模拟湿法脱硫的相关过程，不会产生环境污染，绿色环保。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，包括配气系统22、气体吸附系统24和尾气处理装置14；所述配气系统22包括空气压缩机1、二氧化硫气体钢瓶4和缓冲罐5，所述空气压缩机1和二氧化硫气体钢瓶4分别通过连接管25、26与缓冲罐5连通；所述气体吸附系统24从上至下依次包括高位液槽10、吸收塔主体9和浆液槽11，高位液槽10通过循环泵12与浆液槽11相连；所述吸收塔主体9从上至下依次包括气体收集段16、脱硫反应段20和液体收集段21，气体收集段16内设有喷头17，喷头17依次通过流量计15和进液阀18与高位液槽10的底部连通，气体收集段16上部设有气体出口27，气体出口27与尾气处理装置14连通；所述脱硫反应段20下部设有气体入口28，气体入口28与缓冲罐5连通；液体收集段21底部与浆液池11连通；所述浆液池11底部设有废液收集口19。
所述气体收集段16与脱硫反应段20之间，脱硫反应段20与液体收集段21之间通过衬垫和螺栓固定，形成可拆卸的整体。
所述连接管25上设有气体转子流量计2；所述连接管26上设有气体转子流量计3。
所述气体入口28设有温度计6、压力表7和取样口8；所述气体出口27处设有温度计6、压力表7和取样口8。
所述气体入口28与气体出口27间设有U型压差计13。
所述尾气处理装置14为活性炭吸附箱。
所述浆液池11为NaOH浆液池、Na2CO3浆液池或Mg（OH）2浆液池。
所述气体采样口8为玻璃三通。
所述连接管25、26为PVC管、橡胶管或玻璃管；所述高位液槽10、浆液槽11、循环泵12和缓冲罐5的材料均为防腐蚀材料。
所述液体收集段21为锥形。
本实用新型的模拟湿法脱硫的实验教学装置，包括配气系统（空气源、二氧化硫气体源、缓冲罐）、气体吸收系统和尾气处理装置，空气源、二氧化硫气体源通过连接管与缓冲罐连通，缓冲罐通过连接管与气体吸收系统连通，缓冲罐将空气和二氧化硫气体进行预先混合，混合气体进入气体吸收系统后由内部的NaOH或Na2CO3溶液经喷淋吸收，所述的气体吸收系统为一级吸收塔，尾气经尾气处理装置净化后排出。
二氧化硫气体源为压缩SO2气体钢瓶，二氧化硫气体源出口处的连接管上设有气体转子流量计，通过气体转子流量计读数调节SO2输入量
空气源为压缩空气钢瓶，空气源出口处的连接管上设有气体转子流量计，通过气体转子流量计读数调节压缩空气输入量。
高位液槽利用重力势能将碱性浆液送入吸收塔对SO2气体进行净化吸收。
吸收塔主体部分可以拆卸，由气体收集段16、脱硫反应段20和液体收集段21三部分组成，连接处设有衬垫，通过螺丝固定。
为了更好的观察气体吸收前后的状态变化，在吸收塔气体入口处以及气体出口处均设有一个压力表和一个温度计，U型管压差计的两端分别连接在吸收塔的气体进出口处，用来实时显示气体吸收处理前后的参数。
吸收塔的气体入口和出口处设有气体采样口，气体采样口为玻璃三通，如图10所示，其中一端外套胶皮塞，用医用注射器可以直接扎入进行取样。
高位液槽和喷头之间设有液体转子流量计，用来测量浆液的输入速度以及输入量。
从吸收塔出来的尾气进入尾气处理装置（如活性炭吸附箱），用于吸收净化经过吸收塔处理后残余的SO2以免污染大气环境。
在本实用新型中，吸收塔中用到的浆液可以是NaOH、Na2CO3也可以是Mg（OH）2等，浆液通过循环泵由浆液槽输送到高位液槽并进行喷淋。
实验装置中的连接管可以为耐腐蚀的PVC管、橡胶管或玻璃管，对于高位液槽、浆液槽、循环泵、缓冲罐等也均需采用相适宜的防腐蚀材料，延长装置的使用寿命。
本实验系统及各个装置可通过连接管连接自行组装，高位液槽可根据实际情况调整位置及高度，浆液槽、循环泵与高位液槽间通过连接管连接；气体检测系统各装置，压力表、温度计、压差计、气体采样口均采用三通形式进行组装；当需要模拟更为真实的烟气环境时，配气系统中可以增设其它压缩气体源；尾气处理装置不限于活性炭吸附箱，也可以采用自行配置的其它碱性吸收液。
本实用新型的优点是：
（1）本实用新型的实验装置可以开设综合性、设计性和创新性实验，强化学生自主学习和独立思考能力的训练。
（2）本实用新型的实验装置采用连续进样法进行实验, 可以较好地连续性模拟湿法脱硫的相关过程,气体进出口检测仪表可以保证对脱硫吸收塔的运行状态进行实时观测，能够有效测定吸收塔的吸收效率和压降。本实用新型的实验装置气体采样口的设计可以做到即时取样，能更准确地得到气体相关模拟参数。
（3）本实用新型的实验装置在实验过程中不会产生环境污染物，绿色环保。
（4）装置结构紧凑，占地面积小，可拆卸，组装便捷，通过学生自行组装实验系统进行实验，可以锻炼学生的操作技能和工程设计能力。
附图说明
图1是本实用新型装置结构图。
图2是本实用新型装置的示意图。
图3是气体收集段的纵剖视图。
图4为图3的左视图。
图5为图3的仰视图。
图6为脱硫反应段的纵剖视图。
图7为图6的仰视图。
图8为液体收集段的纵剖视图。
图9为图8的仰视图。
图10是玻璃三通气体采样口的示意图
其中，1-压缩空气钢瓶；2，3-气体转子流量计；4-SO2气体钢瓶；5-缓冲罐；6-温度计；7-压力表；8-气体采样口；9-吸收塔主体；10-高位液槽；11-浆液槽；12-循环泵；13-压差计；14-尾气处理装置；15-液体转子流量计；16-气体收集段；17-喷头；18-进液阀；19-废液收集口；20-脱硫反应段；21-液体收集段；22-配气系统；23-浆液入口；24-气体吸附系统；25，26-连接管；27-气体出口；28-气体入口；29-液体出口；30-螺栓孔。
具体实施方式
图1为本实用新型装置结构图，图2为本实用新型装置的示意图。由图1-10可知，一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，包括配气系统22、气体吸附系统24和尾气处理装置14；所述配气系统22包括空气压缩机1、二氧化硫气体钢瓶4和缓冲罐5，所述空气压缩机1和二氧化硫气体钢瓶4分别通过连接管25、26与缓冲罐5连通；所述气体吸附系统24从上至下依次包括高位液槽10、吸收塔主体9和浆液槽11，高位液槽10通过循环泵12与浆液槽11相连；所述吸收塔主体9从上至下依次包括气体收集段16、脱硫反应段20和液体收集段21，气体收集段16内设有喷头17，喷头17依次通过流量计15和进液阀18与高位液槽10的底部连通，气体收集段16下部设有气体出口27，气体出口27与尾气处理装置14连通；所述脱硫反应段20上部设有气体入口28，气体入口28与缓冲罐5连通；液体收集段21底部与浆液池11连通；所述浆液池11底部设有废液收集口19。
所述气体收集段16与脱硫反应段20之间，脱硫反应段20与液体收集段21之间通过衬垫和螺栓固定，形成可拆卸的整体。
所述连接管25上设有气体转子流量计2；所述连接管26上设有气体转子流量计3。
所述气体入口28设有温度计6、压力表7和取样口8；所述气体出口27处设有温度计6、压力表7和取样口8。
所述气体入口28与气体出口27间设有U型压差计13。
所述尾气处理装置14为活性炭吸附箱。
所述浆液池11为NaOH浆液池、Na2CO3浆液池或Mg（OH）2浆液池。
所述气体采样口8为玻璃三通。
所述连接管25、26为PVC管、橡胶管或玻璃管；所述高位液槽10、浆液槽11、循环泵12和缓冲罐5的材料均为防腐蚀材料。
所述液体收集段21为锥形。
吸收塔可由三段组合而成：如图3-5所示，气体收集段16的下边缘设有螺栓孔，图中23为浆液入口；如图6-7所示脱硫反应段20之间的上边缘和下边缘均设有螺栓孔，如图8-9所示，脱硫反应段20的下边缘设有螺栓孔。气体收集段16、脱硫反应段20和液体收集段21三部分的连接处设有衬垫，通过螺丝可将这三部分组合固定，形成一个整体。吸收塔中的喷头17也可以拆卸。
液体收集段21为锥形，这有利于液体的收集。
吸收塔的气体入口和出口处设有气体采样口，气体采样口为玻璃三通，如图10所示，其中一端外套胶皮塞，用医用注射器可以直接扎入进行取样。
本实用新型装置是这样工作的：来自压缩空气钢瓶1的空气与SO2压缩气体钢瓶4的SO2在缓冲罐5进行预先混合后进入吸收塔进行净化，气体转子流量计2和3分别指示调节空气和SO2气体流量；将配置好的碱性浆液加入到位于吸收塔上端的高位液槽10，打开进液阀18，浆液通过重力势能经过液体转子流量计15和进液阀18经浆液入口23进入吸收塔，再从喷头17喷出，通过液体转子流量计15调节浆液流量；模拟混合气体从底端进入吸收塔与浆液逆向接触，SO2得到吸收；气体吸收后的浆液进入吸收塔下部的浆液槽11，并由循环泵输送到高位液槽；在气体进出口处分别设有温度计6、压力表7和气体采样口8，用来对模拟气体进入吸收塔前后的状态进行实时观测，并进行即时采样，气体进出口之间连有U型管压差计13，可以直观反应吸收塔工作时的压降变化；净化处理后残余气体从吸收塔顶部气体出口排出并进入活性炭吸附箱14进行彻底处理。
Claims (10)
1.一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，其特征在于：包括配气系统（22）、气体吸附系统（24）和尾气处理装置（14）；所述配气系统（22）包括空气压缩机（1）、二氧化硫钢瓶（4）和缓冲罐（5），所述空气压缩机（1）和二氧化硫钢瓶（4）分别通过第一连接管（25）、第二连接管（26）与缓冲罐（5）连通；所述气体吸附系统（24）从上至下依次包括高位液槽（10）、吸收塔主体（9）和浆液槽（11），高位液槽（10）通过循环泵（12）与浆液槽（11）相连；所述吸收塔主体（9）从上至下依次包括气体收集段（16）、脱硫反应段（20）和液体收集段（21），气体收集段（16）内设有喷头（17），喷头（17）依次通过流量计（15）和进液阀（18）与高位液槽（10）的底部连通，气体收集段（16）上部设有气体出口（27），气体出口（27）与尾气处理装置（14）连通；所述脱硫反应段（20）下部设有气体入口（28），气体入口（28）与缓冲罐（5）连通；液体收集段（21）底部与浆液池（11）连通；所述浆液池（11）底部设有废液收集口（19）。
2.根据权利要求1所述一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，其特征在于：所述气体收集段（16）与脱硫反应段（20）之间，脱硫反应段（20）与液体收集段（21）之间通过衬垫和螺栓固定，形成可拆卸的整体。
3.根据权利要求1或2所述一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，其特征在于：所述第一连接管（25）上设有气体转子流量计（2）；所述第二连接管（26）上设有气体转子流量计（3）。
4.根据权利要求1或2所述一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，其特征在于：所述气体入口（28）设有温度计（6）、压力表（7）和取样口（8）；所述气体出口（27）处设有温度计（6）、压力表（7）和取样口（8）。
5.根据权利要求1或2所述一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，其特征在于：所述气体入口（28）与气体出口（27）间设有U型压差计（13）。
6.根据权利要求1或2所述一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，其特征在于：所述尾气处理装置（14）为活性炭吸附箱。
7.根据权利要求1或2所述一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，其特征在于：所述浆液池（11）为NaOH浆液池、Na2CO3浆液池或Mg（OH）2浆液池。
8.根据权利要求4所述一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，其特征在于：所述取样口（8）为玻璃三通。
9.根据权利要求1或2所述一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，其特征在于：所述第一连接管（25）和第二连接管（26）均为PVC管、橡胶管或玻璃管；所述高位液槽（10）、浆液槽（11）、循环泵（12）和缓冲罐（5）的材料均为防腐蚀材料。
10.根据权利要求1或2所述一种模拟湿法脱硫的实验教学装置，其特征在于：所述液体收集段（21）为锥形。
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| CN107665619A (zh) * | 2016-07-27 | 2018-02-06 | 刘玉云 | 化学实验台 |
| CN109668766A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-04-23 | 南京理工大学 | 一种燃煤烟气预处理系统及方法 |
| CN110223585A (zh) * | 2018-03-29 | 2019-09-10 | 刘禹宁 | 一种化学变化中的能量变化演示器 |
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