一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括：滴管爐子系統(tǒng)含滴管爐、微量給粉機(jī)和爐溫控制系統(tǒng)，微量給粉機(jī)經(jīng)管道輸出粉體至滴管爐中剛玉管內(nèi)，爐溫控制系統(tǒng)通過(guò)滴管爐中的電熱絲控制升溫速率和爐內(nèi)溫度；配風(fēng)子系統(tǒng)含各有輸出管道連通至混氣罐的若干氣瓶，各氣瓶的輸出管道上都設(shè)有減壓閥和流量計(jì)控制氣瓶的輸出流量，混氣罐的輸出經(jīng)裝有質(zhì)量流量計(jì)的管道送至滴管爐中剛玉管內(nèi)；測(cè)量子系統(tǒng)含用管道依次連接的探槍、連接臍帶管、過(guò)濾器和冷凝吸收系統(tǒng)，探槍插入剛玉管內(nèi)，探槍、連接臍帶管及過(guò)濾器設(shè)有加熱控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)簡(jiǎn)單，變量單一，實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)為實(shí)際燃煤電站開(kāi)展污泥與煤混合燃燒工業(yè)化、無(wú)害化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。
【專利說(shuō)明】一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市人口的增加，2010年污水排放量達(dá)到
4.40 X 11VM預(yù)計(jì)2020年污水排放量將達(dá)到5.36 X 11VM因此每年至少產(chǎn)生500萬(wàn)噸污泥。污泥的處置方法目前主要有排海、填埋、農(nóng)用、焚燒等。與前3種處置方法相比，焚燒處置具有減量化、無(wú)害化和資源化的顯著優(yōu)點(diǎn)。又因污泥熱值很低，一般無(wú)法單獨(dú)穩(wěn)定燃燒。因此，在工業(yè)應(yīng)用裝置中，通常采用污泥與煤混合燃燒的方式進(jìn)行污泥的焚燒處置。
[0003]汞作為火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223-2011)的新增限排標(biāo)準(zhǔn)，是一種劇毒性物質(zhì)，由于其容易在生物體內(nèi)積聚，很難被捕獲，且在大氣中停留時(shí)間長(zhǎng)，因此已經(jīng)受到世界各國(guó)研究學(xué)者的高度重視。大氣中汞最主要的來(lái)源是來(lái)自煤燃燒產(chǎn)生。而污泥因來(lái)源于生活污水、工業(yè)污水，其重金屬含量較高。因此污泥與原煤摻燒過(guò)程中，也要關(guān)注其煙氣中汞的轉(zhuǎn)化遷移規(guī)律，從而調(diào)整燃煤電廠污泥與煤摻燒過(guò)程中對(duì)污染物處理的方法，以免造成二次污染。
[0004]污泥與煤摻燒過(guò)程中產(chǎn)生煙氣中氣態(tài)汞主要以2種形態(tài)存在:元素汞(HgO)和氧化態(tài)汞(Hg2+)。不同形態(tài)汞具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)。Hg2+易溶于水，故Hg2+可用濕式煙氣脫硫裝置(WFGD)脫除。而HgO在空氣污染物控制設(shè)備操作溫度和高壓下具有較高的飽和蒸汽壓力，極易揮發(fā)且難溶于水。選用滴管爐模擬爐膛中污泥與煤混合燃燒過(guò)程，其具備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、爐膛燃燒溫度較高且升溫速度快、活性揮發(fā)物的二次反應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)，可模擬燃煤鍋爐爐膛高溫快速燃燒的條件。
[0005]因此，在試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析研究污泥與煤混合燃燒產(chǎn)生煙氣的汞釋放特性，為污泥與煤混合燃燒大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用，也為污泥無(wú)害化、資源化處理打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是提供一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，本發(fā)明可很好定研究污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性，進(jìn)而為實(shí)際燃煤電站開(kāi)展污泥與煤混合燃燒工業(yè)化、無(wú)害化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。
[0007]解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:包括滴管爐子系統(tǒng)，配風(fēng)子系統(tǒng)和測(cè)量子系統(tǒng)；
[0009]所述的滴管爐子系統(tǒng)包括滴管爐8、微量給粉機(jī)7和爐溫控制系統(tǒng)13，微量給粉機(jī)經(jīng)管道按設(shè)定值均勻輸出粉體至滴管爐中剛玉管9內(nèi)，爐溫控制系統(tǒng)通過(guò)滴管爐中的電熱絲控制升溫速率和爐內(nèi)溫度；
[0010]所述的配風(fēng)子系統(tǒng)包括各有輸出管道連通至混氣罐5的若干氣瓶1、2，各氣瓶的輸出管道上都設(shè)有減壓閥和流量計(jì)3、4控制氣瓶的輸出流量，混氣罐的輸出經(jīng)裝有質(zhì)量流量計(jì)6的管道送至滴管爐8中剛玉管9內(nèi)；
[0011]所述的測(cè)量子系統(tǒng)包括用管道依次連接的探槍10、連接臍帶管11、過(guò)濾器12和冷凝吸收系統(tǒng)14，探槍10插入所述的滴管爐中剛玉管9內(nèi)，所述的探槍、連接臍帶管及過(guò)濾器設(shè)有加熱控制系統(tǒng)15。(煤灰被過(guò)濾器過(guò)濾掉，煙氣通過(guò)過(guò)濾器進(jìn)入冷凝吸收系統(tǒng)。)
[0012]所述的冷凝吸收系統(tǒng)14包括以管道依次連接的第一至第六個(gè)浸在冰浴中的洗氣瓶 1401、1402、1403、1404、1405 和 1406。第一、第二洗氣瓶 1401、1402 裝有 KCl 溶液；第三洗氣瓶1403裝有5%v/v HNO3-1O% v/v H2O2溶液；第四、第五洗氣瓶1404、1405裝有4%w/v KMnO4-1O% v/v H2SO4溶液；第六洗氣瓶1406裝有顆粒尺寸為6_16目的硅膠。
[0013]所述的探槍14為耐高溫、不易玷污且不和氣樣反應(yīng)的石英探槍，長(zhǎng)450mm。
[0014]所述的過(guò)濾器12為硅酸硼玻璃沙芯過(guò)濾器。
[0015]所述的連接臍帶管11為聚四氟乙烯管道，該管在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被加熱到120°C，以防止水和酸凝結(jié)。
[0016]所述的探槍、連接臍帶管及過(guò)濾器加熱控制系統(tǒng)15為溫控電加熱系統(tǒng)，加熱溫度維持在120°C。
[0017]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0018](I)實(shí)驗(yàn)方法以及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作方便，可實(shí)現(xiàn)單一變量控制。
[0019](2)可以模擬實(shí)際燃煤電站運(yùn)行過(guò)程中由于煤種變化，污泥摻燒比例變化，爐膛溫度變化，不同燃燒氣氛變化等對(duì)污泥與煤燃燒煙氣汞釋放特性的影響。
[0020](3)可以模擬實(shí)際鍋爐爐膛的燃燒過(guò)程，更接近工程實(shí)際。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
[0022]圖1為污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖；
[0023]圖2為冷凝吸收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中，1-氧氣瓶，2-氣氣瓶，3-減壓閥，4_流量計(jì),5_混氣--!，6_質(zhì)量流量計(jì)，7_微量給粉機(jī)，8-滴管爐爐體，9-剛玉管，10-探槍，11-連接臍帶管，12-過(guò)濾器，13-爐體控制系統(tǒng)，14-冷凝吸收系統(tǒng)，15-探槍、連接臍帶管及過(guò)濾器加熱控制系統(tǒng)；1401、1402-裝有KCl溶液的第一、第二洗氣瓶，1403-裝有5% v/v HNO3-1O% v/v H2O2溶液的第三洗氣瓶，1404、1405-裝有4% w/v KMnO4-1O% v/v H2SO4溶液的第四、第五洗氣瓶，1406-裝有顆粒尺寸為6-16目的硅膠的第六洗氣瓶,1407-冰浴箱。

【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1所示，本發(fā)明的污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)施例，包括滴管爐子系統(tǒng)，配風(fēng)子系統(tǒng)和測(cè)量子系統(tǒng)。
[0026]滴管爐子系統(tǒng)包括滴管爐8、微量給粉機(jī)7和爐溫控制系統(tǒng)13，微量給粉機(jī)經(jīng)管道按設(shè)定值均勻輸出粉體至滴管爐中剛玉管9內(nèi)，爐溫控制系統(tǒng)通過(guò)滴管爐中的電熱絲控制升溫速率和爐內(nèi)溫度；配風(fēng)子系統(tǒng)包括各有輸出管道連通至混氣罐5的若干氣瓶1、2，各氣瓶的輸出管道上都設(shè)有減壓閥和流量計(jì)3、4控制氣瓶的輸出流量，混氣罐的輸出經(jīng)裝有質(zhì)量流量計(jì)6的管道送至滴管爐8中剛玉管9內(nèi)；測(cè)量子系統(tǒng)包括用管道依次連接的探槍10、連接臍帶管11、過(guò)濾器12和冷凝吸收系統(tǒng)14，探槍10插入所述的滴管爐中剛玉管9內(nèi)，探槍14為耐高溫、不易玷污且不和氣樣反應(yīng)的石英探槍，長(zhǎng)450mm，過(guò)濾器12為硅酸硼玻璃沙芯過(guò)濾器，連接臍帶管11為聚四氟乙烯管道，該管在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被加熱到120°C，以防止水和酸凝結(jié)；探槍、連接臍帶管及過(guò)濾器設(shè)有加熱控制系統(tǒng)15，其為溫控電加熱系統(tǒng)，加熱溫度維持在120°C。
[0027]冷凝吸收系統(tǒng)14包括以管道依次連接的第一至第六個(gè)浸在冰浴中的洗氣瓶1401、1402、1403、1404、1405 和 1406，第一、第二洗氣瓶 1401,1402 裝有 KCl 溶液；第三洗氣瓶1403裝有5% v/v HNO3-1O% v/v H2O2溶液；第四、第五洗氣瓶1404、1405裝有4% w/VKMnO4-1O% v/v H2SO4溶液；第六洗氣瓶1406裝有顆粒尺寸為6_16目的硅膠。
[0028]按照實(shí)驗(yàn)需要，調(diào)節(jié)進(jìn)入混氣罐5的氣體流量比(如空氣氣氛，氧氣:氮?dú)?21:79)。氣體在混氣罐5混合后，通過(guò)質(zhì)量流量計(jì)6調(diào)節(jié)進(jìn)入滴管爐的氣體流量。此為污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的配風(fēng)子系統(tǒng)。
[0029]氣體承載微量給粉機(jī)7按設(shè)定值均勻輸出粉體，送入滴管爐爐體8，經(jīng)過(guò)剛玉管9內(nèi)的高溫燃燒后，煙氣進(jìn)入測(cè)量子系統(tǒng)中的探槍10。爐體控制系統(tǒng)13可控制滴管爐升溫速率和爐內(nèi)溫度。
[0030]高溫?zé)煔庖来瓮ㄟ^(guò)探槍10、連接臍帶管11、過(guò)濾器12和冷凝吸收系統(tǒng)14。煙氣在過(guò)濾器12中過(guò)濾掉煙塵，最后進(jìn)入冷凝吸收系統(tǒng)14被其中溶液吸收。
[0031]探槍、連接臍帶管及過(guò)濾器加熱控制系統(tǒng)15在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中確保探槍10、連接臍帶管11、過(guò)濾器12加熱溫度維持在120°C。
[0032]煙氣被冷凝吸收系統(tǒng)14吸收如圖2所示，煙氣中的汞分為元素汞(HgO)和氧化態(tài)汞(Hg2+)，氧化態(tài)汞(Hg2+)在裝有KCl溶液的洗氣瓶1401、1402中吸收，而元素汞不溶于水，因此在洗氣瓶1401、1402中為煙氣中氧化態(tài)汞的含量；元素汞在裝有5% v/vHNO3-1O% v/vH202溶液的洗氣瓶1403被氧化成氧化汞，因此可溶于水,被溶液吸收,其后的裝有4% w/VKMnO4-1O % v/v H2SO4溶液的洗氣瓶1404、1405也是氧化和吸收元素汞，故此洗氣瓶1403、1404、1405溶液中吸收的汞為煙氣中元素汞的含量；最后裝有顆粒尺寸為6_16目的硅膠的洗氣瓶1406吸收煙氣中水分或自洗氣瓶中帶出的溶液液滴。所有洗氣瓶均被冰浴在冰浴箱內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:包括滴管爐子系統(tǒng)，配風(fēng)子系統(tǒng)和測(cè)量子系統(tǒng)； 所述的滴管爐子系統(tǒng)包括滴管爐(8)、微量給粉機(jī)(7)和爐溫控制系統(tǒng)(13)，微量給粉機(jī)經(jīng)管道按設(shè)定值均勻輸出粉體至滴管爐中剛玉管(9)內(nèi)，爐溫控制系統(tǒng)通過(guò)滴管爐中的電熱絲控制升溫速率和爐內(nèi)溫度； 所述的配風(fēng)子系統(tǒng)包括各有輸出管道連通至混氣罐(5)的若干氣瓶(1、2)，各氣瓶的輸出管道上都設(shè)有減壓閥和流量計(jì)(3、4)控制氣瓶的輸出流量，混氣罐的輸出經(jīng)裝有質(zhì)量流量計(jì)(6)的管道送至滴管爐(8)中剛玉管(9)內(nèi)； 所述的測(cè)量子系統(tǒng)包括用管道依次連接的探槍(10)、連接臍帶管(11)、過(guò)濾器(12)和冷凝吸收系統(tǒng)(14)，探槍(10)插入所述的滴管爐中剛玉管(9)內(nèi)，所述的探槍、連接臍帶管及過(guò)濾器設(shè)有加熱控制系統(tǒng)(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述的冷凝吸收系統(tǒng)(14)包括以管道依次連接的第一至第六個(gè)浸在冰浴中的洗氣瓶(1401、1402、1403、1404、1405 和 1406)，第一、第二洗氣瓶(1401,1402)裝有 KCl 溶液；第三洗氣瓶(1403)裝有5% v/v HNO3-1O% v/v H2O2溶液;第四、第五洗氣瓶(1404,1405)裝有4% w/v KMnO4-1O % v/v H2SO4溶液；第六洗氣瓶(1406)裝有顆粒尺寸為6_16目的硅膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述的探槍(14)為耐高溫、不易玷污且不和氣樣反應(yīng)的石英探槍，長(zhǎng)450mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述的過(guò)濾器(12)為硅酸硼玻璃沙芯過(guò)濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述的連接臍帶管(11)為聚四氟乙烯管道，該管在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中被加熱到120°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其特征是:所述的探槍、連接臍帶管及過(guò)濾器加熱控制系統(tǒng)(15)為溫控電加熱系統(tǒng)，加熱溫度維持在120°C。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK104076123SQ201410243504
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】殷立寶, 李晉達(dá), 徐齊勝, 高正陽(yáng) 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 華北電力大學(xué)（保定）