CN208694683U - 半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置。本实用新型包括反应器、弯管、引风机、烟道隔离阀、碱液系统、烟气测量系统、温度测量装置、压力测量装置、烟气流量测量装置和控制系统。本实用新型抽取电厂燃煤锅炉的部分烟气，进行半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试，获得半干法脱除燃煤烟气中氟氯技术的关键参数和影响因素。本实用新型克服了实验室小型实验台的局限性，充分接近于实践应用，并具有可灵活调节控制的优点，可以在不影响电厂机组运行的前提下，开展可全方位调控的试验工作。中试结果可以为半干法脱除燃煤烟气中氟氯技术的工程应用提供可靠的实践基础，避免该技术在未成熟的情况下直接应用对实际锅炉产生不必要的不利影响。
Description
技术领域
本实用新型属于节能减排技术领域，涉及一种半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置。
背景技术
煤中含有硫、氯、氟等元素成分，煤燃烧时这些元素成分会生成SO2、HCl、HF、SO3等气体，其中HCl、HF气体在湿法脱硫系统中基本上可以完全脱除，所以Cl-、F-会在脱硫浆液中富集，目前脱硫系统主要通过排放脱硫废水来控制脱硫浆液中的Cl-浓度。
脱硫废水是一种污染物，脱硫废水零排放是目前发电行业环保关注的热点之一。脱硫废水中的绝大多数污染物都可以通过常规较低成本方法去除，但是Cl-却因为较难形成沉淀物而难以简单去除，目前较有效的技术就是采用蒸发的方法，不过其能耗很大，从而存在运行成本过高的问题。常规的废水零排放相当于零污染物水排放，目前也有尝试将脱硫废水再喷入较高温烟道中，实现脱硫废水的零流量排放，该方法实施简单，但是由于喷水量较大而存在烟温降幅偏大、烟道沾污严重等突出问题，因此难以有效实施。
申请人已提出了一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统专利技术(201610647049.5、201620855618.0)，可以大幅度减少脱硫废水量，少量的脱硫废水再喷入烟道中蒸发，污染组分固化到飞灰中，从而实现脱硫废水零排放。该技术目前并无实际应用范例，直接工程应用可能存在一定得未知影响因素，因此需要一定的中试验证。
发明内容
为了解决背景技术中涉及的脱除燃煤烟气中氟氯技术所存在的问题，本实用新型提供了一种半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置，从电厂锅炉烟道中抽取一定量的烟气，进入中试装置。在中试装置的燃煤烟气中喷入碱基溶液，使烟气中的HCl、HF等气体转化成固态盐并固化到飞灰中，大幅减少烟气中的HCl、HF等气体。中试后的烟气重新返回锅炉烟道中，避免对环境产生不利影响。
燃煤烟气中含有的HCl、HF等气体的浓度一般约为数十μL/L浓度，而烟气中同时也含有数百至数千μL/L浓度的SO2气体，半干法脱除氟氯技术存在高浓度SO2与低浓度目标脱除物的竞争关系，对本实用新型的技术可行性存在一定的影响。因此，申请人在提出本实用新型申请前，已开展了机理性研究，分别通过化学反应动力学模拟研究(利用CHEMKIN软件)和实验台模拟实验研究，得出了NaOH与烟气实际浓度组合气体反应的基本规律：Na+、Cl-摩尔比达到5时，HCl脱除率可达70％以上，Na+、Cl-摩尔比达到10时，HCl脱除率可接近100％，化学反应能够在0.1s内充分完成。两种研究方法得到的结果基本一致，说明本实用新型具有技术可行性。当HCl脱除率达到70％时，脱硫废水流量减少到原来的30％，此时的脱硫废水作为碱基溶剂喷入烟道内对烟温的影响很小，也减少了因为蒸发量过大导致烟道内飞灰粘结的问题。本实用新型装置布置于电厂锅炉空预器与除尘器之间的烟道位置，用于对半干法脱除燃煤烟气中氟氯工程应用可行性进行中试验证。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：
本实用新型包括反应器、弯管、引风机、烟道隔离阀、碱液系统、烟气测量系统、温度测量装置、压力测量装置、烟气流量测量装置和控制系统。
所述的反应器，包括D50测孔、温度测孔、人孔。反应器是中试装置的核心部分，用于碱液与烟气混合、反应。D50测孔沿烟气流向分布式布置多个，用于喷入碱液、采样测量和烟气压力流量测量，多个测孔便于测量经历不同反应时间的烟气组分。温度测孔沿烟气流向分布式布置多个，用于测量碱液喷入前后的温度及其变化速度，分析碱液蒸发时间。人孔在反应器的首尾各布置一个，用于观察反应器内部积灰腐蚀等状况，并用于内部清理。反应器内的烟气来自于电厂锅炉空预器与除尘器之间的烟道。
所述的弯管，包括导流板。弯管并不是必需的，由中试装置布置条件决定。如果在反应器前布置有弯管，且两者距离较近，则在弯管内安装导流板，用于使进入反应器的气流及粉尘分布更加均匀。
所述的引风机，采用变频风机，用于抽取锅炉烟道中的烟气，并调节中试装置的烟气流量。
所述的烟道隔离阀，在中试装置的首尾与烟道连接部位各布置一个，用于非中试试验期间隔离烟气，防止锅炉烟道漏风。
所述的碱液系统，包括雾化装置、计量泵、碱液罐、压缩空气，用于向反应器内供应雾化碱液。雾化装置将碱液雾化成微细液滴，均匀喷入反应器内。雾化装置采用压缩空气雾化。计量泵将碱液增压达到雾化要求，并调节与计量碱液流量。碱液罐用于存放碱液。压缩空气用于提供雾化装置所需的压缩空气，来自于电厂压缩空气母管。
所述的烟气测量系统，包括等速取样头、粉尘采集器、流量计、气体吸收瓶、气体采样流量计、抽气泵，用于粉尘采样和烟气组分(HCl、HF等)采样测量。烟气测量系统在反应器的首尾各布置一个，同时测量碱液喷入前后的烟气与粉尘组分。等速取样头用于在反应器内的流动烟气中采用等速取样的方法抽取粉尘。粉尘采集器用于将烟气中的粉尘收集起来，进一步用于分析粉尘中的组分。流量计与气体采样流量计共同计量并控制等速取样所需的烟气流量。气体吸收瓶用于吸收烟气中的HCl、HF等酸性气体，进一步用于分析烟气中相关的组分含量。气体采样流量计用于计量并控制通过气体吸收瓶的烟气流量。抽气泵用于烟气测量系统从反应器内抽气。
所述的温度测量装置，用于测量烟气温度，采用测量精度较高的热电阻。温度测量装置在碱液喷入前布置一个，在碱液喷入后沿反应器内烟气流程布置多个，测量数据用于分析喷入碱液对烟气温度的影响、碱液雾滴在烟气中的蒸发速度、修正反应器内的烟气流量等。
所述的压力测量装置，用于测量反应器内的烟气压力，进一步用于修正反应器内的烟气流量。
所述的烟气流量测量装置，用于测量反应器内的烟气流量。
所述的控制系统，用于烟气温度、压力、流量的实时在线测量，并进行引风机和碱液系统的自动控制，实现烟气流量和碱液流量的自动调节与控制。
本实用新型的有益效果是：
抽取电厂燃煤锅炉的部分烟气，进行半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试，获得半干法脱除燃煤烟气中氟氯技术的关键参数和影响因素。本实用新型克服了实验室小型实验台的局限性，充分接近于实践应用，并具有可灵活调节控制的优点，可以在不影响电厂机组运行的前提下，开展可全方位调控的试验工作。中试结果可以为半干法脱除燃煤烟气中氟氯技术的工程应用提供可靠的实践基础，避免该技术在未成熟的情况下直接应用对实际锅炉产生不必要的不利影响。
附图说明
图1为中试装置示意图。
图中，1、反应器；1-1、D50测孔；1-2、温度测孔；1-3、人孔；2、弯管；2-1、导流板；3、引风机；4、烟道隔离阀；5、碱液系统；5-1、雾化装置；5-2、计量泵；5-3碱液罐；5-4、压缩空气；6、烟气测量系统；6-1、等速取样头；6-2、粉尘采集器；6-3、流量计；6-4、气体吸收瓶；6-5、气体采样流量计；6-6、抽气泵；7、温度测量装置；8、压力测量装置；9-烟气流量测量装置；10、控制系统。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
如图1所示，一种半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置，包括反应器1、弯管2、引风机3、烟道隔离阀4、碱液系统5、烟气测量系统6、温度测量装置7、压力测量装置8、烟气流量测量装置9和控制系统10。
所述的反应器1上设置有D50测孔1-1、温度测孔1-2、人孔1-3。
所述的弯管2包括导流板2-1。
所述的碱液系统5包括雾化装置5-1、计量泵5-2、碱液罐5-3、压缩空气5-4。
所述的烟气测量系统6包括等速取样头6-1、粉尘采集器6-2、流量计6-3、气体吸收瓶6-4、气体采样流量计6-5、抽气泵6-6。
所述的反应器1是中试装置的核心部分，用于碱液与烟气混合、反应。反应器1上的D50测孔1-1沿烟气流向分布式布置多个，用于喷入碱液、采样测量和烟气压力流量测量，多个测孔便于1-1测量经历不同反应时间的烟气组分。温度测孔1-2沿烟气流向分布式布置多个，用于测量碱液喷入前后的温度及其变化速度，分析碱液蒸发时间。人孔1-3在反应器1的首尾各布置一个，用于观察反应器1内部积灰腐蚀等状况，并用于内部清理。
所述的D50测孔1-1和温度测孔1-2等间距的布置在反应器1上；
所述的弯管2，并不是必需的，由中试装置布置条件决定。如果在反应器1前端布置有弯管2，且两者距离较近，则在弯管2内安装导流板2-1，用于使进入反应器1的气流及粉尘分布更加均匀。
所述的引风机3布置在反应器1尾端，采用变频风机，用于抽取锅炉烟道中的烟气，并调节中试装置的烟气流量。
所述的烟道隔离阀4，在中试装置的首尾与烟道连接部位各布置一个，用于非中试试验期间隔离烟气。
所述的碱液系统5用于向反应器1内供应雾化碱液。雾化装置5-1将碱液雾化成微细液滴，均匀喷入反应器1内。雾化装置5-1采用压缩空气雾化。计量泵5-2将碱液增压达到雾化要求，并调节与计量碱液流量。碱液罐5-3用于存放碱液。压缩空气5-4用于提供雾化装置5-1所需的压缩空气，来自于电厂压缩空气母管。
所述的烟气测量系统6用于粉尘采样和烟气组分(HCl、HF等)采样测量。烟气测量系统6在反应器1的首尾各布置一个，同时测量碱液喷入前后的烟气与粉尘组分。等速取样头6-1用于在反应器1内的流动烟气中采用等速取样的方法抽取粉尘。粉尘采集器6-2用于将烟气中的粉尘收集起来，进一步用于分析粉尘中的组分。流量计6-3与气体采样流量计6-5共同计量并控制等速取样所需的烟气流量。气体吸收瓶6-4用于吸收烟气中的HCl、HF等酸性气体，进一步用于分析烟气中相关的组分含量。气体采样流量计6-5用于计量并控制通过气体吸收瓶6-4的烟气流量。抽气泵6-6用于烟气测量系统从反应器1内抽气。
所述的温度测量装置7用于测量烟气温度，采用测量精度较高的热电阻。温度测量装置7在碱液喷入前布置一个，在碱液喷入后沿反应器1内烟气流程布置多个，测量数据用于分析喷入碱液对烟气温度的影响、碱液雾滴在烟气中的蒸发速度、修正反应器1内的烟气流量等。
所述的压力测量装置8，用于测量反应器1内的烟气压力，进一步用于修正反应器1内的烟气流量。
所述的烟气流量测量装置9，用于测量反应器1内的烟气流量。
所述的控制系统10用于烟气温度、压力、流量的实时在线测量，并进行引风机3和碱液系统5的自动控制，实现烟气流量和碱液流量的自动调节与控制。
Claims (9)
1.半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置，其特征在于包括反应器、弯管、引风机、烟道隔离阀、碱液系统、烟气测量系统、温度测量装置、压力测量装置、烟气流量测量装置和控制系统；该中试装置的作用时从电厂锅炉烟道中抽取一定量的烟气，进入中试装置后在中试装置的燃煤烟气中喷入碱基溶液，使烟气中的HCl、HF气体转化成固态盐并固化到飞灰中；同时中试后的烟气重新返回锅炉烟道中。
2.根据权利要求1所述的半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置，其特征在于所述的反应器用于碱液与烟气混合、反应，其上设置有D50测孔、温度测孔、人孔；D50测孔沿烟气流向分布式布置多个，用于喷入碱液、采样测量和烟气压力流量测量，多个测孔便于测量经历不同反应时间的烟气组分；温度测孔沿烟气流向分布式布置多个，用于测量碱液喷入前后的温度及其变化速度，分析碱液蒸发时间；人孔在反应器的首尾各布置一个，用于观察反应器内部积灰腐蚀状况，并用于内部清理。
3.根据权利要求2所述的半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置，其特征在于所述的弯管包括导流板，反应器前布置有弯管，弯管内安装导流板，用于使进入反应器的气流及粉尘分布更加均匀。
4.根据权利要求2或3所述的半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置，其特征在于所述的引风机布置在反应器尾端，采用变频风机，用于抽取锅炉烟道中的烟气，并调节中试装置的烟气流量。
5.根据权利要求4所述的半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置，其特征在于所述的烟道隔离阀，在中试装置的首尾与烟道连接部位各布置一个，用于非中试试验期间隔离烟气，防止锅炉烟道漏风。
6.根据权利要求5所述的半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置，其特征在于所述的碱液系统包括雾化装置、计量泵、碱液罐、压缩空气，用于向反应器内供应雾化碱液；雾化装置将碱液雾化成微细液滴，均匀喷入反应器内；雾化装置采用压缩空气雾化；计量泵将碱液增压达到雾化要求，并调节与计量碱液流量；碱液罐用于存放碱液；压缩空气用于提供雾化装置所需的压缩空气，来自于电厂压缩空气母管。
7.根据权利要求6所述的半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置，其特征在于所述的烟气测量系统包括等速取样头、粉尘采集器、流量计、气体吸收瓶、气体采样流量计、抽气泵，用于粉尘采样和烟气组分采样测量；烟气测量系统在反应器的首尾各布置一个，同时测量碱液喷入前后的烟气与粉尘组分；等速取样头用于在反应器内的流动烟气中采用等速取样的方法抽取粉尘；粉尘采集器用于将烟气中的粉尘收集起来，进一步用于分析粉尘中的组分；流量计与气体采样流量计共同计量并控制等速取样所需的烟气流量；气体吸收瓶用于吸收烟气中的酸性气体，进一步用于分析烟气中相关的组分含量；气体采样流量计用于计量并控制通过气体吸收瓶的烟气流量；抽气泵用于烟气测量系统从反应器内抽气。
8.根据权利要求7所述的半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置，其特征在于所述的温度测量装置，用于测量烟气温度，采用测量精度较高的热电阻；温度测量装置在碱液喷入前布置一个，在碱液喷入后沿反应器内烟气流程布置多个，测量数据用于分析喷入碱液对烟气温度的影响、碱液雾滴在烟气中的蒸发速度、修正反应器内的烟气流量等；所述的压力测量装置用于测量反应器内的烟气压力，进一步用于修正反应器内的烟气流量；所述的烟气流量测量装置，用于测量反应器内的烟气流量。
9.根据权利要求8所述的半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置，其特征在于所述的控制系统用于烟气温度、压力、流量的实时在线测量。
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| CN108786426A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-11-13 | 浙江大学 | 一种半干法脱除燃煤烟气中氟氯的中试装置 |
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2018
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| Date | Code | Title | Description |
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |