CN205826586U - 一种连续法测定活性焦二氧化硫容量的自动化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续法测定活性焦二氧化硫容量的自动化装置，包括烟气混合装置、水蒸气产生装置、气体混合装置和反应管，所述烟气混合装置包括预混器；所述水蒸气产生装置包括泵、气化器和气体流量计，水经泵进入气化器气化；所述预混器出口的气体和经气化器气化后的水蒸气进入气体混合装置后得到混合气，混合气经管道进入反应管；所述反应管内设置电阻丝和分布板，混合器在反应管内和活性焦充分接触，经活性焦吸附后的混合气排出反应管。本实用新型相对于现有装置可以实现活性焦吸附二氧化硫容量自动化测定，具有烟气成分组成精确稳定、集成度高、操作方便快捷等特点，对于解决目前活性焦吸附容量测定难度大的困难具有积极意义。

Description

一种连续法测定活性焦二氧化硫容量的自动化装置

技术领域

本实用新型涉及污染物吸附容量的环保技术仪器装备，特别适用于活性焦吸附气体污染物容量领域。

背景技术

近年来采用吸附法脱出气体污染物的工业应用越来越广泛，例如烟气脱硫、糖脱色、油气回收、废水处理等，同时，作为吸附剂的活性焦、活性炭、分子筛、硅藻土等在实际工业应用中的吸附效果和容量情况迫切需要定量定性评价，目前，这种行业针对性强、领域相对狭窄的分析测试仪器比较匮乏，实验室自行搭建装置居多，常常难以实现自动化、标量化、误差比较大，对于连续运转工业装置，这种间歇化装置人工成本比较高，难以满足工业规模化测量需求。

以工业烟气脱硫为例，电厂烟气包括氧气、氮气、水蒸气、二氧化碳、硫化物、氮氧化物等，其组成较为复杂。由于烟气温度120℃以上，在工业采用活性焦脱硫时，不同规格活性焦二氧化硫在不同工况下吸附量关系整个装置稳定运行，目前实现自动化测定活性焦二氧化硫吸附量装置在国内基本属于空白。

一般国内测定活性焦在烟气内的二氧化硫吸附量的实验装置由三部分构成：烟气混合装置、活性焦吸附单元、烟气组成检测装置。烟气混合装置包括氮气、氧气、二氧化硫，水蒸气由于需要120℃以上保温，因此一般经过反应器加热器加热后进入反应器直接与混合过气体进行二次混合后经过活性焦，氮气、氧气、二氧化硫都有标准气体，都可以通过质量流量计进行定量。但水蒸气目前在定量方面具有一定误差，水通过蠕动泵或者恒流泵进行定量后进入水蒸气气化器进行气化，气化后的水蒸气直接进入反应器与混合过气体进行二次混合，这个过程水蒸气气化效率稳定性是确定模拟烟气中水蒸气含量的关键因素，在大部分测量实验装置中这点都被忽视。同时，工业过程中，烟气温度在80-180℃，一般实验装置模拟烟气没有设置特定预热系统，烟气温度在常温就通入反应器，导致通过反应器活性焦料层是可能反应温度达不到实际模拟吸附温度。

活性焦吸附单元由加热单元和反应器两部分组成，由于活性焦脱硫吸附温度在80-180℃，因此活性焦吸附单元的加热单元对加热功率要求不高，假如采用常规莫来石、硅酸铝等结构炉型，会导致实验装置重量增加，结构不紧凑，安装复杂。反应器结构设计通常采用分布板作为支撑和气体分布器，模拟烟气进出口没有进行优化，安装比较困难，有些实验装置才出口还需要进行拆卸加热带，导致样品装卸时间比较长。

烟气组成检测需要额外烟气分析仪进行检测，在入口和出口都进行检测，烟气入口由于气体不含有颗粒物不用添加过滤装置就可以直接检测，烟气出口处由于气体可能含有颗粒物，需要过滤装置。

针对目前通用测定活性焦在烟气内的二氧化硫吸附量的实验装置存在水蒸气定量不精确、缺乏烟气专门预热系统、加热装置复杂笨重、检测系统集成度低等技术性问题，现有技术并无有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中活性焦在烟气内的二氧化硫吸附量的装置存在的缺陷，提供了一种连续法测定活性焦二氧化硫容量的自动化装置。

本实用新型提供的连续法测定活性焦二氧化硫容量的装置，包括烟气混合装置、水蒸气产生装置、气体混合装置和反应管，其特征在于：

所述烟气混合装置包括预混器；

所述水蒸气产生装置包括泵、气化器和气体流量计，水经泵进入气化器气化；

所述预混器出口的气体和经气化器气化后的水蒸气进入气体混合装置后得到混合气，混合气经管道进入反应管；

所述反应管内设置电阻丝和分布板，混合器在反应管内和活性焦充分接触，经活性焦吸附后的混合气排出反应管。

优选的，所述预混器上设置有若干个气体入口。

优选的，所述泵为蠕动泵或平流泵。

优选的，所述反应管包括上反应管和下反应管，其材质均为石英玻璃。

优选的，所述反应管和气体混合装置之间的管道包括加热管。

优选的，所述气体混合装置内部设置若干隔板。

优选的，所述装置还包括气体检测器，所述气体检测器检测预混器和活性焦吸附后的混合气，所述气体检测器包括电化学传感器。

优选的，所述气体混合装置的内部设置加热丝；或所述气体混合装置外部设置加热管路；或所述气体混合装置的内部设置加热丝，所述气体混合装置的外部设置加热管路。

在本实用新型的一个实施例中，其提供的一种连续法测定活性焦二氧化硫容量的自动化装置主要包括：质量流量计1、蠕动泵2、预混器3、气化器4、电磁阀5、高温转子流量计6、加热式混合器7、加热套管8、上反应管9、下反应管10、分布板11、镀金电阻丝炉12、卸灰阀13、真空泵14、热电偶15、流量控制器16、气体检测器17、温度控制器18、反馈调节器19、磨口接口20；其连接方式为：氮气、氧气、二氧化硫通过质量流量计1精确定量后进入预混器3进行初步混合，水通过蠕动泵2精确定量后进入气化器4进行气化形成水蒸气，水蒸气经过高温转子流量计6后与来自预混器3的混合气体进入加热式混合器7进行混合，混合气再经过即热套管8依次经过下反应管10、分布板11、上反应管9，在反应器中与活性焦充分接触，经活性焦吸附后的混合气经过真空泵14后排出。

作为上述实施例的一个优选，预混器3进气口可根据实验装置需求增加。

作为上述实施例的一个优选，蠕动泵2根据反应装置压力需求进行替换成平流泵。

作为上述实施例的一个优选，预混器3、气化器4、加热式混合器7、上反应管9、下反应管10等单元器件根据测试分析压力需求可以增加压力检测传感器。

作为上述实施例的一个优选，反应器由分体式上反应管9、下反应管10构成，材质为石英玻璃，接口采用磨口对接。

作为上述实施例的一个优选，反应器由分体式上反应管9、下反应管10构成，材质为不锈钢，接口采用螺纹对接。

作为上述实施例的一个优选，反应器由分体式上反应管9、下反应管10构成，实际安装过程，上反应管9固定，下反应管10可以拆卸，方便装卸活性焦。

作为上述实施例的一个优选，加热套管8为波纹套管，可以弯折，以便与下反应管10对接。

作为上述实施例的一个优选，镀金电阻丝炉12为低功率加热炉型，镀金外罩可以为普通不锈钢外罩替换。

作为上述实施例的一个优选，气体检测器17内部通过设置电磁阀多通道，采用一套电化学传感器。

作为上述实施例的一个优选，流量控制器16、气体检测器17、温度控制器18、反馈调节器19等局部控制检测单元通过集成数据卡，集中显示在装置屏幕，存在于电脑对接通讯接口。

作为上述实施例的一个优选，本装置改进气化器4、加热式混合器7后，适用于工业VOCs等其他杂质类气体吸附饱和量测定。

作为上述实施例的一个优选，气化器4温度在200-400℃，加热式混合器7温度在300-400℃，加热套管8温度在200-300℃。

本实用新型的装置采用背压阀、蒸汽流量计、旁通、反馈调节等手段克服水气化后水蒸气量不稳定；采用电阻丝管壳式加热制定烟气预热系统，保证烟气预热温度可控可调节；采用电阻丝直接加热、镀金反射罩方式替代现有莫来石、硅酸铝加热炉、解决现有炉型笨重难安装问题；直接采用电化学传感器模块，嵌入装置内部、集成数据转换系统，进行实时显示和数据处理，真正实现实时测量，实时可视。

本实用新型的装置解决了目前通用测定活性焦在烟气内的二氧化硫吸附量的实验装置存在水蒸气定量不精确、缺乏烟气专门预热系统、加热装置复杂笨重及检测系统集成度低等技术性问题，其具有如下的有益效果：

1水蒸气定量精确：本实用新型通过定量蠕动泵或者恒流泵给入定量水，控制水的流速，通过气化器后变成水蒸气，水蒸气流量通过高温水蒸气转子流量计进行定量，并且采用红外等手段进行实施监控，在气化器和流量计管路上设置背压阀和旁通阀，耦合反馈调节程序方案，形成多种方式组合的调节控制，达到精确控制水蒸气流量目的；

2本实用新型中多种气体混合器内部设置多重隔板，在充分碰撞折流扰动后，气体经过反复混合，从而保证气体中各组分均一。水蒸气在低温下会容易冷凝，在混合器外部内部设置加热丝或者在外部设置加热管路，保证水蒸气不冷凝。因此加热式混合器可以充分实现气体混合和预热气体目的。同时，在混合器和反应器之间管路设置加热管，通过调节加热功率，可以实现混合气体进入反应器与活性焦混合反应时的理想反应温度；

3本实用新型中的镀金电阻丝炉与传统莫来石和硅酸铝炉型不同，不存在较厚笨重的炉壁，直接电阻丝加热，外壁采用镀金反射面，结构紧凑、轻便，便于装置集成化；

4集成度高：与普通测量活性焦吸附二氧化硫实验装置不同，本实用新型将化学传感器直接耦合到反应装置内部，省略大部分附件，检测速率快，结构紧凑。

本实用新型的连续法测定活性焦二氧化硫容量的自动化装置可以实现活性焦吸附二氧化硫容量自动化测定，具有烟气成分组成精确稳定、集成度高、操作方便快捷等特点，对于解决目前活性焦吸附容量测定难度大的困难具有积极意义。

附图说明

图1、一种连续法测定活性焦二氧化硫容量的自动化装置流程图

图2、反应器的分体图

附图标识：

1、质量流量计；2、蠕动泵；3、预混器；4、气化器；5、电磁阀；6、高温转子流量计；7、加热式混合器；8、加热套管；9、上反应管；10、下反应管；11、分布板；12、镀金电阻丝炉；13、卸灰阀；14、真空泵；15、热电偶；16、流量控制器；17、气体检测器；18、温度控制器；19、反馈调节器；20、磨口接口。

具体实施方式

如下为本实用新型的实施例，其仅用对本实用新型的解释而并非限制。

参见图1和图2，一种连续法测定活性焦二氧化硫容量的自动化装置主要包括：质量流量计1、蠕动泵2、预混器3、气化器4、电磁阀5、高温转子流量计6、加热式混合器7、加热套管8、上反应管9、下反应管10、分布板11、镀金电阻丝炉12、卸灰阀13、真空泵14、热电偶15、流量控制器16、气体检测器17、温度控制器18、反馈调节器19、磨口接口20；其连接方式为：氮气、氧气、二氧化硫通过质量流量计1精确定量后进入预混器3进行初步混合，水通过蠕动泵2精确定量后进入气化器4进行气化形成水蒸气，水蒸气经过高温转子流量计6后与来自预混器3的混合气体进入加热式混合器7进行混合，混合气再经过即热套管8依次经过下反应管10、分布板11、上反应管9，在反应器中与活性焦充分接触，经活性焦吸附后的混合气经过真空泵14后排出。流量控制器16、气体检测器17、温度控制器18、反馈调节器19等局部控制检测单元通过集成数据卡，集中显示在装置屏幕，存在电脑对接通讯接口。

上述装置中，任选地，预混器3进气口可根据实验装置需求增加。

作为上述实施例的一个优选，蠕动泵2根据反应装置压力需求进行替换成平流泵。

作为上述实施例的一个优选，预混器3、气化器4、加热式混合器7、上反应管9、下反应管10等单元器件根据测试分析压力需求可以增加压力检测传感器。

作为上述实施例的一个优选，反应器由分体式上反应管9、下反应管10构成，材质为石英玻璃，接口采用磨口对接。

作为上述实施例的一个优选，反应器由分体式上反应管9、下反应管10构成，材质为不锈钢，接口采用螺纹对接。

任选地，反应器由分体式上反应管9、下反应管10构成，实际安装过程，上反应管9固定，下反应管10可以拆卸，方便装卸活性焦。

作为上述实施例的一个优选，加热套管8为波纹套管，可以弯折，以便与下反应管10对接。

作为上述实施例的一个优选，镀金电阻丝炉12为低功率加热炉型，镀金外罩可以为普通不锈钢外罩替换。

作为上述实施例的一个优选，气体检测器17内部通过设置电磁阀多通道，采用一套电化学传感器。

作为上述实施例的一个优选，流量控制器16、气体检测器17、温度控制器18、反馈调节器19等局部控制检测单元通过集成数据卡，集中显示在装置屏幕，存在于电脑对接通讯接口。

作为上述实施例的一个优选，本装置改进气化器4、加热式混合器7后，适用于工业VOCs等其他杂质类气体吸附饱和量测定。

蠕动泵2入口换成汽油等易挥发类有机物，对于预混器3、气化器4、加热式混合器7等部件的温度设置进行重设，可以进行油气回收等领域中活性炭饱和吸附量的测定。

通过调节不同气体种类，将镀金电阻丝炉12温度设定在活性焦的解析温度400-450℃上，根据气体检测器17完成解析操作。

通过调节不同气体种类以及更换气体检测器17种类，可以完成其他有热变化或者吸附的反应检测。

Claims (7)

1.一种连续法测定活性焦二氧化硫容量的装置，包括烟气混合装置、水蒸气产生装置、气体混合装置和反应管，其特征在于：

所述烟气混合装置包括预混器；

所述水蒸气产生装置包括泵、气化器和气体流量计，水经泵进入气化器气化；

所述预混器出口的气体和经气化器气化后的水蒸气进入气体混合装置后得到混合气，混合气经管道进入反应管；

所述反应管内设置电阻丝和分布板，混合器在反应管内和活性焦充分接触，经活性焦吸附后的混合气排出反应管。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预混器上设置有若干个气体入口。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述泵为蠕动泵或平流泵。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应管包括上反应管和下反应管，其材质均为石英玻璃。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述反应管和气体混合装置之间的管道包括加热管。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体混合装置内部设置若干隔板。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体混合装置的内部设置加热丝；或所述气体混合装置外部设置加热管路；或所述气体混合装置的内部设置加热丝，所述气体混合装置的外部设置加热管路。