模拟烟气含量对三氧化硫浓度影响的实验装置的制作方法

本实用新型涉及烟气模拟实验技术领域，尤其涉及一种模拟烟气含量对三氧化硫浓度影响的实验装置。

背景技术：

目前，对于烟气低温腐蚀的实验研究方法主要是浸泡法、现场实验法、模拟实验等。浸泡法操作方便，应用广泛，但是和实际情况差别较大；现场实验法最贴近真实情况，但是实验周期长，且含酸烟气的温度、成分等有波动，加上常常有飞灰颗粒的存在，难以单独研究低温腐蚀的影响；而实验室模拟实验可以精确控制包括含酸烟气组分、温度、流速、换热器壁面温度和换热器结构等影响低温腐蚀的因素。现有的通过模拟实验研究烟气中酸性气体含量的实验装置还很少，而单一研究烟气中飞灰含量对三氧化硫浓度影响的实验几乎没有。因为三氧化硫物化性质活泼，很难以捕集，目前常用的三氧化硫浓度测量方法有控制冷凝法、异丙醇吸收法、棉塞法等，但在实际应用过程中，上述方法均出现三氧化硫吸收不完全的现象，导致了测量精度较低。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种模拟烟气含量对三氧化硫浓度影响的实验装置，解决现有技术中的无法单一研究烟气中飞灰含量对三氧化硫浓度影响的实验的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型一种模拟烟气含量对三氧化硫浓度影响的实验装置，包括集气定压系统、混合加热系统、冷却系统、加灰除尘系统、测量系统和尾气处理系统，所述的集气定压系统包括集气罐、第一截止阀、质量流量控制器、减压阀、球阀、重量显示器、高压气瓶、称重传感器、流量显示控制仪和力敏传感器，装有氮气的所述高压气瓶置于所述称重传感器上，所述称重传感器与所述重量显示器电连接，所述重量显示器可实时显示所述高压气瓶的质量，所述高压气瓶出口管路上依次设置有所述球阀和所述减压阀，所述球阀与所述减压阀之间通过连接管路相连，所述减压阀出口通过气体管路与所述质量流量控制器入口相连，所述质量流量控制器出口通过气体管路与所述第一截止阀入口相连，所述第一截止阀出口通过气体管路与所述集气罐入口相连，所述质量流量控制器与所述流量显示控制仪电相连，所述集气罐上方装有用于显示所述集气罐内压力的所述力敏传感器；所述混合加热系统包括电加热装置、温度控制仪表、储液罐、耐腐蚀流量计和雾化喷嘴，所述温度控制仪表与所述电加热装置电相连，所述电加热装置进口通过气体管路与所述集气罐出口相连，所述储液罐入口通过引出管路所述连接管路相连，所述引出管路上从入口到出口依次连接有第二截止阀、减压阀和所述力敏传感器，所述引出管路出口通过管路与所述储液罐上端接口相连，所述储液罐上端接口位于所述储液罐内液面以上且所述储液罐内放置稀硫酸，所述储液罐内放置有插入液面以下的铜管且所述铜管与所述耐腐蚀流量计入口相连，所述耐腐蚀流量计出口与所述雾化喷嘴入口相连；所述冷却系统包括恒温水箱、套管冷却器、第一热电偶和第二热电偶，所述套管冷却器进口通过进气管路与所述电加热装置出口相连，所述雾化喷嘴出口与所述进气管路相连，所述套管冷却器通过管路与所述恒温水箱连接实现冷却水循环，所述套管冷却器内壁面等间距布置有若干个第一热电偶，所述恒温水箱通过安装在所述套管冷却器出口的所述第二热电偶控制水箱温度；所述加灰除尘系统包括螺旋给料机、第三热电偶、温度显示器和除尘器，所述除尘器进口与所述套管冷却器出口通过气体管路连接，所述除尘器出口通过管路与所述尾气处理系统相连，所述螺旋给料机安装在所述套管冷却器出口与所述除尘器进口相连的气体管路上，所述加灰除尘系统外壁等间距布置有若干个所述第三热电偶用于测量壁面温度，所述温度显示器与所述第一热电偶、所述第二热电偶和所述第三热电偶电相连；所述测量系统包括采气管、储水槽、第一集气瓶、第二集气瓶、第三集气瓶、隔膜泵、烧杯和第三截止阀，所述采气管进口与位于所述除尘器与所述尾气处理系统之间的管路连接，所述采气管出口与所述第三截止阀连接，所述截止阀出口通过第一出气管路与装有蒸馏水的所述第一集气瓶连接且所述第一出气管路底端位于蒸馏水液面以下，所述第一集气瓶放置于所述储水槽中，所述第一集气瓶通过气体管路与装有指示剂的所述第二集气瓶连接，所述第二集气瓶通过第二出气管路与所述隔膜泵进口连接且所述第二出气管路进口置于指示剂液面以上，所述隔膜泵出口通过第三出气管路与装有清水的所述第三集气瓶相连且所述第三出气管路出口在所述第三集气瓶中置于液面以上，所述第一集气瓶顶部安装有所述力敏传感器，所述第三集气瓶通过置于清水液面以下的管路与所述烧杯连接；其中所述力敏传感器通过与所述减压阀配合使装置内压力维持稳定。

进一步的，所述套管冷却器为三层套管组成。

进一步的，所述套管冷却器内壁面等间距布置有五个所述第一热电偶。

进一步的，所述加灰除尘系统外壁等间距布置有四个所述第三热电偶用于测量壁面温度。

再进一步的，所述尾气处理系统包括装有氢氧化钠溶液的水槽，所述除尘器出口通过置于氢氧化钠溶液液面以下的管路与所述水槽连接。

进一步的，所述电加热装置出口的进气管路中设有所述力敏传感器。

进一步的，所述除尘器进口与所述套管冷却器出口之间的气体管路中设有所述力敏传感器。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果：

本实用新型中集气定压系统能够维持实验装置压力的恒定，加热混合系统能够将模拟烟气温度加热到一定温度并混入硫酸溶液来模拟含酸烟气，冷却系统将烟气高温烟气温度降低到电站锅炉尾部烟气温度范围内，并通过螺旋给料机将灰分加入装置来模拟锅炉低温烟气中灰分含量及成分对烟气中三氧化硫浓度的影响，加灰除尘系统能除去装置内灰分以避免后期测量过程中灰分的影响，同时能够除去烟气中酸性气体避免其对环境的影响，环保安全。

附图说明

下面结合附图说明对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型模拟烟气含量对三氧化硫浓度影响的实验装置的结构示意图。

附图标记说明：1、集气罐；2、第一截止阀；3、质量流量控制器；4、减压阀；5、球阀；6、重量显示器；7、高压气瓶；8、称重传感器；9、流量显示控制仪；10、温度控制仪表；11、储液罐；12、耐腐蚀流量计；13、雾化喷嘴； 14、恒温水箱；15、套管冷却器；16、第二热电偶；17、力敏传感器；18、螺旋给料机；19、温度显示器；20、除尘器；21、尾气处理系统；22、采气管； 23、储水槽；24、第二集气瓶；25、隔膜泵；26、烧杯；27、电加热装置。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型实施例的一种模拟烟气含量对三氧化硫浓度影响的实验装置，包括集气定压系统、混合加热系统、冷却系统、加灰除尘系统、测量系统和尾气处理系统21，所述的集气定压系统包括集气罐1、第一截止阀2、质量流量控制器3、减压阀4、球阀5、重量显示器6、高压气瓶7、称重传感器 8、流量显示控制仪9和力敏传感器17，装有氮气的所述高压气瓶7置于所述称重传感器8上，所述称重传感器8与所述重量显示器6电连接，所述重量显示器6可实时显示所述高压气瓶7的质量，所述高压气瓶7出口管路上依次设置有所述球阀5和所述减压阀4，所述球阀5与所述减压阀4之间通过连接管路相连，所述减压阀4出口通过气体管路与所述质量流量控制器3入口相连，所述质量流量控制器3出口通过气体管路与所述第一截止阀2入口相连，所述第一截止阀2出口通过气体管路与所述集气罐1入口相连，所述质量流量控制器3 与所述流量显示控制仪9电相连，所述集气罐1上方装有用于显示所述集气罐1 内压力的所述力敏传感器17；所述混合加热系统包括电加热装置27、温度控制仪表10、储液罐11、耐腐蚀流量计12和雾化喷嘴13，所述温度控制仪表10与所述电加热装置27电相连，所述电加热装置27进口通过气体管路与所述集气罐1出口相连，所述储液罐11入口通过引出管路所述连接管路相连，所述引出管路上从入口到出口依次连接有第二截止阀、减压阀4和所述力敏传感器17，所述引出管路出口通过管路与所述储液罐11上端接口相连，所述储液罐11上端接口位于所述储液罐11内液面以上且所述储液罐11内放置稀硫酸，所述储液罐11内放置有插入液面以下的铜管且所述铜管与所述耐腐蚀流量计12入口相连，所述耐腐蚀流量计12出口与所述雾化喷嘴13入口相连；所述冷却系统包括恒温水箱14、套管冷却器15、第一热电偶和第二热电偶16，所述套管冷却器15进口通过进气管路与所述电加热装置27出口相连，所述雾化喷嘴13出口与所述进气管路相连，所述套管冷却器15通过管路与所述恒温水箱14连接实现冷却水循环，所述套管冷却器15内壁面等间距布置有若干个第一热电偶，所述恒温水箱14通过安装在所述套管冷却器15出口的所述第二热电偶16控制水箱温度；所述加灰除尘系统包括螺旋给料机18、第三热电偶、温度显示器19和除尘器20，所述除尘器20进口与所述套管冷却器15出口通过气体管路连接，所述除尘器20出口通过管路与所述尾气处理系统21相连，所述螺旋给料机18 安装在所述套管冷却器15出口与所述除尘器20进口相连的气体管路上，所述加灰除尘系统外壁等间距布置有若干个所述第三热电偶用于测量壁面温度，所述温度显示器19与所述第一热电偶、所述第二热电偶16和所述第三热电偶电相连；所述测量系统包括采气管22、储水槽23、第一集气瓶、第二集气瓶24、第三集气瓶、隔膜泵25、烧杯26和第三截止阀，所述采气管22进口与位于所述除尘器20与所述尾气处理系统之间的管路连接，所述采气管22出口与所述第三截止阀连接，所述截止阀出口通过第一出气管路与装有蒸馏水的所述第一集气瓶连接且所述第一出气管路底端位于蒸馏水液面以下，所述第一集气瓶放置于所述储水槽23中，所述第一集气瓶通过气体管路与装有指示剂的所述第二集气瓶24连接，所述第二集气瓶24通过第二出气管路与所述隔膜泵25进口连接且所述第二出气管路进口置于指示剂液面以上，所述隔膜泵25出口通过第三出气管路与装有清水的所述第三集气瓶相连且所述第三出气管路出口在所述第三集气瓶中置于液面以上，所述第一集气瓶顶部安装有所述力敏传感器17，所述第三集气瓶通过置于清水液面以下的管路与所述烧杯26连接；其中所述力敏传感器17通过与所述减压阀4配合使装置内压力维持稳定。

本实施例的模拟烟气含量对三氧化硫浓度影响的实验装置在使用时，模拟烟气参数控制如下：

实验过程中，集气定压系统的目的是维持实验装置压力的恒定，集气定压系统可将气体压力基本维持在101325Pa±100Pa范围内，且压力范围的控制主要通过调节球阀5开度进行粗调，通过调节减压阀4的开度进行细调，装置压力数值通过力敏传感器17显示；

加热混合系统的目的是为了将模拟烟气温度加热到一定温度并混入硫酸溶液来模拟含酸烟气，雾化喷嘴13通过高压气瓶7中的高压气体对酸液进行雾化，电加热装置27通过电加热方式将集气罐1出口的氮气加热至400℃±10℃，目的是保证喷入系统的硫酸可有效汽化，

冷却系统的目的是将烟气高温烟气温度降低到电站锅炉尾部烟气温度范围内，并通过螺旋给料机18将灰分加入装置来模拟锅炉低温烟气中灰分含量及成分对烟气中三氧化硫浓度的影响，冷却系统中的恒温水箱14通过与套管换热器将烟气温度降至150℃左右，且在冷却过程中实验装置管路内壁面温度不得低于 120℃，以此避免模拟烟气中酸性气体的凝结；

加灰除尘系统的目的是除去装置内灰分，避免后期测量过程中灰分的影响；

尾气处理系统21的目的是除去烟气中酸性气体，避免其对环境造成污染。

实验过程中，模拟烟气湿度范围为5％-15％，三氧化硫浓度(硫酸浓度)范围为5ppm-50ppm，飞灰浓度5g/m3-20g/m3；所用的酸液的浓度和流量根据设定的工况以及含酸烟气组分得到的比例自行配制。

具体的，所述套管冷却器15为三层套管组成。

具体的，所述套管冷却器15内壁面等间距布置有五个所述第一热电偶。

本实施例中，通过在套管冷却器15内壁面等间距布置有五个第一热电偶，能够有效实时监测套管冷却器15内壁面的温度。

具体的，所述加灰除尘系统外壁等间距布置有四个所述第三热电偶用于测量壁面温度。

本实施例中，通过在加灰除尘系统外壁等间距布置有四个第三热电偶，能够有效实时监测加灰除尘系统外壁的温度。

具体的，所述尾气处理系统包括装有氢氧化钠溶液的水槽，所述除尘器20 出口通过置于氢氧化钠溶液液面以下的管路与所述水槽连接。

本实施例中，通过设置装有氢氧化钠浓溶液的水槽，能够有效吸收烟气中的酸性气体，防止污染环境。

具体的，所述电加热装置27出口的进气管路中设有所述力敏传感器17。

具体的，所述除尘器20进口与所述套管冷却器15出口之间的气体管路中设有所述力敏传感器17。

本实施例中，通过设置力敏传感器17，能够有效监控装置内各部分的压力，并与减压阀4配合使装置内压力维持稳定，提高使用安全性。

本实施例中集气定压系统能够维持实验装置压力的恒定，加热混合系统能够将模拟烟气温度加热到一定温度并混入硫酸溶液来模拟含酸烟气，冷却系统将烟气高温烟气温度降低到电站锅炉尾部烟气温度范围内，并通过螺旋给料机 18将灰分加入装置来模拟锅炉低温烟气中灰分含量及成分对烟气中三氧化硫浓度的影响，加灰除尘系统能除去装置内灰分以避免后期测量过程中灰分的影响，同时能够除去烟气中酸性气体避免其对环境的影响，环保安全。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。