一种SO3的发生装置及发生系统的制作方法

本实用新型涉及环保技术领域，具体涉及一种so3的发生装置及发生系统。

背景技术：

目前，随着国内大型燃煤锅炉逐步配备烟气脱硝设备，烟气脱硝加速了烟气中so3的生成，由于so3极易与烟气中的水蒸气结合形成硫酸蒸汽，使烟气的酸露点温度升高，在壁温低于酸露点的受热面上凝结，造成酸露点腐蚀。烟气中so3含量愈高，腐蚀范围越广也越严重。

由于燃煤烟气成分复杂，so3化学性质活泼，测试过程中so2有可能会被氧化成so3，且烟气中so3浓度又极低，又没有标准物质可以朔源，一直是国内燃煤电厂污染物测试的难点之一。gb/t21508-2008和dl/t998-2006提出了烟气so3的采样测试方法，采样过程需考虑伴热温度、采样流量以及蛇形管的结构尺寸等影响因素，为摸索和探寻最佳的燃煤烟气so3采样测试方法，需要搭建一套能够持续稳定地产生烟气so3的发生装置，供模拟燃煤电厂工况烟气条件，以利于在进行烟气so3采样测试方法研究中，校验so3采样测试方法的准确性。

因此，如何提供一种so3的发生装置，能够获得稳定且so3的含量可知的烟气，用于校验so3采样测试方法的准确性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种so3的发生装置及发生系统，能够获得稳定且so3的含量可知的烟气，用于校验so3采样测试方法的准确性。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种so3的发生装置，其包括反应炉、固定架、催化套筒以及与所述反应炉连通设置的进气管和出气管；所述固定架包括沿径向固设于所述反应炉内的固定环，所述固定环的外壁与所述反应炉的内壁之间密封；所述催化套筒设于所述固定架的上方，所述催化套筒的内径大于所述固定环的内径，所述催化套筒的内部沿其径向设有用于放置催化剂的孔板，所述孔板设有多个透气孔；由所述进气管进入所述反应炉内的气体能够穿过所述透气孔并由所述出气管排出。

催化套筒放置于固定环的上方后，孔板将反应炉沿其轴向分隔成位于下方的加热段和位于上方的反应段，催化剂位于孔板的上方即位于反应段内，孔板的各透气孔的孔径小于催化剂的粒径，以避免位于反应段内的催化剂掉落至加热段内。同时将so2和空气由进气管通入发生装置的反应炉内，进入反应炉内的混合气体(so2和空气的混合气体)在加热段内不断的被加热并向上(朝向反应段的一侧)移动至孔板，并穿过孔板的透气孔进入反应段内并与催化剂接触，使得so2与空气中的氧气在催化剂的作用下发生反应并生成so3。

固定环沿反应炉的径向方向设置并且该固定环的外壁与反应炉的内壁之间密封设置(如焊接或一体成型均可)，使得加热段内的混合气体无法从固定环和反应炉的内壁之间通过，催化套筒的内径大于固定环的内径，将该催化套筒放置于固定环的上方使得催化套筒的内圈和固定环的内圈大致同轴即可，加热段内的混合气体向上移动时仅能够通过固定环的内圈向上移动，全部进入催化套筒内并通过透气孔与催化剂接触发生催化反应。即加热段内的混合气体在进入反应段内时，全部与催化剂接触，保证混合气体能够充分参与催化反应，避免发生so2泄漏未参与催化反应使得烟气内的so3含量较少甚至没有的情况，如此设置使得混合烟气完全通过催化剂，能够稳定地产生so3，并与燃煤电厂工况烟气条件接近，以确保校验结果的准确性。

同时，催化套筒是直接放置于固定环的上方，该催化套筒与反应炉可拆卸连接，如此设置，便于催化剂的更换，并且在使用一段时间后催化剂产生小颗粒并沿透气孔下落至加热段内后，便于对加热段内的清理。

可选地，所述固定架还包括设于所述固定环上方的限位套管，所述催化套筒套设于所述限位套管的外侧，且所述催化套筒的底端抵接所述固定环的上端面。

可选地，所述反应炉包括加热装置和设于所述加热装置内的反应套筒，所述固定架和所述催化套筒均设于所述反应套筒内。

可选地，所述进气管的顶端封堵，且所述进气管位于所述反应套筒内的部分侧壁均匀设有进气孔。

可选地，所述反应炉的外侧包裹有第一保温层。

另外，本实用新型还提供了一种so3的发生系统，其包括so2气源、空气源及如上所述的so3的发生装置；所述so2气源用于向所述发生装置的进气管通入so2，所述空气源用于向所述发生装置的进气管通入空气。

具有如上述所述的so3的发生装置的so3的发生系统，其技术效果与上述发生装置的技术效果类似，为节约篇幅，在此不再赘述。

可选地，还包蒸汽发生器，所述蒸汽发生器通过第一连接管与所述进气管连通，用于向所述发生装置内通入水蒸气。

可选地，所述第一连接管外还设有第二保温层。

可选地，还包括混合罐，所述混合罐分别与所述进气管、所述so2气源及所述空气源连通，所述混合罐用于初步混合所述so2和所述空气，并将初步混合后的气体通入所述发生装置内。

可选地，还包括抽气装置，与所述发生装置的出气管连通。

附图说明

图1是本实用新型实施例所提供的一种so3的发生系统的结构示意图；

图2是图1中so3的发生装置的结构示意图；

图3是图2中a的放大图。

附图1-3中，附图标记说明如下：

1-发生装置，11-反应炉，111-加热装置，112-反应套筒，12-固定架，121-固定环，122-限位套管，13-催化套筒，131-孔板，132-透气孔，14-进气管，15-出气管，16-第一保温层，161-侧保温层，162-底端保温层，163-顶端保温层，164-凹槽，17-法兰，18-测温装置；2-so2气源；3-空气源；4-蒸汽发生器；5-混合罐；6-抽气装置；7-第二保温层；81-第一连接管，82-第二连接管，83-第三连接管，84-第四连接管；91-流量计，92-调节阀。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1-3，图1是本实用新型实施例所提供的一种so3的发生系统的结构示意图；图2是图1中so3的发生装置的结构示意图；图3是图2中a的放大图。

本实用新型实施例提供了一种so3的发生装置1及发生系统，具体的，如图1所示，该so3的发生系统包括so2气源2、空气源3及上述发生装置1。其中，so2气源2用于向发生装置1内提供so2气体，空气源3用于向发生装置1内提供空气(氧气)，so2气体和空气中的氧气在发生装置1内在高温和催化剂的催化作用下发生反应生成so3。

由于反应系统气路和催化剂等均对so2和反应生成的so3具有一定的吸附性，在反应炉11持续通入混合气体一定时间后，整个气路达到了硫平衡，整套发生装置1便能够持续稳定的提供烟气(so2、so3和空气的混合气体)，以供模拟燃煤电厂烟气工况条件。具体的，可根据反应前混合烟气中so2浓度和反应后烟气中的so2浓度推算出反应后烟气中的so3浓度。具体的，so2浓度可通过现有技术中的烟气分析仪测得，如何通过反应前后烟气中的so2浓度推算出反应后烟气中的so3浓度，是本领域技术人员所熟知的技术，在此不做具体说明。

也就是说，通过本实施例所提供的so3的发生系统，能够生成含有so3的稳定烟气，并且该烟气中的so3浓度可知，通过该烟气能够校验so3采样测试方法的准确性。

具体的，上述so3的发生装置1包括反应炉11、固定架12、催化套筒13以及与反应炉11连通设置的进气管14和出气管15。其中，固定架12包括沿径向固设于反应炉11内的固定环121，催化套筒13设于固定架12的上方，该催化套筒13的内部沿其径向设有用于放置催化剂(如高钒系催化剂)的孔板131，孔板131包括多个透气孔132。由进气管14进入反应炉内的气体能够穿过透气孔132并经过催化剂层的催化作用后，形成稳定的烟气并由出气管15排出。

详细的讲，催化套筒13放置于固定环121的上方后，孔板131将反应炉11沿其轴向分隔成位于下方的加热段和位于上方的反应段，催化剂位于孔板131的上方即位于反应段内，孔板131的各透气孔132的孔径小于催化剂的粒径，以避免位于反应段内的催化剂掉落至加热段内。同时将so2和空气由进气管14通入发生装置1的反应炉11内，进入反应炉11内的混合气体(so2和空气的混合气体)在加热段内不断的被加热并向上(朝向反应段的一侧)移动至孔板131，并穿过孔板131的透气孔132进入反应段内并与催化剂接触，使得so2与空气中的氧气在催化剂的作用下发生反应并生成so3。

固定环121沿反应炉11的径向方向设置并且该固定环121的外壁与反应炉11的内壁之间密封设置(如焊接或一体成型均可)，使得加热段内的混合气体无法从固定环121和反应炉11的内壁之间通过，催化套筒13的内径大于固定环121的内径，将该催化套筒13放置于固定环121的上方使得催化套筒13的内圈和固定环121的内圈大致同轴即可，加热段内的混合气体向上移动时仅能够通过固定环121的内圈向上移动，全部进入催化套筒13内并通过透气孔132与催化剂接触，进而发生催化反应。即加热段内的混合气体在进入反应段内时，全部与催化剂接触，保证混合气体能够充分参与催化反应，避免发生so2泄漏未参与催化反应使得烟气内的so3含量较少甚至没有的情况，如此设置使得混合烟气完全通过催化剂，能够稳定地产生so3，并与燃煤电厂工况烟气条件相近，以确保校验结果的准确性。

同时，催化套筒13是直接放置于固定环121的上方，该催化套筒13与反应炉11可拆卸连接，如此设置，便于催化剂的更换，并且在使用一段时间后催化剂产生小颗粒并沿透气孔132下落至加热段内后，便于对加热段内的清理。

在上述实施例中，固定架12还包括设于固定环121上方的限位套管122，催化套筒13套设于限位套管122的外侧，且催化套筒13的底端抵接固定环121的上端面。具体的，该限位套管122可以是固定环121的内圈向上延伸设置的翻边，也可以是与固定环121的上端面固定设置的套筒，该套筒的底端与固定环121的上端面密封固定即可。

如图3所示，催化套筒13内的孔板131的下端面距离催化套筒13的底端距离不小于限位套管122的高度，且催化套筒13的内径要大于限位套管122的外径使得催化套筒13能够套接于限位套管122的外侧，如此设置，可进一步确保加热段内的气体沿限位套管122的内部进入催化套筒13内，避免出现混合气体未与催化剂接触而泄漏至反应段内，进一步确保混合气体能够充分参与催化反应，确保校验结果的准确性。

在上述实施例中，反应炉11包括加热装置111和设于加热装置111内的反应套筒112，该加热装置111用于从外侧对反应套筒112进行加热，固定架12和催化套筒13均设于反应套筒112内，进气管14与反应套筒112的进气端密封连接，出气管15与反应套筒112的出气端密封连接。也就是说，反应套筒112和加热装置111为分体式结构，混合气体由进气管14通入反应套筒112内，并在反应套筒112内发生反应以生成so3。如此设置，可以对反应套筒112进行单独更换，灵活性好。

本实施例中，反应套筒112、固定环121和催化套筒13均采用不锈钢(如316l)等耐高温耐腐蚀材质。催化反应在催化套筒13和反应套筒112内进行，可避免so3对加热装置111产生腐蚀等影响。

同时，本实施例中对于加热装置111的结构并不做具体限制，如可将其设置为缠绕于反应套筒112外壁的电阻加热装置111，也可以将其设置为具有空腔的加热炉，反应套筒112设于加热炉的空腔内均可。

在上述实施例中，出气管15密封固定于反应炉11的顶端，对于二者之间的连接方式并不做限制，如图2所示，本实施例中，将出气管15设于反应套筒112的顶端，二者之间通过法兰17连接，并且通过石墨垫圈实现密封，便于实现反应套筒112内的催化套筒13的拆装。当然，本实施例中，也可以将出气管15密封固定与反应炉11的顶部侧壁，此时，二者可通过螺旋连接等实现固定均可。而将出气管15设于反应炉11的顶端时，在反应套筒112高度相同的情况下，使得反应段具有足够的长度，催化反应更为充分。

反应套筒112的顶端敞口设置，便于内部催化套筒13的取放，而反应套筒112的底端封堵，进气管14的部分穿过反应套筒112的底端并与其密封固定。加热装置111包裹于反应套筒112的外侧壁并对其进行加热，同时加热装置111还包裹于进气管14位于反应套筒112的外侧的部分长度，以形成预加热段，混合气体在进入加热段之前在预加热段内进行提前预热，便于混合气体在进入加热段内后能够快速的加热至反应所需温度，有利于催化反应的进行。

在上述实施例中，进气管14的顶端(朝向反应套筒112的一侧端部)封堵，且进气管14位于反应套筒112内的部分侧壁设有多个进气孔，各进气孔均匀设置。如此设置使得混合气体仅能够通过进气孔分散进入反应套筒112内，可有效提高混合气体的均匀性、有利于提高混合气体的升温速度，且可使得混合气体能够均匀地通过催化剂层并与催化剂接触，促进催化反应的进行。

在上述实施例中，反应炉11的外侧还设有第一保温层16，具体的，该第一保温层16设于加热装置111的外侧，以起到保温作用，此时，由外至内依次设有第一保温层16、加热装置111和反应套筒112。第一保温层16的设置可减少反应炉11的外部散热情况，保证反应炉11内部升温较快、降低能源消耗。具体的，如图2所示，该第一保温层16还包裹于反应炉11的外侧壁以及该反应炉11的顶端和底端，也就是说，该第一保温层16包括侧保温层161、底端保温层162和顶端保温层163三个部分，该三个部分围成一个保温腔，本实施例中，侧保温层161和底端保温层162为一体式结构，其中，底端保温层162设有通孔并且该通孔内也设有加热装置111并形成上述预加热段，顶端保温层163与侧保温层161之间可拆卸连接，反应炉11整体从上向下插入式地安装于保温腔内。

当出气管15和反应套筒112之间通过法兰17连接时，顶端保温层163的下端面和侧保温层161的上端面之间还设有凹槽164，用于容纳法兰17，具体的，该凹槽164可以设于顶端保温层163的下端面可以设于侧保温层161的上端面均可，在此不做具体限制。

具体在安装时，反应炉11、进气管14和出气管15作为一个整体，从上向下插入式地安装于保温腔内，拆装方便。

在上述实施例中，反应炉11内还设有测温装置18，用于检测反应炉11内的温度，保证催化反应的正常进行。该测温装置18的感应端设于加热装置111内并靠近反应套筒112的外侧壁，以便于其能够真实的反映反应套筒112内的温度变化。如图2所示，本实施例中，测温装置18的感应端位于反应套筒112的外侧壁，观察端位于第一保温层16的外侧，便于直接观察，当然，本实施例中，该测温装置18还可以通过信号传输的方式将其检测的结果传输至终端以便于观察均可。

在上述实施例中，如图1所示，该so3的发生系统还包括蒸汽发生器4，该蒸汽发生器4通过第一连接管81与发生装置1的进气管14连通，用于向发生装置1内通入水蒸气，以模拟具体工况下的湿度，此时，上述通过进气管14通入反应炉11内的混合气体包括so2、空气和水蒸气，具体的水蒸气通入量可根据该so3反应装置所模拟的具体的工况设定。如此设置，可更真实地反应具体工况下烟气湿度较大对烟气中的so3浓度测试造成的影响，提高so3校验结果的准确性。

进一步的，上述第一连接管81外还设有第二保温层7，如图1所示，第二保温层7包裹于第一连接管81的外壁，该第二保温层7的设置可保证水蒸气是以气体的状态进入反应套筒112内，避免由于连接管的长度较长发生冷凝的情况。蒸汽发生器4和进气管14之间的第一连接管81的长度不做具体限制，可将其设置尽可能短，避免热量损失。

在上述实施例中，so3的发生系统还包括混合罐5，该混合罐5通过第二连接管82与进气管14连通，并通过第三连接管83与so2气源2连通、通过第四连接管84与空气源3连通，混合罐5用于初步混合so2和空气，使得so2和空气混合均匀，并将初步混合后的气体通入发生装置1内，便于催化反应的进行。

进气管14、第一连接管81和第二连接管82之间通过三通管接头实现连通，第三连接管83、第四连接管84和混合罐5之间也通过三通管接头实现连通。具体的，各三通连接头和各连接管之间均通过螺纹连接，并且各螺纹连接处均通过生料带密封，以避免发生漏气。同时，第一连接管81、第二连接管82和第三连接管83分别设有流量计91，以监控各气体的通气量，且第三连接管83设有调节阀92，以调节so2的进气量。

在上述实施例中，so3反应装置还包括抽气装置6，该抽气装置6与发生装置1的出气管15连通，用于抽吸发生装置1(反应套筒112)内的反应后的烟气，为发生装置1内的气体流动提供动力，同时，有助于混合气体在该抽气装置6的抽吸作用下沿进气管14通入发生装置1内。进一步加快发生装置1内的气体流动，加快so3反应速率。

本实施例中，so2气源2为标准的so2气瓶，通过调节阀92调节出气量，并通过第三连接管83的流量计91测得so2的实际出气量，空气源3为外界空气并通过过滤器(如玻璃纤维过滤装置)过滤，避免空气中的粉尘进入反应炉11内，当然，本实施例中的空气源也可以设置为压缩空气，而将空气源设置为外界空气，使得该外界空气在抽气装置6的抽吸作用下进入混合罐5内的方案，可大大降低成本，提高经济性。

so2和空气经混合罐5混合形成初步混合气体，初步混合气体与水蒸气一同在抽气装置6的作用下沿进气管14进入反应炉11内，初步混合气体的实际流量可通过设于第二连接管82的流量计91测得。如此设置，在标准发生装置1硫平衡的基础上，通过调节抽气装置6的不同抽吸能力，调节标准so2气体的出气量以及调节电加热蒸汽发生器4的出气量，便可得到不同浓度不同湿度条件下稳定的so2、so3和空气的混合气体，以供模拟燃煤电厂烟气工况条件，有利于提高校验结果的准确性。

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。