一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统的制作方法

本实用新型属于气液分离技术研究领域，涉及一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统。

背景技术：

采用烟气脱硫装置控制SO2排放已成为全社会各阶层的共识，湿法烟气脱硫技术是应用最广泛的方法，其中石灰石—石膏法脱硫是世界上技术最成熟、应用最广泛的一种脱硫技术，90％以上的火力发电厂的烟气脱硫装置采用的此项工艺。除雾器是此项技术的关键设备之一，其性能直接影响整个湿法烟气脱硫系统的运行状况。除雾器除雾性能不达标会直接影响烟气再加热器的正常运行，造成其结垢和腐蚀，且对下游烟道和风机也有巨大影响，甚至形成“石膏雨”，造成环境的二次污染。除雾器出口烟气携带液滴量是评价除雾器性能的重要指标之一，因此，测定除雾器出口烟气携带液滴量可以判断除雾器除雾性能是否满足湿法烟气脱硫系统要求，一般要求除雾器出口烟气携带液滴量不能超过75mg/m³，同时也为研发高效除雾器实现超低排放提供数据支持。

除雾器除雾性能测试是以除雾器为对象的科学研究、新产品研发以及产品出厂检验等的重要测试内容。目前，我国还没有对湿法烟气脱硫系统中除雾器除雾性能测定的完整实验系统和一整套实验方法，造成我国研发大型、高性能除雾器的能力严重不足，关键技术参数受制于人。而且，目前国内现有对除雾器除雾性能测定的实验系统和实验方法缺乏说服力，存在操作不规范、测量数据不可靠以及实验环境与除雾器实际运行工况相差较大的缺点。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术不足，提供一种既能真实地呈现除雾器除雾性能，又可充分发挥实验室实验条件特点的一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统。

本实用新型解决其技术问题所采取的方案是：一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统包括雾化系统、除雾系统、引风系统、雾滴粒径测量系统、镁离子等速采样系统、毕托管测量系统。

所述雾化系统包括电动机、空气压缩机、高压气体缓冲罐、空气干燥器、2台调节阀、给水管、计量水箱、温度计、螺杆泵、流量计、双流体喷嘴，电动机作为驱动装置与空气压缩机配合，空气压缩机、高压气体缓冲罐、空气干燥器、调节阀和双流体喷嘴沿高压气体输送方向通过高压气管顺次连接；给水管与计量水箱连通，温度计置于计量水箱中部，计量水箱、螺杆泵、调节阀、流量计和双流体喷嘴沿水流输送方向通过输水管顺次连接。

所述除雾系统包括温度计、集水桶、有机玻璃封装筒、除雾器出口、除雾器、除雾器入口，有机玻璃封装筒作为主体框架，分别与雾化系统、除雾系统、引风系统、雾滴粒径测量系统、镁离子等速采样系统和毕托管测量系统相连，除雾器以除雾器入口在下、除雾器出口在上的方式置于有机玻璃封装筒内部，集水桶置于有机玻璃封装筒底部，用于收集除雾器分离下来的雾滴，温度计置于除雾器入口下方，用于测量除雾器入口处雾滴温度。

所述引风系统包括保护风机用重力分离器、调节阀、引风机、变频电动机、变频器，保护风机用重力分离器、调节阀、引风机和变频电动机沿气体外输方向通过管道顺次连接，变频器作为控制器通过电缆与变频电机相连。

所述雾滴粒径测量系统包括电脑、2台喷雾激光粒度分析仪，2台喷雾激光粒度分析仪分别置于除雾器入口和除雾器出口处，用于测量除雾器入口和除雾器出口处的雾滴粒径，并分别通过数据线与电脑连接。

所述镁离子等速采样系统包括加热器、超纤维过滤器、温度计、流量计、流量调节阀、真空泵、电动机，加热器、超纤维过滤器、流量计、流量调节阀和真空泵沿抽气方向通过管道顺次连接，温度计置于超纤维过滤器后部，电动机通过带传动驱动真空泵工作。

所述毕托管测量系统分别与除雾系统和引风系统连接，用于测量除雾器内线速、引风管道内线速以及除雾器入口和除雾器出口之间的压降。

本实用新型的目的还在于提供一种基于上述湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统的一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试热态实验方法，该方法依次按以下步骤进行：

第一步骤是测试准备步骤：首先检查整套实验系统的管路密封性和电路可靠性；通过给水管向计量水箱内加入足量水，然后打开计量水箱加热电源，设定好雾化温度进行加热，达到设定温度后，向水中加入适量镁离子达到实验设计要求的浓度；运行空气压缩机，设定好实验压力进行高压气体储备；最后打开电脑和喷雾激光粒度分析仪，打开配套软件，调节好雾滴粒径测试背景后进行仪器预热。

第二步骤是除雾系统润湿步骤：首先打开引风系统电源，通过调节变频器控制变频电动机转速，进而调节引风机风量，通过毕托管测量系统实时监测是否达到实验过程中除雾器的预定初始线速，并记录此时除雾器入口和除雾器出口之间的压降；然后打开雾化系统的调节阀并运行螺杆泵，通过调节阀控制水流流量和高压空气流量，达到实验要求的液体载荷值和雾化效果，并通过喷雾激光粒度分析仪实时在线监测除雾器入口雾滴粒径值是否达到实验要求，上述操作调节至实验要求后，保持实验系统现状运行5分钟，使雾化系统中的温度计测量的温度值和除雾系统中的温度计测量的温度值相等，并在此过程中使实验系统管路完全润湿。

第三步骤是数据测量步骤：根据实验的设计要求，以第二步骤的稳定状态为基础，通过电脑软件控制喷雾激光粒度分析仪完成除雾器入口和除雾器出口雾滴粒径的测量，记录此时毕托管测量系统实时监测的稳定数据；另外，打开镁离子等速采样系统电源，开始对除雾器出口处进行等速采样，通过电动机驱动真空泵工作，通过流量调节阀调节采样管道内线速等于除雾器内线速，并通过加热器保证采样温度与实验系统设定温度一致，保持稳定运行20分钟，然后以镁离子等速采样系统用同样的方法对除雾器入口处进行等速采样。

第四步骤是实验设备复原步骤：实验所需数据测量完成后，首先停止运行镁离子等速采样系统，然后依次停止运行雾滴粒径测量系统中的喷雾激光粒度分析仪、雾化系统和引风系统；最后依次关闭所有调节阀，完成一次完整的除雾性能测试实验。

第五步骤是除雾效率计算步骤，首先取出镁离子等速采样系统中的微纤维过滤器，用纯水进行冲洗，可以认为雾化系统中镁离子的浓度和在除雾器入口和除雾器出口所携带的液滴中镁离子的浓度相等，通过镁离子络合滴定法，对雾化系统中镁离子质量浓度测量和除雾器入口以及除雾器出口气体携带液滴中的镁离子质量浓度测量，通过公式可计算出气体中液滴的质量浓度，进而计算除雾器的除雾效率；首先利用式(1)计算出在除雾器出口采样后的微纤维过滤器冲洗滤液中镁离子含量：

式中：

M1—冲洗滤液中镁离子的含量，mol；

25：—液移管移液25ml；

V0—取样管和微纤维过滤器冲洗后的总滤液体积，mL；

V1—滴定镁离子消耗EDTA标准溶液的体积，mL；

c1—EDTA标注溶液的准确浓度，mol。

另取一个新的微纤维过滤器作空白样，测得镁离子的含量为M0，mol。然后根据式(2)计算除雾器出口气体携带液滴量：

式中：

M0—微纤维过滤器空白样中测得镁离子的含量，mol；

M1—冲洗滤液中镁离子的含量，mol；

c2—喷雾液体中镁离子含量浓度，mol/L；

ρ1—喷雾液体的密度，kg/m³。

利用同样的方法处理除雾器入口采样后的微纤维过滤器，得到除雾器入口气体携带液滴量m入口，则除雾器除雾效率η根据式(3)计算：

利用喷雾激光粒度分析仪配套的电脑软件对除雾器入口和除雾器出口的雾滴粒径进行统计分析得出其中的中位粒径、细端粒径和粗端粒径。

本实用新型的目的还在于提供一种基于上述湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统的一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试冷态实验方法，该方法依次按以下步骤进行：

第一步骤是测试准备步骤：首先检查整套实验系统的管路密封性和电路可靠性；通过给水管向计量水箱内加入足量常温水，此时不需打开计量水箱加热电源，向水中加入适量镁离子达到实验设计要求的浓度；运行空气压缩机，设定好实验压力进行高压气体储备；最后打开电脑和喷雾激光粒度分析仪，打开配套软件，调节好雾滴粒径测试背景后进行仪器预热。

第二步骤是除雾系统润湿步骤：首先打开引风系统电源，通过调节变频器控制变频电动机转速，进而调节引风机风量，通过毕托管测量系统实时监测是否达到实验过程中除雾器的预定初始线速，并记录此时除雾器入口和除雾器出口之间的压降；然后打开雾化系统的调节阀并运行螺杆泵，通过调节阀控制水流流量和高压空气流量，达到实验要求的液体载荷值和雾化效果，并通过喷雾激光粒度分析仪实时在线监测除雾器入口雾滴粒径值是否达到实验要求，上述操作调节至实验要求后，保持实验系统现状运行5分钟，在此过程中使实验系统管路完全润湿。

第三步骤是数据测量步骤：根据实验的设计要求，以第二步骤的稳定状态为基础，通过电脑软件控制喷雾激光粒度分析仪完成除雾器入口和除雾器出口雾滴粒径的测量，记录此时毕托管测量系统实时监测的稳定数据；另外，打开镁离子等速采样系统电源，开始对除雾器出口处进行等速采样，通过电动机驱动真空泵工作，通过流量调节阀调节采样管道内线速等于除雾器内线速，保持稳定运行20分钟，然后以镁离子等速采样系统用同样的方法对除雾器入口处进行等速采样。

然后重复一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试热态实验方法中的第四步骤和第五步骤即可。

优选地，除雾器的形式可根据实验需要具体设定。

优选地，雾化系统的液体可以是水或者石灰浆液。

本实用新型的有益效果

本实用新型的一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统结构完善，功能集成化，可以对多种形式的除雾器可以为多样式，比如折流板除雾器、旋流板除雾器以及管束式除雾器，满足实现热态实验与冷态实验的不同实验研究要求。

基于本实用新型的实验方法操作系统化，可最大程度地实现实验环境与湿法烟气脱硫系统除雾器实际运行工况的吻合度，实验数据测量方法规范化，数据准确可靠。

附图说明

图1是本实用新型所提供的湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统的一种具体实施方式的结构原理图。

图中：1.电动机，2.空气压缩机，3.高压气体缓冲罐，4.空气干燥器，5.调节阀，6.给水管， 7.计量水箱，8.温度计，9.螺杆泵，10.调节阀，11.流量计，12.双流体喷嘴，13.温度计，14.集水桶，15.有机玻璃封装筒，16.电脑，17.保护风机用重力分离器，18.调节阀，19.引风机，20.变频电动机，21.变频器，22.喷雾激光粒度分析仪，23.除雾器出口，24.除雾器，25.除雾器入口，26.喷雾激光粒度分析仪，27.毕托管测量系统，28.加热器，29.超纤维过滤器，30.温度计，31.流量计，32.流量调节阀，33.真空泵，34.电动机。

具体实施方式

图1中箭头所示方向为该处流体的流动方向。

下面将结合本实用新型实施例中的附图1，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统包括雾化系统、除雾系统、引风系统、雾滴粒径测量系统、镁离子等速采样系统、毕托管测量系统27。

所述雾化系统包括电动机1、空气压缩机2、高压气体缓冲罐3、空气干燥器4、调节阀5、给水管6、计量水箱7、温度计8、螺杆泵9、调节阀10、流量计11、双流体喷嘴12，电动机1作为驱动装置与空气压缩机2配合，空气压缩机2、高压气体缓冲罐3、空气干燥器4、调节阀5和双流体喷嘴12沿高压气体输送方向通过高压气管顺次连接；给水管6与计量水箱7连通，温度计8置于计量水箱7中部，计量水箱7、螺杆泵9、调节阀10、流量计11和双流体喷嘴12沿水流输送方向通过输水管顺次连接，计量水箱7中的水和高压气体缓冲罐3中的高压空气在双流体喷嘴12处汇合，利用双流体喷嘴12内部的特殊腔体结构实现高效雾化。

所述除雾系统包括温度计13、集水桶14、有机玻璃封装筒15、除雾器出口23、除雾器24、除雾器入口25，有机玻璃封装筒15作为主体框架，分别与雾化系统、除雾系统、引风系统、雾滴粒径测量系统、镁离子等速采样系统和毕托管测量系统27相连，除雾器24以除雾器入口25在下、除雾器出口23在上的方式置于有机玻璃封装筒15内部，集水桶14置于有机玻璃封装筒15底部，用于收集除雾器24分离下来的雾滴，温度计13置于除雾器入口25下方，用于测量除雾器入口25处雾滴温度。

所述引风系统包括保护风机用重力分离器17、调节阀18、引风机19、变频电动机20、变频器21，保护风机用重力分离器17、调节阀18、引风机19和变频电动机20沿气体外输方向通过管道顺次连接，变频器21作为控制器通过电缆与变频电机20相连。

所述雾滴粒径测量系统包括电脑16、喷雾激光粒度分析仪22和喷雾激光粒度分析仪26，喷雾激光粒度分析仪22置于除雾器出口23处，喷雾激光粒度分析仪26置于除雾器入口25处，用于测量除雾器入口25和除雾器出口23处的雾滴粒径，并分别通过数据线与电脑16连接。

所述镁离子等速采样系统包括加热器28、超纤维过滤器29、温度计30、流量计31、流量调节阀 32、真空泵33、电动机34，加热器28、超纤维过滤器29、流量计31、流量调节阀32和真空泵33沿抽气方向通过管道顺次连接，温度计30置于超纤维过滤器29后部，电动机34通过带传动驱动真空泵33工作。

所述毕托管测量系统27分别与除雾系统和引风系统连接，用于测量除雾器24内线速、引风管道内线速以及除雾器入口25和除雾器出口23之间的压降。

一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统的除雾工作过程：

在引风系统中引风机19的运行下，经过密封管路连接后，有机玻璃封装筒15内形成由下向上的上升气流，模拟湿法烟气脱硫塔内的烟气流动状态，由双流体喷嘴12形成的雾滴在上升气流的携带作用下形成气液两相流，从除雾器入口25进入除雾器24内部将气液两相流中的雾滴除去，此时含有少量未能除去雾滴的气流从除雾器出口23经管道进入保护风机用重力分离器17内，进一步除去气流中的残余雾滴，防止雾滴腐蚀引风机19内部叶片，然后经过管道由引风机19将洁净的气流外排，完成整个除雾过程。

本实用新型还公开一种基于上述湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统的一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试热态实验方法，依次按以下步骤进行：

第一步骤是测试准备步骤：首先检查整套实验系统的管路密封性和电路可靠性；通过给水管6向计量水箱7内加入足量水，然后打开计量水箱7加热电源，设定好雾化温度进行加热，达到设定温度后，向水中加入适量镁离子达到实验设计要求的浓度；运行空气压缩机2，设定好实验压力进行高压气体储备；最后打开电脑16、喷雾激光粒度分析仪22和喷雾激光粒度分析仪26，打开配套软件，调节好雾滴粒径测试背景后进行仪器预热。

第二步骤是除雾系统润湿步骤：首先打开引风系统电源，通过调节变频器21控制变频电动机20 转速，进而调节引风机19风量，通过毕托管测量系统27实时监测是否达到实验过程中除雾器24的预定初始线速，并记录此时除雾器入口25和除雾器出口23之间的压降；然后打开雾化系统的调节阀10并运行螺杆泵9，通过调节阀10和调节阀5分别控制水流流量和高压空气流量，达到实验要求的液体载荷值和雾化效果，并通过喷雾激光粒度分析仪26实时在线监测除雾器入口25雾滴粒径值是否达到实验要求，上述操作调节至实验要求后，保持实验系统现状运行5分钟，使雾化系统中的温度计8测量的温度值和除雾系统中的温度计13测量的温度值相等，并在此过程中使实验系统管路完全润湿。

第三步骤是数据测量步骤：根据实验的设计要求，以第二步骤的稳定状态为基础，通过电脑16 软件控制喷雾激光粒度分析仪26和喷雾激光粒度分析仪22分别完成除雾器入口25和除雾器出口23雾滴粒径的测量，记录此时毕托管测量系统27实时监测的稳定数据；另外，打开镁离子等速采样系统电源，开始对除雾器出口23处进行等速采样，通过电动机34驱动真空泵33工作，通过流量调节阀32调节采样管道内线速等于除雾器24内线速，并通过加热器28保证采样温度与实验系统设定温度一致，保持稳定运行20分钟，然后以镁离子等速采样系统用同样的方法对除雾器入口25处进行等速采样。

第四步骤是实验设备复原步骤：实验所需数据测量完成后，首先停止运行镁离子等速采样系统，然后依次停止运行雾滴粒径测量系统中的喷雾激光粒度分析仪22、喷雾激光粒度分析仪26、雾化系统和引风系统；最后依次关闭所有调节阀5、调节阀10、流量调节阀32和调节阀18，完成一次完整的除雾性能测试实验。

第五步骤是除雾效率计算步骤，首先取出镁离子等速采样系统中的微纤维过滤器29，用纯水进行冲洗，可以认为雾化系统中镁离子的浓度和在除雾器入口25和除雾器出口23所携带的液滴中镁离子的浓度相等，通过镁离子络合滴定法，对雾化系统中镁离子质量浓度测量和除雾器入口25以及除雾器出口23 气体携带液滴中的镁离子质量浓度测量，通过公式可计算出气体中液滴的质量浓度，进而计算除雾器24 的除雾效率；首先利用式(1)计算出在除雾器出口23采样后的微纤维过滤器29冲洗滤液中镁离子含量：

式中：

M1—冲洗滤液中镁离子的含量，mol；

25：—液移管移液25ml；

V0—取样管和微纤维过滤器29冲洗后的总滤液体积，mL；

V1—滴定镁离子消耗EDTA标准溶液的体积，mL；

c1—EDTA标注溶液的准确浓度，mol。

另取一个新的微纤维过滤器29作空白样，测得镁离子的含量为M0，mol。然后根据式(2)计算除雾器出口23气体携带液滴量：

式中：

M0—微纤维过滤器29空白样中测得镁离子的含量，mol；

M1—冲洗滤液中镁离子的含量，mol；

c2—喷雾液体中镁离子含量浓度，mol/L；

ρ1—喷雾液体的密度，kg/m³。

利用同样的方法处理除雾器入口25采样后的微纤维过滤器29，得到除雾器入口25气体携带液滴量m入口，则除雾器24除雾效率η根据式(3)计算：

利用喷雾激光粒度分析仪26和喷雾激光粒度分析仪22配套的电脑16软件对除雾器入口25和除雾器出口23的雾滴粒径进行统计分析得出其中的中位粒径、细端粒径和粗端粒径。

本实用新型还公开了一种基于上述湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试实验系统的一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试冷态实验方法，依次按以下步骤进行：

第一步骤是测试准备步骤：首先检查整套实验系统的管路密封性和电路可靠性；通过给水管6向计量水箱7内加入足量常温水，此时不需打开计量水箱7加热电源，向水中加入适量镁离子达到实验设计要求的浓度；运行空气压缩机2，设定好实验压力进行高压气体储备；最后打开电脑16和喷雾激光粒度分析仪22和喷雾激光粒度分析仪26，打开配套软件，调节好雾滴粒径测试背景后进行仪器预热。

第二步骤是除雾系统润湿步骤：首先打开引风系统电源，通过调节变频器21控制变频电动机20 转速，进而调节引风机19风量，通过毕托管测量系统27实时监测是否达到实验过程中除雾器24的预定初始线速，并记录此时除雾器入口25和除雾器出口23之间的压降；然后打开雾化系统的调节阀5和调节阀10并运行螺杆泵9，通过调节阀10和调节阀5分别控制水流流量和高压空气流量，达到实验要求的液体载荷值和雾化效果，并通过喷雾激光粒度分析仪26实时在线监测除雾器入口25雾滴粒径值是否达到实验要求，上述操作调节至实验要求后，保持实验系统现状运行5分钟，在此过程中使实验系统管路完全润湿。

第三步骤是数据测量步骤：根据实验的设计要求，以第二步骤的稳定状态为基础，通过电脑16 软件控制喷雾激光粒度分析仪26和喷雾激光粒度分析仪22完成除雾器入口25和除雾器出口23雾滴粒径的测量，记录此时毕托管测量系统27实时监测的稳定数据；另外，预先记录并打开镁离子等速采样系统电源，通过电动机34驱动真空泵33工作，通过流量调节阀32调节采样管道内线速等于除雾器24内线速，保持稳定运行20分钟，然后以镁离子等速采样系统用同样的方法对除雾器入口25处进行等速采样。

然后重复一种湿法烟气脱硫系统除雾器性能测试热态实验方法中的第四步骤和第五步骤即可。

优选地，除雾器24的形式可根据实验需要具体设定。

优选地，雾化系统的液体可以是水或者石灰浆液。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。