CN219162102U - 一种活性焦脱硫脱硝评价系统 - Google Patents

一种活性焦脱硫脱硝评价系统 Download PDF

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张九杉
傅月梅
张艳
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Abstract

本实用新型涉及一种活性焦脱硫脱硝评价系统，主要用于对活性焦脱硫及脱硝性能进行评价，包括通过管路连接的供气系统、脱硫脱硝反应器和烟气分析及尾气处理装置，烟气分析及尾气处理装置包括分别与脱硫脱硝反应器连接的尾气处理装置和烟气分析仪，烟气分析仪可分别检测脱硫尾气或脱硝尾气组分，烟气分析仪与所述脱硫脱硝反应器之间还设有对尾气进行除水除尘的预处理系统。本系统采用上位机自动化控制，可以实时分析和判断烟气分析仪传输的数据，进而对实验参数进行调整，出具更加可靠的评价结果。本系统可单独完成脱硫或脱硝性能测试，也可同时完成脱硫脱硝性能测试，装置集中程度高，占地面积小，操作简单，对检测人员要求低。

Description

一种活性焦脱硫脱硝评价系统
技术领域
本实用新型涉及烟气脱硫脱硝技术领域，进一步地涉及一种活性焦脱硫脱硝评价系统。
背景技术
我国煤炭资源丰富，其中煤炭消费中的80％为原煤直接燃烧，由此造成的环境污染问题比较严重，燃烧产生的SO2和NOx是造成大气污染的主要物质。活性焦脱硫脱硝技术是一种可资源化的干法烟气净化技术，活性焦脱硫脱硝技术具有同时脱除烟气中SO2和NOx的作用，而且在再生过程中硫或氮能够从活性焦中释放出来，吸收剂可以循环利用，其吸附和催化活性不但不会降低，还会有一定程度的提高。同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器，在惯性碰撞和拦截效应作用下，烟气中的大部分粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集，完成烟气除尘净化。
目前现有的活性焦脱硫脱硝评价系统中的反应器功能单一，只能完成单一的一类实验测试，同时，由于系统设计缺陷，包括水蒸气汽化完全程度、SO2/NO/NH3配气浓度的准确性无法得到保证。此外，对烟气进行实时监测时，脱硫脱硝过程产生的未被吸附的粉尘长期堆积在烟气分析仪上，导致检测数据不够准确，或者将检测入口堵住，导致装置损坏，维修成本高。
实用新型内容
针对现有技术中活性焦脱硫脱硝评价系统检测功能单一、烟气浓度测量不精确、尾气中水汽去除不完全、烟尘积累在烟气分析设备上从而影响检测结果的问题，本实用新型的目的在于提供一种可同时测试活性焦脱硫与脱硝性能、检测精度高的活性焦脱硫脱硝评价系统。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种活性焦脱硫脱硝评价系统，包括通过管路连接的供气系统、脱硫脱硝反应器和烟气分析及尾气处理装置，其中，所述供气系统包括配气供应管路、模拟烟气供应管路、水蒸气供应管路和流量控制系统；所述配气供应管路、所述模拟烟气供应管路和所述水蒸气供应管路分别与所述脱硫脱硝反应器进气口相连；所述流量控制系统装设于所述配气供应管路和所述模拟烟气供应管路之上；所述烟气分析及尾气处理装置包括尾气处理装置和用于脱硫尾气组分检测和/或脱硝尾气组分检测的烟气分析仪，所述尾气处理装置和烟气分析仪通过管路分别与所述脱硫脱硝反应器的出气口连接；和/或，所述尾气处理装置和烟气分析仪通过管路分别与所述配气供应管路的出气口连接；所述烟气分析仪与所述脱硫脱硝反应器之间还设有预处理系统，所述预处理系统包括对尾气除水除氨的干燥装置和/或除去尾气粉尘的粉尘处理器。
在一些实施方式中，所述干燥装置为装有干燥剂的干燥管、电子冷凝除湿器或冷干机，所述干燥剂为50％～80％浓度的硫酸或磷酸溶液。
在一些实施方式中，所述配气供应管路包括N2供应管路、空气供应管路和NH3供应管路；所述模拟烟气供应管路包括用于脱硫测试的SO2供应管路和用于脱硝测试的NO供应管路；所述N2供应管路、空气供应管路和水蒸气供应管路合流为一管路与SO2供应管路进一步合流后与所述脱硫脱硝反应器进气口连接，所述脱硫脱硝反应器出气口与所述烟气分析及尾气处理装置连接；和/或，
所述N2供应管路、空气供应管路和水蒸气供应管路合流为一管路与NO供应管路进一步合流后与所述脱硫脱硝反应器进气口连接，所述脱硫脱硝反应器出气口与所述烟气分析及尾气处理装置连接；和/或，
所述的NH3供应管路与所述脱硫脱硝反应器进气口连接，所述脱硫脱硝反应器出气口与所述烟气分析及尾气处理装置连接。
在一些实施方式中，所述水蒸气供应管路包括依次连接的蒸馏水箱、注射泵和将蒸馏水完全汽化的汽化混合器，所述N2供应管路、空气供应管路合流成一管路与所述汽化混合器进气口连接，所述汽化混合器出气口与所述脱硫脱硝反应器进气口连接。
在一些实施方式中，所述供气系统还设有用于活性焦再生和配气过程中保护焦层的N2供应管路，所述用于活性焦再生的N2供应管路与所述脱硫脱硝反应器进气口连接。
在一些实施方式中，所述活性焦脱硫脱硝评价系统还设有上位机控制系统，所述上位机控制系统与所述流量控制系统、脱硫脱硝反应器和烟气分析仪电连接。
在一些实施方式中，所述脱硫脱硝反应器包括加热炉和温控仪，所述加热炉为分段式控温加热炉，所述分段式控温加热炉通过每段设置的热电偶与所述上位机控制系统电连接。
在一些实施方式中，所述活性焦脱硫脱硝评价系统还包括管路伴热系统，所述管路伴热系统包括加热带和调节加热带温度的功率调整器，所述加热带设置在所述供气系统和所述脱硫脱硝反应器的连接管路上，所述功率调整器设置在所述上位机控制系统中。
在一些实施方式中，所述尾气处理装置包括多个装有碱性或强氧化性化学试剂的尾气吸收瓶。
在一些实施方式中，所述配气供应管路和/或所述模拟烟气供应管路设有浓度检测旁路。
与现有技术相比，本实用新型所提供的活性焦脱硫脱硝评价系统具有以下
有益效果：
1、本实用新型所提供的活性焦脱硫脱硝评价系统的烟气分析仪前面设置预处理系统，防止水汽和粉尘进入烟气分析仪，使测量数据更加准确，同时，避免破坏烟气分析仪，保证仪器更加安全；
2、本实用新型所提供的活性焦脱硫脱硝评价系统不仅可以单独完成脱硫或脱硝测试，还可以同时测试脱硫脱硝性能，应用范围广，系统可同时进行配气和活性焦升温，缩短实验时间提高了实验效率，节省了成本和空间；
3、本实用新型所提供的活性焦脱硫脱硝评价系统采用分段式控温加热炉，每段分别控温加热，从而使加热炉温度控制的更精准，进而保证反应器内焦/炭层反应温度更均匀准确；
4、本实用新型所提供的活性焦脱硫脱硝评价系统设有管路伴热系统，对管路进行保温处理，可以更准确的控制伴热问题，确保进入反应器的混合气体的温度，同时能够有效防止水汽冷凝对评价系统的数据准确性造成影响；
5、本实用新型NH3设有NH3浓度检测旁路，可以更加准确的控制反应过程中NH3喷入浓度，同时，NH3直接与脱硫脱硝反应器连接，避免了NH3提前喷入与水汽、SO2反应生成硫铵堵塞阀门管路；
6、本实用新型设有N2保护管路，在活性焦升温过程中一方面N2可以起到保护活性焦的作用，排掉活性焦表面的氧气，避免升温氧气与活性焦发生化学反应，另一方面起到均匀温度作用，避免反应柱内的活性焦温度不均匀问题。
7、本系统设置的汽化单元，通过N2供应管路、空气供应管路与汽化混合器的进气口相连，可以保证汽化的水蒸气完全能够进入活性焦焦层内部参与反应，SO2/NO供气管路未与汽化器进气口连接，避免提前混入这些气体局部保温不均匀而导致SO2/NO损失，进一步保证了反应气体浓度的准确性。
8、本系统采用上位机通过通讯的方式自动化控制，对供气流量、反应温度、湿度等进行精确控制，可以通过实时分析和判断烟气分析仪传输的数据，进而进行实验参数调整，可以出具更加可靠的评价结果。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本实用新型的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1为本实用新型活性焦脱硫脱硝评价系统的整体结构示意图。
附图标号说明：
1—流量控制系统；2—汽化混合器；3—脱硫脱硝反应器；4—加热炉；5—干燥装置；6—粉尘过滤器；7—烟气分析仪；8—尾气处理装置；9—蒸馏水箱；10—注射泵；11～15—电磁阀；16—NH3浓度分析阀。
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参考说明书附图1，本实用新型所提供的活性焦脱硫脱硝评价系统包括通过管路连接的供气系统、脱硫脱硝反应器3和烟气分析及尾气处理装置，其中，供气系统包括配气供应管路、模拟烟气供应管路、水蒸气供应管路和流量控制系统1；配气供应管路、模拟烟气供应管路和水蒸气供应管路分别与脱硫脱硝反应器3进气口相连；流量控制系统1装设于配气供应管路和模拟烟气供应管路之上；烟气分析及尾气处理装置包括尾气处理装置8和用于脱硫尾气组分检测和/或脱硝尾气组分检测的烟气分析仪7，尾气处理装置8和烟气分析仪7通过管路分别与脱硫脱硝反应器3的出气口连接；烟气分析仪7与脱硫脱硝反应器3之间还设有预处理系统，预处理系统包括对尾气除水除氨的干燥装置5和除去尾气粉尘的粉尘处理器6。
进一步地，尾气处理装置8和烟气分析仪7通过管路分别与配气供应管路的出气口连接，在配气过程中可以分流一部分气体至烟气分析仪7中检测浓度，检测后的剩余气体通过尾气处理装置8净化后排放到空气中。
在上述活性焦脱硫脱硝评价系统中，干燥装置5为装有干燥剂的干燥管、电子冷凝除湿器或冷干机。
优选的，干燥剂选用50％～80％浓度的硫酸或磷酸溶液。
上述的尾气处理装置8采用多个装有碱性或强氧化性化学试剂的尾气吸收瓶，对脱硫脱硝测试产生的尾气进行净化吸收后再排放到空气中。
本实施例中，上述的活性焦脱硫脱硝评价系统还设有上位机控制系统，上位机控制系统与流量控制系统1、脱硫脱硝反应器3和烟气分析仪7电连接。对供气流量、反应温度、湿度等进行精确控制，可以通过实时分析和判断烟气分析仪7传输的数据，进而对实验参数调整，可以出具更加可靠的评价结果。
本实施例中，脱硫脱硝反应器3包括加热炉4和温控仪，加热炉4为分段式控温加热炉。优选地，加热炉4采用三段式控温加热炉，每段均设有用于监测炉温的热电偶，加热丝通过温控仪与上位机控制系统连接，通过上位机控制系统设定升温时间、目标温度对每段分别加热，从而使加热炉4上下中三段温度控制的更精准，进而保证反应器内焦/炭层反应温度更均匀准确。
在上述活性焦脱硫脱硝评价系统中，脱硫脱硝反应器3通过两端设置的螺纹连接件可拆卸地连接在供气系统和烟气分析及尾气处理装置之间，不再单独为脱硫脱硝测试专用，可以根据不同的检测标准或实验参数要求匹配相应的反应器，可以满足多种不同的检测标准要求。
在上述的活性焦脱硫脱硝评价系统中还设有管路伴热系统，管路伴热系统包括加热带和调节加热带温度的功率调整器，加热带设置在供气系统和脱硫脱硝反应器3的连接管路上，功率调整器设置在上位机控制系统中。通过调整功率调整器的不同功率进而控制加热带的温度，对进入反应器的混合气体进行保温，同时能够有效防止水汽冷凝对评价系统的数据准确性造成影响。
本实施例中，配气供应管路包括N2供应管路、空气供应管路和NH3供应管路，模拟烟气供应管路包括用于脱硫测试的SO2供应管路和用于脱硝测试的NO供应管路。
上述的N2供应管路、空气供应管路和水蒸气供应管路合流为一管路与SO2供应管路进一步合流后与脱硫脱硝反应器3进气口连接，向脱硫脱硝反应器3通入用于测试脱硫性能的气体，脱硫脱硝反应器3出气口与烟气分析及尾气处理装置连接，对脱硫测试产生的尾气进行检测。
上述的NH3供应管路、N2供应管路、空气供应管路和水蒸气供应管路合流为一管路与NO供应管路进一步合流后与脱硫脱硝反应器3进气口连接，向脱硫脱硝反应器3通入用于测试脱硝性能的气体，脱硫脱硝反应器3出气口与烟气分析及尾气处理装置连接，对脱硝测试产生的尾气进行检测。
NH3供应管路与脱硫脱硝反应器进气口连接，NH3直接通入脱硫脱硝反应器3，避免了NH3提前喷入与水汽、SO2反应生成硫铵堵塞阀门管路。
优选的，配气供应管路、模拟烟气供应管路、水蒸气供应管路均为316L不锈钢管路材质，具有防震、抗压、防腐蚀、后期维护成本低的优点，提高活性焦脱硫脱硝评价系统的使用寿命。
上述的水蒸气供应管路包括依次连接的蒸馏水箱9、注射泵10和将蒸馏水完全汽化的汽化混合器2，蒸馏水箱9为汽化混合器2中连续地供水，注射泵8可精确控制供水量。在其中一个实施例中，水蒸气供应管路可直接与脱硫脱硝反应器3进气口相连。优选地，上述汽化混合器2的进气口与N2供应管路、空气供应管路相连，汽化混合器2的出气口与脱硫脱硝反应器3的进气口连接，N2、空气在汽化混合器2内与水蒸气充分混匀后再进入脱硫脱硝反应器3中进行测试反应。
在本实例中，上述的活性焦脱硫脱硝评价系统可以单独完成脱硫测试或脱硝测试，也可以同时测试活性焦脱硫与脱硝性能。测试开始前将待测样品装入脱硫脱硝反应器3内，接通供气系统、脱硫脱硝反应器3和烟气分析及尾气处理装置的电源，通过上位机控制系统设定脱硫脱硝反应器3的加热温度和各气体流量及浓度，打开电磁阀11，模拟烟气供应管路和配气供应管路向脱硫脱硝反应器3内通气，水蒸气供应管路向脱硫脱硝反应器3内通入水蒸气后进行脱硫脱硝反应。打开电磁阀12后，尾气处理装置8对脱硫脱硝测试产生的尾气进行吸收后再排放到空气中。同时，打开电磁阀13，脱硫脱硝测试产生的尾气经过冷凝装置4、干燥装置5和粉尘处理器6后，对高温尾气进行降温和干燥，除去尾气中的粉尘，防止水汽和粉尘进入烟气分析仪，避免破坏烟气分析仪，使测量数据更加准确，保证仪器更加安全。
在一个实施例中，参考说明书附图1，本实用新型所提供的活性焦脱硫脱硝评价系统还可以实现活性焦加热再生过程，参考说明书附图1，供气系统还设有用于活性焦再生的N2供应管路，用于活性焦再生的N2供应管路与脱硫脱硝反应器3进气口连接。活性焦再生的N2供应管路向脱硫脱硝反应器3中通入N2与测试后的活性焦/炭进行反应，对吸附能力下降的活性焦/炭进行再生，恢复性能后可以再投入使用。
在一个实施例中，参考说明书附图1，SO2供应管路和NO供应管路合流为一管路与烟气分析仪7相连。在活性焦脱硫脱硝评价系统中可通过烟气分析仪7直接检测SO2或者NO配气浓度。首先，关闭电磁阀11、12、13，打开电磁阀14和15，SO2或NO气体通过管路进入烟气分析仪7测定浓度。在脱硫脱硝测试过程中，关闭电磁阀14和15，打开电磁阀11、12、13，可对脱硫脱硝测试产生的尾气进行检测。
在一个实施例中，参考说明书附图1，配气供应管路和模拟烟气供应管路均可以设置浓度检测旁路。优选地，在NH3管路上设有NH3浓度检测旁路。现有装置很多不测NH3浓度，直接用理论计算值配入实验。本实施例中的活性焦脱硫脱硝评价系统设置的NH3浓度检测旁路，可在实验前打开NH3浓度分析阀16测定NH3浓度，能更准确的控制喷氨浓度。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种活性焦脱硫脱硝评价系统，其特征在于，
包括通过管路连接的供气系统、脱硫脱硝反应器和烟气分析及尾气处理装置，其中，
所述供气系统包括配气供应管路、模拟烟气供应管路、水蒸气供应管路和流量控制系统；
所述配气供应管路、所述模拟烟气供应管路和所述水蒸气供应管路分别与所述脱硫脱硝反应器进气口相连；
所述流量控制系统装设于所述配气供应管路和所述模拟烟气供应管路之上；
所述烟气分析及尾气处理装置包括尾气处理装置和用于脱硫尾气组分检测和/或脱硝尾气组分检测的烟气分析仪，所述尾气处理装置和烟气分析仪通过管路分别与所述脱硫脱硝反应器的出气口连接；和/或，
所述尾气处理装置和烟气分析仪通过管路分别与所述配气供应管路的出气口连接；
所述烟气分析仪与所述脱硫脱硝反应器之间还设有预处理系统，所述预处理系统包括对尾气除水除氨的干燥装置和/或除去尾气粉尘的粉尘处理器。
2.根据权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝评价系统，其特征在于，
所述干燥装置为装有干燥剂的干燥管、电子冷凝除湿器或冷干机，所述干燥剂为50％～80％浓度的硫酸或磷酸溶液。
3.根据权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝评价系统，其特征在于，
所述配气供应管路包括N2供应管路、空气供应管路和NH3供应管路；
所述模拟烟气供应管路包括用于脱硫测试的SO2供应管路和用于脱硝测试的NO供应管路；
所述N2供应管路、空气供应管路和水蒸气供应管路合流为一管路与SO2供应管路进一步合流后与所述脱硫脱硝反应器进气口连接，所述脱硫脱硝反应器出气口与所述烟气分析及尾气处理装置连接；和/或，
所述N2供应管路、空气供应管路和水蒸气供应管路合流为一管路与NO供应管路进一步合流后与所述脱硫脱硝反应器进气口连接，所述脱硫脱硝反应器出气口与所述烟气分析及尾气处理装置连接；和/或，
所述的NH3供应管路与所述脱硫脱硝反应器进气口连接，所述脱硫脱硝反应器出气口与所述烟气分析及尾气处理装置连接。
4.根据权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝评价系统，其特征在于，
所述水蒸气供应管路包括依次连接的蒸馏水箱、注射泵和将蒸馏水完全汽化的汽化混合器，所述N2供应管路、空气供应管路合流成一管路与所述汽化混合器进气口连接，所述汽化混合器出气口与所述脱硫脱硝反应器进气口连接。
5.根据权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝评价系统，其特征在于，
所述供气系统还设有用于活性焦再生和配气过程中保护焦层的N2供应管路，所述用于活性焦再生和保护焦层的N2供应管路与所述脱硫脱硝反应器进气口连接。
6.根据权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝评价系统，其特征在于，
所述活性焦脱硫脱硝评价系统还设有上位机控制系统，所述上位机控制系统与所述流量控制系统、脱硫脱硝反应器和烟气分析仪电连接。
7.根据权利要求6所述的活性焦脱硫脱硝评价系统，其特征在于，
所述脱硫脱硝反应器包括加热炉和温控仪，所述加热炉为分段式控温加热炉，所述分段式控温加热炉通过每段设置的热电偶与所述上位机控制系统电连接。
8.根据权利要求6所述的活性焦脱硫脱硝评价系统，其特征在于，
所述活性焦脱硫脱硝评价系统还包括管路伴热系统，所述管路伴热系统包括加热带和调节加热带温度的功率调整器，所述加热带设置在所述供气系统和所述脱硫脱硝反应器的连接管路上，所述功率调整器设置在所述上位机控制系统中。
9.根据权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝评价系统，其特征在于，
所述尾气处理装置包括多个装有碱性或强氧化性化学试剂的尾气吸收瓶。
10.根据权利要求1所述的活性焦脱硫脱硝评价系统，其特征在于，
所述配气供应管路和/或所述模拟烟气供应管路设有浓度检测旁路。
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