CN204203145U - 富氧燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种富氧燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置，进料装置包括与气源连接的质量流量控制器，流化床给料器和气体电预热管；所述的流化床给料器通过控制阀与质量流量控制器连接和气体电预热管相连；燃烧装置包括立式反应炉,其进口端与流化床给料器的出口端连通；检测装置包括温度检测器、氧化性Cl检测器，所述的立式反应炉的进口端、出口端和气体电预热管与流化床给料器的连接端处均分别设置有一个温度检测器；所述的氧化性Cl检测器置于立式反应炉出口端。本实用新型具有能在富氧气氛下生成氧化性Cl，实现在同样的实验装置上不同实验工况的切换，方便进行对比实验的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及富氧气氛下烟气组分对氧化性Cl形成影响分析的技术领域，具体涉及一种富氧燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置。
背景技术
富氧(O2/CO2)燃烧是一种新的煤清洁燃烧技术，是控制CO2温室气体排放的有效方式，与常规空气燃煤相比，无论在燃烧过程，还是燃烧产物上均具有明显差异。富氧燃烧采用相对纯O2(约95％-98％)作为燃烧氧化剂，煤燃烧形成的烟气体积仅为空气燃烧时的25％左右；通过部分循环燃烧生成烟气控制进入锅炉O2含量；尾部烟气产物主要是CO2(约占70％)和H2O，进而能够方便的实现CO2分离捕集。
富氧燃烧气氛下HCl在一定条件能够转化为氧化性Cl，氧化性Cl能够氧化Hg0为Hg2+，达到燃煤烟气除汞的目的。根据当前国内外O2/CO2燃煤Hg排放研究现状，当前国内外在解决O2/CO2燃烧气氛下高H2O含量对氧化性Cl形成的抑制规律与反抑制机理和O2/CO2燃煤烟气Hg形态及影响因素等方面进行的研究还不够广泛和深入。富氧(O2/CO2)燃烧气氛下烟气中氧化性Cl可以氧化常规方法不易吸收的Hg0为Hg2+，Hg2+可以通过酸性盐溶液或工业废水等脱除。目前，国内外对治理大气汞污染的主要思路就是把不易直接被吸收的Hg0通过氧化作用转化为Hg2+，再进行脱除，富氧(O2/CO2)燃烧气氛下烟气中生成氧化性Cl的装置操作简单可行，可以通过改变相关工况来确定氧化性Cl生成反应的最佳条件。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的上述不足，提供一种能在富氧(O2/CO2)气氛下生成氧化性Cl，实现在同样的实验装置上不同实验工况的切换，方便进行对比实验，利于更加清晰的理解富氧燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种富氧燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置，该装置包括：
混气装置，所述的混气装置包括与气源连接的多个质量流量控制器，流化床给料器和气体电预热管；所述的每个质量流量控制器的进口端连接有一种气源；所述的每个质量流量控制器的出口端均与同一管道连通后通过控制阀与流化床给料器进口端连通，同时流化床给料器的进口端与气体电预热管相连；
燃烧装置，所述的燃烧装置包括立式反应炉,所述的立式反应炉的进口端与流化床给料器的出口端连通；所述的立式反应炉上设置有可编程控制器；
检测装置，所述的检测装置包括温度检测器、氧化性Cl检测器，所述的立式反应炉的进口端、出口端和气体电预热管与流化床给料器的连接处均分别设置有一个温度检测器(即气体电预热管与流化床给料器的连接处、立式反应炉的进口端和出口端三个位置上分别设置一个温度检测器)；所述的氧化性Cl检测器置于立式反应炉出口端。
包含气源、质量流量控制器、流化床给料器和气体电预热等部分组成的混气装置；主要功能：调节和控制燃烧气氛及均相模拟气氛的构成，以及进入立式反应炉前的气体温度控制。
主要为立式反应炉的燃烧装置，主要功能：提供发生富氧燃烧的场所，通过调节电加热管温度来控制和改变富氧燃烧时的炉膛温度；提供实验温度下模拟烟气混合反应的场所；
检测装置：主要由温度监测器、氧化性Cl检测器两部分构成。主要功能：立式反应炉的进口处、出口处和点预热口处对应的T1，T2，T3三个温度的检测温度监测器，用于分别监测燃烧入口、燃烧出口以及混合气体电预热后三处的温度，可获得烟气温度的相关数据，从而能及时进行温控调节；
氧化性Cl监测点即氧化性Cl检测器位于燃烧出口处，进行Cl2/Cl形态的采样分析。
作为优选，所述的Cl2/Cl形态检测器为两个10ml装有甲基橙吸收液的洗气瓶串联而成；该结构可以简单快速的检测出烟气中的Cl2/Cl，能避免烟气中Cl2/Cl过量或吸收液不足而引起的检测不准确的问题。实用新型所述的氧化性Cl检测器设置在采样口，通过该结构可以根据颜色反应可以快速的对采样所需时间做出判断。该装置采用两个装有10ml的甲基橙吸收液的洗气瓶串联而成，这样避免了因烟气尾气中氧化性Cl浓度过大而甲基橙吸收液不足的问题。
作为优选，所述与流化床给料器的进口端相连的气体电预热管的另一端上连接有水注射泵；采用该结构的设置既增加了实验装置的利用率又丰富了实验工况，实验装置增加了注射泵以后可以研究H2O在富氧(O2/CO2)燃烧气氛下对气中氧化性Cl形成的抑制规律，对富氧燃烧气氛下烟气中H2O对Hg0氧化的抑制作用提出实验研究。
作为优选，本实用新型的流化床给料器包括依次连通的进气管道，混合腔和出气管道；所述的进气管道、混合腔和出气管道的内径比为1:2-3:1；所述的进气管道的侧壁上设置若干进气支管，所述出气管道的侧壁上设置若干出气支管；采用上述结构，可以保证多种其他同时从进气管道和进气支管进入，而混合腔的内径比进气管大，是为了保证其他进入后能充分的混合均匀，方便更加真实、可靠的模拟实际烟道气体混合状态，从而保证本装置检测的准确性。
作为优选，所述的立式反应炉出口端与氧化性Cl检测器置的连接段上还设有一个气体电预热管；采用该结构可以合理控制从反应炉出来的气体温度，方便控制流出气体温度。
作为优选，所述的氧化性Cl检测器的出气口连通有抽气泵，所述的抽气泵的出口连通尾气吸收装置(装有碱性固体或液体，如氢氧化钠、钾或其水溶液)；设置抽气泵可以方便的控制气体流量，而尾气吸收装置能吸收尾气中有害的酸性气体，更利于安全、环保。
本实用新型上述装置的工作流程如下：实验前需要检测整个装置的气密性，一般用二氧化碳或者氮气进行气密性检测，确定气密性良好以后，按实验工况通过质量流量控制器通入各组分气体，待气流稳定后通过可编程控制器开启立式反应炉，开启温度检测器。等待反应炉达到采集数据所需温度时，接通氧化性Cl检测器，开启抽气泵进行抽气。一般情况下，如果氧化性Cl检测器装置中的吸收液红色有明显褪色就停止抽气，如果没有明显褪色则抽气20min。将吸收液按要求依据国标HJ/T30-1999进行氧化性Cl的测量。
本实用新型的优点和有益效果：
1.本实用新型是在富氧气氛的前提下，在高温的环境中使HCl转化为氧化性Cl。基于这种设想所搭建的实验装置比工业用电解饱和食盐水制氯气的方法更加简便可行，同时又能够持续稳定的产生氧化性Cl。
2.本实用新型的最终目的是为了研究氧化性Cl对烟气中Hg0的氧化效果。从本实用新型的装置来讲，不但能够模拟电厂烟气环境，而且气体组分和反应温度都是能够根据需要进行调节，这样一来研究工况变得丰富多样，对研究烟气中氧化性Cl对电厂烟气中Hg0的氧化效果具有指导意义。
3.本实用新型在研究富氧(O2/CO2)燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置的基础上增加了水注射泵即进水装置，这样既增加了实验装置的利用率又丰富了实验工况。实验装置增加了注射泵以后可以研究H2O在富氧(O2/CO2)燃烧气氛下对气中氧化性Cl形成的抑制规律，对富氧燃烧气氛下烟气中H2O对Hg0氧化的抑制作用提出实验研究。
附图说明
图1本实用新型富氧(O2/CO2)燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置示意图。
图2本实用新型流化床给料器的主视图结构示意图。
图3本实用新型流化床给料器的A-A剖视图结构示意图。
如图所示：1.温度检测器，2.可编程控制器，3.质量流量控制器，4.流化床给料器，4.1进气管，4.11.进气支管，4.2混合腔，4.3.出气管，4.31.出气支管，5.立式反应炉，6.气体电预热管，7.尾气吸收装置，8.氧化性Cl检测器，8.1.洗气瓶，9.水注射泵，10.抽气泵，11.控制阀。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步详细描述本实用新型，但本实用新型不仅仅局限于以下实施例。
如附图1-3所示：本实用新型的富氧(O2/CO2)燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置，该装置包括：
混气装置，所述的混气装置包括与气源(如图1为CO2、O2、HCl等模拟电厂实际烟气环境的气源)连接的质量流量控制器3(市售产品，型号：D07系列质量流量控制器，配合D08-3F型流量显示仪使用)，流化床给料器4(用于气体进入反应器前的混合，给反应器提供模拟烟气，必要的时候也可以进行加热)和气体电预热管6；
所述的每个质量流量控制器3的进口端连接有一种气源；所述的每个质量流量控制器3的出口端均与同一管道连通后通过控制阀11与流化床给料器4进口端连通，同时流化床给料器4的进口端与气体电预热管6(加入电预热管有两个目的：1，模拟烟气进入反应器需要一定的温度，比如电厂的空气预热器也有同样的效果；2，在研究H2O即水蒸汽对氧化性Cl生成产生的影响时模拟烟气中需要水蒸汽，实验中通过注射泵加入少量水，再结合电预热器加热生成水蒸汽)相连；
燃烧装置，所述的燃烧装置包括立式反应炉5,所述的立式反应炉5的进口端与流化床给料器4的出口端连通；所述的立式反应炉5上设置有可编程控制器2(如LTDE可编程控制器)；
检测装置，所述的检测装置包括温度检测器1(如XMTD数显调节仪)、氧化性Cl检测器8，所述的立式反应炉5的进口端、出口端，气体电预热管6与流化床给料器4相互连接处均分别设置有一个温度检测器1；所述的氧化性Cl检测器8置于立式反应炉5出口端。
包含气源、质量流量控制器、流化床给料器和气体电预热等部分组成的混气装置；主要功能：调节和控制燃烧气氛及均相模拟气氛的构成，以及进入立式反应炉前的气体温度控制。
主要为立式反应炉的燃烧装置，主要功能：提供发生富氧燃烧的场所，通过调节电加热管温度来控制和改变富氧燃烧时的炉膛温度；提供实验温度下模拟烟气混合反应的场所；
检测装置：主要由温度监测器、氧化性Cl检测器两部分构成。主要功能：立立式反应炉5的进口端、出口端，气体电预热管6与流化床给料器4相互连接端处对应的T1，T2，T3三个温度的检测温度监测器，用于分别监测燃烧入口、燃烧出口以及混合气体电预热后三处的温度，可获得烟气温度的相关数据，从而能及时进行温控调节；
氧化性Cl监测点即氧化性Cl检测器位于燃烧出口处，进行Cl2/Cl形态的采样分析。
本实用新型所述的氧化性Cl检测器即Cl2/Cl形态检测器为两个10ml装有甲基橙吸收液的洗气瓶8.1通过管道串联而成；通过该结构可以根据颜色反应可以快速的对采样所需时间做出判断。该装置采用两个装有10ml的甲基橙吸收液的洗气瓶串联而成，这样避免了因烟气尾气中氧化性Cl浓度过大而甲基橙吸收液不足的问题。
本实用新型所述与流化床给料器4的进口端相连的气体电预热管6的另一端连接有水注射泵9(如型号为：KL-602注射泵)；采用该结构的设置既增加了实验装置的利用率又丰富了实验工况，实验装置增加了注射泵以后可以研究H2O在富氧(O2/CO2)燃烧气氛下对气中氧化性Cl形成的抑制规律，对富氧燃烧气氛下烟气中H2O对Hg0氧化的抑制作用提出实验研究。
本实用新型的流化床给料器4包括依次连通的进气管道4.1，混合腔4.2和出气管道4.3；所述的进气管道、混合腔和出气管道的内径比为1:2-3:1；所述的进气管道的侧壁上设置若干进气支管4.11，所述出气管道的侧壁上设置若干出气支管4.31；采用上述结构，可以保证多种其他同时从进气管道和进气支管进入，而混合腔的内径比进气管大，是为了保证其他进入后能充分的混合均匀，方便更加真实、可靠的模拟实际烟道气体混合状态，从而保证本装置检测的准确性。
本实用新型所述的立式反应炉出口端与氧化性Cl检测器置的连接端上还设有气体电预热管；采用该结构可以合理控制从反应炉出来的气体温度，方便控制流出气体温度。
本实用新型所述的氧化性Cl检测器8的出气口连通有抽气泵10，所述的抽气泵10的出口连通尾气吸收装置7(装有碱性固体或液体的瓶子，如氢氧化钠、钾或其水溶液)；设置抽气泵可以方便的控制气体流量。甲基橙吸收液采集氧化性Cl后依据《固定污染源排气中的氯气的测定—甲基橙分光光度法》(HJ/T30-1999)，通过型号为HACH-DR5000分光光度计进行褪色程度的测量，进而得出氧化性Cl浓度含量。
本实用新型的每种气源与质量流量控制器之间也壳设置控制阀11，方便控制各种气源的流量。
实施例，采用本实用新型的装置，实验检测整个装置的气密性，一般用二氧化碳或者氮气进行气密性检测，确定气密性良好以后，按实验工况通过质量流量计通入各组分气体，模拟烟气的总流量为2L/min，其中O2占总气体量的6％，HCl浓度从15ppm～120ppm进行变化，CO2为平衡气体，反应温度从500℃～1200℃进行变化。待气流稳定后通过可编程控制器开启立式反应炉，开启温度检测器。等待反应炉达到采集数据所需温度时，接通氧化性Cl检测器，开启抽气泵进行抽气。一般情况下，如果氧化性Cl检测器装置中的吸收液红色有明显褪色就停止抽气，如果没有明显褪色则抽气20min。将吸收液按要求依据国标HJ/T30-1999进行氧化性Cl的测量。通过对实验数据的分析，初步得出当温度和HCl浓度都为工况最大值时氧化性Cl的生成量最大，氧化性Cl最大转化率可达到18％左右。通过上述实施例可以本实用新型的装置能有效模拟实际生产工况，且氧化性Cl的生产率高。
Claims (6)
1.一种富氧燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置，其特征在于：该装置包括：
混气装置，所述的混气装置包括与气源连接的多个质量流量控制器(3)，流化床给料器(4)和气体电预热管(6)；所述的每个质量流量控制器(3)的进口端连接有一种气源；所述的每个质量流量控制器(3)的出口端均与同一管道连通后通过控制阀(11)与流化床给料器(4)进口端连通，同时流化床给料器(4)的进口端与气体电预热管(6)相连；
燃烧装置，所述的燃烧装置包括立式反应炉(5),所述的立式反应炉(5)的进口端与流化床给料器(4)的出口端连通；所述的立式反应炉(5)上设置有可编程控制器(2)；
检测装置，所述的检测装置包括温度检测器(1)、氧化性Cl检测器(8)，所述的立式反应炉(5)的进口端、出口端和气体电预热管(6)与流化床给料器(4)的连接处均分别设置有一个温度检测器；所述的氧化性Cl检测器(8)置于立式反应炉(5)出口端。
2.根据权利要求1所述的富氧燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置，其特征在于：所述的氧化性Cl检测器(8)为由两个10ml装有甲基橙吸收液的洗气瓶(8.1)通过管道串联而成。
3.根据权利要求1所述的富氧燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置，其特征在于：所述与流化床给料器(4)的进口端相连的气体电预热管(6)的另一端连接有水注射泵(9)。
4.根据权利要求1所述的富氧燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置，其特征在于：所述的流化床给料器(4)包括依次连通的进气管道(4.1)，混合腔(4.2)和出气管道(4.3)；所述的进气管道、混合腔和出气管道的内径比为1:2-3:1；所述的进气管道(4.1)的侧壁上设置若干进气支管(4.11)，所述出气管道(4.3)的侧壁上设置若干出气支管(4.31)。
5.根据权利要求1所述的富氧燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置，其特征在于：所述的立式反应炉(5)出口端与氧化性Cl检测器置(8)的连接段上还设有气体电预热管(6)。
6.根据权利要求1所述的富氧燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置，其特征在于：所述的氧化性Cl检测器(8)的出气口连通有抽气泵(10)，所述的抽气泵(10)的出口连通尾气吸收装置(7)。
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|---|---|---|---|---|
| CN104458804A (zh) * | 2014-12-05 | 2015-03-25 | 浙江大学宁波理工学院 | 富氧燃烧气氛下烟气中氧化性Cl形成装置 |
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