专利名称：一种用于烟气污染物吸附剂评价的装置及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于烟气污染物吸附剂评价的装置及其在燃煤电站锅炉烟气污染物吸附剂评价中的应用。
背景技术：
尽管各种新能源在发展，但是在世界范围内，煤在能源结构中依然处于主体地位， 尤其是我国，更是达到了三分之二左右，而且这种格局在今后较长一段时间内不会改变。长期以来，以燃煤为主的火力发电机组在我国电力工业中占主导地位，我国大型电站绝大部分是常规的燃煤电站。燃煤电站排放的硫氧化物、氮氧化物、烟尘以及微量元素的排放形势日益严峻，给环境造成极大影响，对人的健康造成很大的危害，并由此直接或间接地带来巨大的经济损失。近年来，由于经济发展、人们生活水平日益提高，对环境质量提出了越来越高的要求，环保法规也日益健全与严格，人们开始重视燃煤造成的微量和痕量元素污染问题，这些痕量元素主要有Hg，Pb，F，Cl，As和％等。特别是痕量元素汞是最具毒性、最易挥发、最难控制的污染物，汞的排放会造成损害神经、破坏肝脏和伤害胎儿、婴儿的发育等一系列严重的问题，同时其在大气中停留的周期长，极难控制。对于各种烟气污染物的脱除，是当前研究的重点。2011年7月份，国家又出台了燃煤电厂烟气污染物重金属汞的排放标准。燃煤电站锅炉烟气污染物汞排放的控制比较困难，目前，在尾部烟道喷射碳基吸附剂以吸附一定量的烟气汞，是实现燃煤烟气重金属汞排放控制的主要和有效的方式。但是，常规的活性碳等碳基燃煤烟气汞吸附剂喷射存在成本较高、对燃煤电站锅炉飞灰综合利用产生负面影响等问题，所以一般燃煤电站尚不能采用喷射常规活性碳等碳基烟气汞吸附剂进行烟气汞排放的控制。但随着经济与社会的发展，电厂需要高效、低成本、不影响飞灰综合利用的烟气污染物吸附剂。在烟气污染物吸附剂开发过程中，进行吸附剂吸附性能的评价是非常重要的环节，有利于降低直接到现场进行试验评价的费用，降低吸附剂开发成本。本专利涉及的是一种燃煤烟气污染物吸附剂评价系统与装置，对于脱除烟气中的多种大气污染物以及评价多种吸附剂的吸附性能有良好的作用。目前公开的专利主要有
福建龙净脱硫脱硝工程有限公司的垃圾焚烧烟气多组分污染物净化处理装置及方法， 申请号/专利号200910112433。该专利提供一种可同时脱除HF，HCl，SO2和SO3等酸性气体及重金属、二噁英的垃圾焚烧烟气多组分污染物净化处理装置及方法。主要采用脱酸塔去除酸性气体和吸附剂与活性炭共同吸附去除重金属以及气态有机污染物。浙江菲达脱硫工程有限公司的一种烧结机烟气选择性脱硫脱硝装置，申请号/专利号201020602901。该实用新型专利涉及一种烧结机烟气选择性脱硫脱硝的装置，对烧结机风箱不同部位的烟气做区别处理，先除尘再做脱硫脱硝处理，然后再喷射活性炭对重金属、二噁英等多种污染物一并进行脱除，最后进行二次除尘。
聊城市鲁西化工工程设计有限责任公司的一种锅炉烟气脱硫装置，申请号/专利号200920241086。该专利提供了一种锅炉烟气脱硫装置，包括浓缩塔、吸收塔以及多级吸收液再生喷射器，使吸收液充分再生，提高污染物脱除效率。中国石油大学的设计的气体吸附剂评价装置，专利申请号为200320102956. X。该吸附剂评价装置有两个吸附罐，采用色谱分析仪测定气态污染物反应过程中物质变化。以上几种污染物评价及处理装置，主要是针对垃圾焚烧烟气或烧结烟气，系统中均包含多个预处理和吸收单元，结构较复杂，不适于直接应用于燃煤电站生产现场烟气污染物控制。本专利发明涉及的烟气污染物吸附剂评价系统与装置正是基于此目的而开发的， 可以方便快速地评价各种吸附剂的吸附效率，为燃煤电站锅炉等烟气污染物排放控制提供技术基础。
发明内容
本发明的目的是为了方便快速地评价各种吸附剂的吸附效率，为燃煤电站锅炉烟气污染物排放控制提供良好的技术基础。该装置构造简单，采用固定床的形式，可以灵活方便地脱除多种烟气污染物，并且可以相应地评价各种吸附剂的吸附效果。本发明的技术方案
一种用于烟气污染物吸附剂评价的装置，包括携带污染物的模拟烟气钢瓶，汞携带气体钢瓶，汞蒸气发生器，质量流量计A，质量流量计B，混气罐，双通阀，固定床，汞形态转换装置，汞分析仪，计算机，尾气处理装置；
所述的固定床包括固定床的床体、烟气入口、烟气出口 ；另外，所述的固定床还设有控温装置，该控温装置可以灵活控制固定床体的温度；
所述的固定床的床体中，采用具备粒径为0. 5 2mm的玻璃珠或硬质聚酯材料作为床料，粒径为0. 5 1. 5mm的吸附剂分散于床料中；
所述的吸附剂呈固体颗粒，为碳基类吸附剂或非碳基类吸附剂； 所述的碳基类吸附剂有活性炭及其改性制品；
所述的非碳基类吸附剂有钙基类吸附剂、凹凸棒等矿石类吸附剂或钙基类吸附剂、凹凸棒等矿石类吸附剂的改性制品； 钙基类吸附剂，如CaCl2、CaCO3等。固定床中床料与吸附剂的质量比值在50 70:1，目的是为了达到最好的吸附效果；
汞携带气体钢瓶依次经压缩空气经流量计A、汞蒸汽发生器、双通阀后与混气罐的入口相连；
携带污染物的模拟烟气钢瓶经流量计B后与混气罐的入口相连混气罐出口的管道分成两路，一路管道经双通阀从固定床的顶部进入固定床，固定床的下面的出口通过管道与汞形态转化装置相连，汞形态转化装置的出口与汞分析仪相连；
汞分析仪将分析所得的数据送入计算机显示，另外，汞分析仪设有排气口并与尾气处理装置相连；
从混气罐出来的另一路管道不经固定床及汞形态转化装置而直接进入汞分析仪；为了防止用于烟气污染物吸附剂评价的装置中管路中汞吸附，管路系统均采用TEFLON 管，具有良好的化学惰性。 利用上述的一种用于烟气污染物吸附剂评价的装置对固定床中的吸附剂的吸附性能评价的方法，步骤如下
(1)、吸附剂的预处理
将吸附剂用去离子水或浓度为5%的KI水溶液清洗，然后置于烘箱中在 110°C下干燥24h去除水分；
(2)、固定床的安装
将床料与吸附剂混合均勻后填入到固定床中，固定床的上下均采用玻璃棉固定，固定床中床料与吸附剂的填充密度为30 50g/m ；
(3)、吸附剂的吸附性能的评价
经汞携带气体钢瓶将压缩空气经流量计A后进入汞蒸气发生器后携带由汞蒸
气发生器产生的汞蒸气经双通阀进入到混气罐中；
携带污染物的模拟烟气钢瓶将携带污染物的模拟烟气经流量计B后进入混气罐中并与上述的进入到混气罐中的汞蒸气进行混合；
上述混合所形成的混合烟气从混气罐出来分成两路，一路经阀门进入固定床，控制温度为65 350°C，停留时间为0. 5^1. Os，被固定床中的吸附剂吸附后再进入汞形态转化装置进行汞形态转换后排出的烟气进入汞分析仪，计算机显示的是经固定床吸附剂吸附后的混合烟气中污染物的浓度C。ut，经汞分析仪后排出的气体经尾气处理装置进行处理后再进行排放；
从混气罐出来的另一路直接进入汞分析仪进行分析后通过计算机显示即不经固定床的吸附剂吸附的混合烟气中污染物的浓度Cin ；
然后通过计算，就可以得出吸附剂对混合烟气中污染物的吸附效率及单位吸附量；
所述的吸附效率n
权利要求
1.一种用于烟气污染物吸附剂评价的装置，包括携带污染物的模拟烟气钢瓶，汞携带气体钢瓶，汞蒸气发生器，质量流量计A，质量流量计B、混气罐，双通阀，汞形态转换装置， 汞分析仪，计算机，尾气处理装置，其特征在于还包括固定床；所述的汞携带气体钢瓶依次经压缩空气经流量计A、汞蒸汽发生器、双通阀后与混气罐的入口相连；携带污染物的模拟烟气钢瓶经流量计B后与混气罐的入口相连；混气罐出口的管道分成两路，一路管道经阀门从固定床的顶部进入固定床，固定床的下面的出口通过管道与汞形态转化装置相连，汞形态转化装置的出口与汞分析仪相连；汞分析仪将分析所得的数据送入计算机显示，另外，汞分析仪设有排气口并与尾气处理装置相连；从混气罐出来的另一路管道不经固定床及汞形态转化装置而直接进入汞分析仪；所述的固定床包括固定床的床体、烟气入口、烟气出口 ；固定床的床体中，采用具备粒径为0. 5^2mm的玻璃珠或硬质聚酯材料作为床料，粒径为0. 5^1. 5mm的吸附剂分散于床料中，固定床中床料与吸附剂的质量比值在50 70:1。
2.如权利要求1所述的一种用于烟气污染物吸附剂评价的装置，其特征在于所述的烟气污染物吸附剂评价的装置中所用的所有的管道为TEFLON管。
3.如权利要求1或2所述的一种用于烟气污染物吸附剂评价的装置，其特征在于所述的吸附剂呈固体颗粒，为碳基类吸附剂或非碳基类吸附剂；所述的碳基类吸附剂为活性炭或活性炭改性制品；所述的非碳基类吸附剂为钙基类吸附剂、凹凸棒矿石类吸附剂、钙基类吸附剂的改性制品或凹凸棒矿石类吸附剂的改性制品。
4.如权利要求3所述的一种用于烟气污染物吸附剂评价的装置，其特征在于所述的钙基类吸附剂为CaCl2或CaCO3。
5.利用如权利要求4所述的一种用于烟气污染物吸附剂评价的装置对吸附剂进行评价的方法，其特征在于包括如下步骤(1)、吸附剂的预处理将吸附剂用去离子水清洗然后置于烘箱中在110°c下干燥24h去除水分；(2)、固定床的安装将床料与吸附剂混合均勻后填入到固定床中，固定床的上下均采用玻璃棉固定，固定床中床料与吸附剂的填充密度为30 50g/m ；(3)、吸附剂的吸附性能的评价经汞携带气体钢瓶将压缩空气经流量计A后进入汞蒸汽发生器后携带由汞蒸汽发生器产生的汞蒸气经双通阀进入到混气罐中；携带污染物的模拟烟气钢瓶将携带污染物的模拟烟气经流量计B后进入混气罐中并与上述的进入到混气罐中的汞蒸汽进行混合；上述混合所形成的混合烟气从混气罐出来分成两路，一路经阀门进入固定床，控制温度为65 350°C，停留时间为0. 5-1. Os，被固定床中的吸附剂吸附后再进入汞形态转化装置进行汞形态转换后排出的烟气进入汞分析仪，计算机显示的是经固定床吸附剂吸附后的混合烟气中污染物的浓度C。ut，经汞分析仪后排出的气体经尾气处理装置进行处理后再进行排放；从混气罐出来的另一路直接进入汞分析仪进行分析后通过计算机显示即未经固定床的吸附剂吸附的混合烟气中污染物的浓度Cin ；然后通过计算，就可以得出吸附剂对烟气中污染物的吸附效率及单位吸附量； 所述的吸附效率n
全文摘要
本发明公开了一种燃煤烟气污染物吸附剂的评价装置，包括携带污染物的模拟烟气钢瓶，汞携带气体钢瓶，汞蒸气发生器，质量流量计A，质量流量计B、混气罐，双通阀，汞形态转换装置，汞分析仪，计算机，尾气处理装置及固定床，所述的固定床的床体中，采用具备粒径为0.5~2mm的玻璃珠或硬质聚酯材料作为床料，粒径为0.5~1.5mm的吸附剂分散于床料中，固定床中床料与吸附剂的质量比值在50～70:1。利用本发明的一种燃煤烟气污染物吸附剂的评价装置可在一定的温度下，将进入固定床中的SO2，NOx和Hg0等相关污染物被其中的吸附剂所吸附，从而达到控制污染物的效果。同时，可以方便快速地评价该种吸附剂的吸附效果。
文档编号B01D53/04GK102565287SQ20121000137
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者何平, 冯彩, 刘倩雁, 吴建飞, 吴江, 张晓英, 张锦红, 杨苗, 潘卫国, 石宙, 邹敏婷 申请人:上海电力学院