燃煤煙氣汞均、異相反應形態轉化機理裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開一種燃煤煙氣汞均、異相反應形態轉化機理裝置，該裝置包括：進料裝置，包括沉降爐的燃燒裝置；冷卻裝置，冷卻裝置包括煙氣水冷管，煙氣水冷管包括石英管芯和包覆于石英管芯外的有進水口和出水口的水冷管；所述的煙氣水冷管上端與沉降爐的下端出口連接；除塵過濾器，除塵過濾器上端與煙氣水冷管的下端出口連接；檢測裝置，包括溫度檢測器、煙氣組分檢測器和汞形態檢測器。本實用新型專利技術具有能減少或避免采樣過程中飛灰對Hg形態的影響，實現在同樣的實驗設置條件下均、異相研究的相互切換，方便進行對比實驗，利于更加清晰的理解異相過程中飛灰等顆粒物在Hg氧化過程中的作用的優點。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
燃煤煙氣汞均、異相反應形態轉化機理裝置
本技術涉及燃煤煙氣組分對Hg形態氧化影響分析的
，具體涉及一種燃煤煙氣汞均、異相反應形態轉化機理裝置，也可稱之為燃煤煙氣汞均或異相反應形態轉化機理裝置。
技術介紹
燃煤煙氣組分對Hg形態氧化的研究一直是Hg控制領域研究的重點，實驗室機理研究多以模擬煙氣Hg均相反應研究為主，或采用一般燃燒實驗臺，如固定床、普通沉降爐，進行燃燒煙氣中Hg的異相反應研究。無論在均相、還是異相研究中，飛灰顆粒對Hg形態的影響問題一直存在，處于兩難的困境。如在模擬煙氣Hg均相反應研究中不考慮飛灰的組分，這對Hg采樣過程非常有利，不會因采集過程中由于飛灰的吸附或氧化，而引起Hg形態改變；但是飛灰等顆粒物對Hg催化作用在煙氣Hg形態轉化中占有重要的地位，均相反應的結論在一定程度上會“負偏離”實際狀態(即Hg氧化占比小于實際Hg氧化過程，反之稱為“正偏離”)。另外，在研究飛灰對Hg形態轉化的異相作用過程時，不少研究者采用了固定床的模式，少數也有直接采用普通沉降爐進行流動狀態下Hg形態氧化的研究。采用固定床模式其好處在于飛灰是固定的(如固定于特定的過濾網上，煙氣流動過程穿過過濾網上的飛灰，實現煙氣與飛灰的接觸)，在其之后對Hg形態進行采樣分析，不會在采樣過程中引起Hg形態的改變；但是固定床模式，飛灰與煙氣采用過濾模式，進行了“更加親密的接觸”，不能體現實際煙氣過程中飛灰與煙氣的接觸模式，無法將氣體擴散、氣固接觸時間和接觸形式等因素考慮在內，實驗結果也往往“正偏離”與實際的異相過程。普通沉降爐進行流動狀態下Hg形態氧化的研究能較好的模擬煙氣中飛灰與煙氣組分間的異相作用過程，但通常無法同均相反應進行很好的對比研究；另外由于煙氣中含有飛灰顆粒，一般過濾采樣過程會引起Hg形態的轉變，使實驗結果“正偏離”于實際結果。
技術實現思路
本技術針對現有技術的上述不足，提供一種能減少或避免采樣過程中飛灰對Hg形態的影響，實現在同樣的實驗設置條件下均、異相研究的相互切換，方便進行對比實驗，利于更加清晰的理解異相過程中飛灰等顆粒物在Hg氧化過程中的作用的燃煤煙氣Hg均、異相反應形態轉化機理裝置。為了解決上述技術問題，本技術采用的技術方案為:一種燃煤煙氣Hg均、異相反應形態轉化機理裝置，該裝置包括:進料裝置，所述的進料裝置包括多個與氣源一一對應連接的質量流量控制器，流化床煤粉給料器和氣體電預熱管；所述的多個質量流量控制器并聯連接后與流化床煤粉給料器入口通過控制閥連接，所述的氣體電預熱管通過控制閥與質量流量控制器相連；所述的流化床煤粉給料器的出口端與氣體電預熱管相連；燃燒裝置，所述的燃燒裝置包括沉降爐，沉降爐的上端進口與氣體電預熱管相連接；冷卻裝置，所述的冷卻裝置包括煙氣水冷管，所述的煙氣水冷管包括石英管芯和包覆于石英管芯外周面的設有進水口和出水口的水冷管；所述的煙氣水冷管上端與沉降爐的下端出口連接；除塵過濾器，所述的除塵過濾器上端與煙氣水冷管的下端出口連接；檢測裝置，所述的檢測裝置包括溫度檢測器、煙氣組分檢測器和汞形態檢測器；所述的溫度檢測器設置于沉降爐的進口處、出口處和煙氣水冷管的出口處；所述的煙氣組分檢測器設置于沉降爐的出口處和煙氣水冷管的出口處；所述的汞形態檢測器設置于沉降爐的出口處和煙氣水冷管的出口處。包含氣源、質量流量控制器、流化床煤粉給料器和氣體電預熱等部分組成的進料裝置；主要功能:調節和控制燃燒氣氛及均相模擬氣氛的構成，以及進入沉降爐前的氣體溫度控制。主要為沉降爐的燃燒裝置，主要功能:1)提供煤粉燃燒的場所，通過調節沉降爐的電加熱管溫度來控制和改變煤粉燃燒時的爐膛溫度；2)均相實驗時，提供實驗溫度下模擬煙氣混合反應的場所。冷卻裝置和除塵過濾器，主要由煙氣水冷、除塵及尾氣處理排空三部分構成；主要功能:通過控制水冷部分冷卻水的流量，調節煙氣的冷卻速率，捕獲煤燃燒形成的飛灰和尾氣清潔處理，排空。檢測裝置:主要由溫度監測器、煙氣組分檢測器和汞形態檢測器三部分構成。主要功能:沉降爐的進口處、出口處和水冷管的出口處對應的T1, T2, T3三個溫度的檢測溫度監測器，用于分別監測燃燒入口、燃燒出口以及煙氣冷卻后三處的溫度，可獲得煙氣溫度和冷卻速率相關數據；常規煙氣監測器位于燃燒出口和煙氣冷卻出口兩處，可進行常規煙氣組分如SO2,NOx, CO, CO2, O2, Cl2, HCl等組分的濃度采樣分析。常規煙氣監測器即主要采用在線煙氣分析儀進行監測，部分采樣分析檢測等手段實現對煙氣組分進行采用分析。Hg形態監測點位于燃燒出口和煙氣冷卻出口兩處，進行Hg°，Hg2+和Hgp三種Hg形態的采樣分析。作為優選，所述的汞形態檢測器是在采樣口設置有雙變徑快速煙塵分離采樣器，該結構可以進行快速的顆粒與煙氣的分離與收集，能避免煙氣中飛灰顆粒對Hg形態的影響，使樣氣中Hg形態分布更加接近煙氣中的真實狀態。本技術上述的雙變徑快速煙塵分離采樣器，該結構包括采樣嘴、煙塵快速分離器和顆粒收集器；所述的采樣嘴設置于煙氣管道(即沉降爐的出口處管道和水冷管的出口處管道)內部，采樣嘴下部出口通過管道與煙塵快速分離器連通；所述的煙塵快速分離器下方設有汞采樣口，汞采樣口直接與汞形態分析儀連接；所述的煙塵快速分離器后部與顆粒收集器的入口連通。作為優選，所述的采樣嘴直徑Dl為8mm-40mm,管道內徑D2為4mm,顆粒收集器:入口直徑D3為10mm。采用上述結構，采樣嘴通過管道變徑連接與煙塵快速分離器相連，煙塵快速分離器內徑D2為4_，可將等速取樣獲得煙塵流速放大4-100倍，使得煙塵快速分離器內的煙塵流速保持在每秒30m以上；煙塵快速分離器的煙道管壁上一層特殊的多孔結構材料即特氟龍多孔材料，該材料能實現使氣體能夠以小于每秒0.002m的速度透過該材料，達到煙塵分離的目的；顆粒收集器入口直徑D3為10mm，通過變徑連接與煙塵快速分離器相連；顆粒通過旋風分離和過濾裝置進行收集。作為優選，本技術所述的氣源與對應連接的質量流量控制器之間設有控制閥，從而根據煙氣模擬形態的需要，靈活控制氣源種類和進料量。本技術的優點和有益效果:1.本技術為了解決異相研究過程中飛灰對采樣過程的影響，根據機理實驗臺Hg的采樣煙氣流量和溫度，本技術的雙變徑快速煙塵分離采樣器，通過變徑通道實現煙氣快速流動，在快速流動過程中垂直方向(沿著煙塵快速分離器管道的徑向)通過專門的多孔結構以緩慢的氣流速度，實現含顆粒的快速煙氣組分分離，減少或避免采樣過程中飛灰對Hg形態的影響。2.本技術為了更準確研究飛灰在異相反應中作用，將普通形式燃燒沉降爐設計成燃煤煙氣Hg均、異相反應形態轉化機理實驗裝置(如圖1)，沉降爐主體及水冷部分內壁全部采用耐高溫的石英管材質；可以方便的實現在同樣的實驗設置條件下均、異相研究的相互切換，進行對比實驗，利于更加清晰的理解異相過程中，飛灰等顆粒物在Hg氧化過程中作用。在進行異相反應實驗時，可進行煤粉燃燒實驗，可方便的通過控制沉降爐電加熱溫度實現煤粉燃燒溫度改變。在進行均相反應時，通過模擬煙氣配置通過電預熱管路與沉降爐主體加熱，達到實驗溫度；采用石英管壁避免了均相模擬煙氣實驗過程中普通材料在低溫區域對Hg的吸附。3.本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種燃煤煙氣汞均、異相反應形態轉化機理裝置，其特征在于：該裝置包括：進料裝置，所述的進料裝置包括多個與氣源一一對應連接的質量流量控制器（1），流化床煤粉給料器（2）和氣體電預熱管（3）；所述的多個質量流量控制器（1）并聯連接后與流化床煤粉給料器（2）入口通過控制閥連接，所述的氣體電預熱管（3）通過控制閥與質量流量控制器（1）相連；所述的流化床煤粉給料器（2）的出口端與氣體電預熱管（3）相連；燃燒裝置，所述的燃燒裝置包括沉降爐（4）,沉降爐（4）的上端進口與氣體電預熱管（3）相連接；冷卻裝置，所述的冷卻裝置包括煙氣水冷管，所述的煙氣水冷管包括石英管芯（5）和包覆于石英管芯（5）外周面的設有進水口和出水口的水冷管（6）；所述的煙氣水冷管上端與沉降爐的下端出口連接；除塵過濾器（7），所述的除塵過濾器上端與煙氣水冷管的下端出口連接；檢測裝置，所述的檢測裝置包括溫度檢測器(8)、煙氣組分檢測器（9）和汞形態檢測器（10）；所述的溫度檢測器（8）設置于沉降爐（4）的進口處、出口處和煙氣水冷管的出口處各一個；所述的煙氣組分檢測器（9）設置于沉降爐的出口處和煙氣水冷管的出口處各一個；所述的汞形態檢測器（10）設置于沉降爐的出口處和煙氣水冷管的出口處各一個。...

【技術特征摘要】
1.一種燃煤煙氣汞均、異相反應形態轉化機理裝置，其特征在于:該裝置包括: 進料裝置，所述的進料裝置包括多個與氣源一一對應連接的質量流量控制器(I )，流化床煤粉給料器(2)和氣體電預熱管(3);所述的多個質量流量控制器(I)并聯連接后與流化床煤粉給料器(2)入口通過控制閥連接，所述的氣體電預熱管(3)通過控制閥與質量流量控制器(I)相連；所述的流化床煤粉給料器(2)的出口端與氣體電預熱管(3)相連； 燃燒裝置，所述的燃燒裝置包括沉降爐(4)，沉降爐(4)的上端進口與氣體電預熱管(3)相連接； 冷卻裝置，所述的冷卻裝置包括煙氣水冷管，所述的煙氣水冷管包括石英管芯(5)和包覆于石英管芯(5)外周面的設有進水口和出水口的水冷管(6);所述的煙氣水冷管上端與沉降爐的下端出口連接； 除塵過濾器(7)，所述的除塵過濾器上端與煙氣水冷管的下端出口連接； 檢測裝置，所述的檢測裝置包括溫度檢測器(8)、煙氣組分檢測器(9)和汞形態檢測器(10);所述的溫度檢測器(8)設置于沉降爐(4)的進口處、出口處和煙氣水冷管的出口處各一個；所述的煙氣組分檢測器(9)設置于沉降爐的出口處和煙氣水冷管的出口處各一個；所述的汞形態檢測器(10)設置于沉降爐的出口處和煙氣水冷管的出口處各一個。2.根據權利要求1所述的燃煤煙氣汞均、異相反應形態轉化機理裝置，其特征在于:所述的汞形態檢測器(1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：華曉宇，沈佩華，滕敏華，吳劍波，
申請(專利權)人：浙江省潔凈煤技術研究開發中心，
類型：新型
國別省市：浙江;33