CN207703683U - 一种湿法脱硫烟囱仿真试验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于火力发电烟气无害化处理研究领域，涉及一种湿法脱硫烟囱仿真试验装置。包括排烟装置、气流装置、喷淋装置、废气收集装置、冷凝液收集装置和中控***；所述排烟装置包括内衬防腐材料的水平烟道和垂直烟道，所述垂直烟道垂直设置于水平烟道的末端，用于模拟实际烟囱；所述气流装置设置于水平烟道的起始端，包括气流箱，所述气流箱用于产生硫的氧化物气体，并与空气混合形成模拟气流向排烟装置输送；本实用新型的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，结构简单，可以模拟发电厂的燃煤烟气经过湿法脱硫后的烟气特征，用于烟囱内衬防腐材料的仿真腐蚀试验研究，同时也可用作燃煤烟气引起的环境问题研究，包括气污染、水污染、重金属污染等。
Description
技术领域
本实用新型属于火力发电烟气无害化处理研究领域，涉及一种湿法脱硫烟囱仿真试验装置。
背景技术
电厂烟气的湿法脱硫工艺，显著改变了烟囱内温湿度以及介质条件。经过FGD湿法脱硫之后，烟气中大约90％～99％的SO2被从烟气中脱除，但是由于在脱硫后的烟气中引入了大量的水分，并且将烟气温度降至50℃左右。这种工况下的烟囱内壁产生冷凝水，因此称为“湿烟囱”。湿烟囱存在烟雨下洗和烟囱排烟筒内衬腐蚀两个技术难题，前者来自环境保护限制，后者来自高烟囱安全耐久性要求。这两个问题解决不好，可能在环境评估或安全生产方面火电厂项目无法验收投运。所以国内外对这两个问题都在进行深入的研究和实践。
由于试验条件受限等原因，通常对于烟囱内衬防腐材料的腐蚀试验研究，都是针对较小的试块开展的，其试验结果比较难反映真实工程中材料大面积应用的实际情况；并且试验也大多是采用某种单一的腐蚀介质进行的，与实际工程的腐蚀条件并不相符。
考虑到上述材料小试块试验具有局限性，对于烟囱内衬材料防腐及烟囱雨等问题的研究，研究人员不得不到各运行中或检修中的烟囱去实地开展研究工作。这种方法费用高、不方便、不安全；另外不同工程的烟囱运行条件不同，所以收集到的数据很难进行对比分析，因此基于这些数据的理论研究价值低、说服力差。
实用新型内容
针对以上不足，本实用新型的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，可以模拟发电厂的燃煤烟气经过湿法脱硫后的烟气特征(流速、压力等)，用于烟囱内衬防腐材料的仿真腐蚀试验研究，同时也可用作燃煤烟气引起的环境问题研究，包括气污染、水污染、重金属污染等。
本实用新型的技术方案为：
一种湿法脱硫烟囱仿真试验装置，包括排烟装置、气流装置、喷淋装置、废气收集装置、冷凝液收集装置和中控***；所述排烟装置包括内衬防腐材料的水平烟道和垂直烟道，所述垂直烟道垂直设置于水平烟道的末端，用于模拟实际烟囱；所述气流装置设置于水平烟道的起始端，包括气流箱，所述气流箱用于产生硫的氧化物气体，并与空气混合形成模拟气流向排烟装置输送；所述喷淋装置设置于水平烟道的靠近起始端的上方，包括罐体和喷淋管，所述罐体用于储存脱硫剂，所述喷淋管用于将脱硫剂向模拟气流喷洒，使模拟气流脱硫；所述废气收集装置设置于所述垂直烟道的上端，包括废气收集器，用于收集模拟气流脱硫后的产生的废气；所述冷凝液收集装置设置于所述垂直烟道的下端，包括管道相连的收集盘和收集罐，用于收集模拟气流脱硫后的产生的冷凝液；所述监控***包括监控装置和控制器，所述监控装置为多个，分别设置于水平烟道和垂直烟道的内壁上，并与控制器相连，用于监控所设置部位的各项参数，并将监控结果传输到所述控制器，所述控制器用于接收并显示监控数据。
所述气流装置还包括风机，所述风机用于促使所述模拟气流在水平烟道和垂直烟道内流动。
所述监控装置包括流量计、温度计、压力计，所述控制器为PLC控制器。
所述控制器还与气流装置和喷淋装置相连，根据所述监控结果自动调节气流箱的模拟气流输送速度、风机的运转速度和喷淋管的喷淋速度，将烟道内气体流速、温度、压力控制在一定参数范围内。
所述参数范围为，气体流速为15m/s-30m/s，温度为40-50℃，压力为200kPa-1000kPa。
所述气流箱采用硫磺燃烧的方式制气，制得的气体为SO2和SO3。
所述垂直烟道高度与实际烟囱高度比为1∶40，所述垂直烟道和水平烟道直径与实际烟囱直径比为1∶3。
所述垂直烟道高度为5米，垂直烟道和水平烟道的直径为2米。
所述垂直烟道顶端设置有振动风机。
所述废气收集器与气流箱相连，将收集的废气返回到气流箱重新用于形成模拟气流。
本实用新型的技术方案具有以下优点：
1.优良的腐蚀研究平台：燃煤烟气湿化后，形成酸性冷凝液，对于排烟筒材料的腐蚀非常严重。我国已经发生多起排烟筒被腐蚀后，强度劣化导致倒塌的事故。对于排烟筒的防腐蚀技术研究，我国也形成了热潮，各种技术方法纷纷涌现，但是大多数的实际效果一般。要么成本高昂、要么效果不好，甚至成本高效果还不好。主要问题在于大多数研究者和生产者过多的重视腐蚀中的化学问题，而忽视了腐蚀中的物理问题。烟筒的复杂工况是导致大多数防腐措施失效的直接原因。而本模拟装置可以提供较为直接的防腐可靠性检验，是一个优良的腐蚀研究平台。可进行各类湿烟囱相关防腐***试验研究。
2.多用途：所述模拟装置主要用于烟囱内衬防腐材料的仿真腐蚀试验研究，同时也可用作燃煤烟气引起的环境问题研究，包括气污染、水污染、重金属污染等。
3.可行性、便捷性、经济性：所述仿真装置经过微缩，既具有仿真性，又容易放置，使得仿真试验更加安全、便捷，也大大降低了试验费用。
4.装置灵活性：所述仿真装置中模拟气流可根据不同试验要求调配，烟囱内筒防腐内衬方案也根据试验要求更换，因此可以满足非常多的试验要求，具有灵活性。
附图说明
图1为本实用新型湿法脱硫烟囱仿真试验装置的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
图1是本实用新型的实施例。
参考图1，本实用新型的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，包括排烟装置、气流装置、喷淋装置、废气收集装置、冷凝液收集装置和中控***。
所述排烟装置包括内衬防腐材料的水平烟道21和垂直烟道22，所述垂直烟道22垂直设置于水平烟道21的末端，用于模拟实际烟囱；垂直烟道22高度与实际烟囱高度比为1∶40，所述垂直烟道22和水平烟道21直径与实际烟囱直径比为1∶3。例如，普通烟囱实际高度为200米，直径为6米，则垂直烟道22高度为5米，垂直烟道22和水平烟道21的直径为2米。垂直烟道22顶端设置有振动风机23，振动风机23产生振动，模拟实际烟囱受风或地震时水平摆动或振动的工况，以产生更加真头的工况。
所述气流装置设置于水平烟道21的起始端，包括气流箱11和风机12，所述气流箱11用于产生硫的氧化物气体，并与空气混合形成模拟气流向排烟装置输送，气流箱11采用硫磺燃烧的方式制气，制得的气体为SO2和SO3，所述风机12用于促使所述模拟气流在水平烟道21和垂直烟道22内流动。模拟烟气即为模拟火力发电厂产生的含硫高温烟气。
所述喷淋装置设置于水平烟道21的靠近起始端的上方，包括罐体31和喷淋管32，所述罐体31用于储存脱硫剂，所述喷淋管32用于将脱硫剂向模拟气流喷洒，使模拟气流脱硫；脱硫剂可以使用与火力发电厂相同制剂，以更好地模仿脱硫后烟气的状况，一般为石灰石或石灰的浆液，经过脱硫后，高温烟气中大约90％～95％的SO2被从烟气中脱除，温度降至50±5℃左右
所述废气收集装置设置于所述垂直烟道22的上端，包括废气收集器41，用于收集模拟气流脱硫后的产生的废气；由于废气中仍然含有未及时脱除的SO2气体，为了避免排放到大气中造成环境污染，所述废气收集器41与气流箱11相连，将收集的废气返回到气流箱11重新用于形成模拟气流。
所述冷凝液收集装置设置于所述垂直烟道22的下端，包括管道相连的收集盘51和收集罐52，用于收集模拟气流脱硫后的产生的冷凝液，并计量冷凝液收集速度和效率。
所述监控***包括监控装置61和控制器62，所述监控装置61为多个，包括流量计、温度计、压力计，分别设置于水平烟道21和垂直烟道22的内壁上，并与控制器62相连，用于监控所设置部位的各项参数，并将监控结果传输到所述控制器62，所述控制器62为PLC控制器，用于接收并显示监控数据。
此监控***也可以设计为自动化监控***，即控制器62还与气流装置和喷淋装置相连，根据所述监控结果自动调节气流箱11的模拟气流输送速度、风机12的运转速度和喷淋管32的喷淋速度，将烟道内气体流速、温度、压力控制在一定参数范围内。所述参数范围为，气体流速为15m/s-30m/s，温度为40-50℃，压力为200kPa-1000kPa。
当本实用新型的湿法脱硫烟囱仿真试验装置运行过一段时间后，可以测量烟道内衬的防腐材料厚度，以获知脱硫烟气对其腐蚀的程度和速度。烟道内衬的防腐材料可以根据需求设置或定期更换，以对比各种防腐材料被腐蚀的速率和程度。
以上公开的仅为本实用新型的实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，包括排烟装置、气流装置、喷淋装置、废气收集装置、冷凝液收集装置和中控***；所述排烟装置包括内衬防腐材料的水平烟道(21)和垂直烟道(22)，所述垂直烟道(22)垂直设置于水平烟道(21)的末端，用于模拟实际烟囱；所述气流装置设置于水平烟道(21)的起始端，包括气流箱(11)，所述气流箱(11)用于产生硫的氧化物气体，并与空气混合形成模拟气流向排烟装置输送；所述喷淋装置设置于水平烟道(21)的靠近起始端的上方，包括罐体(31)和喷淋管(32)，所述罐体(31)用于储存脱硫剂，所述喷淋管(32)用于将脱硫剂向模拟气流喷洒，使模拟气流脱硫；所述废气收集装置设置于所述垂直烟道(22)的上端，包括废气收集器(41)，用于收集模拟气流脱硫后的产生的废气；所述冷凝液收集装置设置于所述垂直烟道(22)的下端，包括管道相连的收集盘(51)和收集罐(52)，用于收集模拟气流脱硫后的产生的冷凝液；监控***包括监控装置(61)和控制器(62)，所述监控装置(61)为多个，分别设置于水平烟道(21)和垂直烟道(22)的内壁上，并与控制器(62)相连，用于监控所设置部位的各项参数，并将监控结果传输到所述控制器(62)，所述控制器(62)用于接收并显示监控数据。
2.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述气流装置还包括风机(12)，所述风机(12)用于促使所述模拟气流在水平烟道(21)和垂直烟道(22)内流动。
3.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述监控装置(61)包括流量计、温度计、压力计，所述控制器(62)为PLC控制器。
4.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述控制器(62)还与气流装置和喷淋装置相连，根据所述监控结果自动调节气流箱(11)的模拟气流输送速度、风机(12)的运转速度和喷淋管(32)的喷淋速度，将烟道内气体流速、温度、压力控制在一定参数范围内。
5.如权利要求4所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述参数范围为，气体流速为15m/s-30m/s，温度为40-50℃，压力为200kPa-1000kPa。
6.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述气流箱(11)采用硫磺燃烧的方式制气，制得的气体为SO2和SO3。
7.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述垂直烟道(22)高度与实际烟囱高度比为1∶40，所述垂直烟道(22)和水平烟道(21)直径与实际烟囱直径比为1∶3。
8.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述垂直烟道(22)高度为5米，垂直烟道(22)和水平烟道(21)的直径为2米。
9.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述垂直烟道(22)顶端设置有振动风机(23)。
10.如权利要求1所述的湿法脱硫烟囱仿真试验装置，其特征在于，所述废气收集器(41)与气流箱(11)相连，将收集的废气返回到气流箱(11)重新用于形成模拟气流。
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