富氧燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種富氧燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置，進料裝置包括與氣源連接的質(zhì)量流量控制器，流化床給料器和氣體電預(yù)熱管；所述的流化床給料器通過控制閥與質(zhì)量流量控制器連接和氣體電預(yù)熱管相連；燃燒裝置包括立式反應(yīng)爐,其進口端與流化床給料器的出口端連通；檢測裝置包括溫度檢測器、氧化性Cl檢測器，所述的立式反應(yīng)爐的進口端、出口端和氣體電預(yù)熱管與流化床給料器的連接端處均分別設(shè)置有一個溫度檢測器；所述的氧化性Cl檢測器置于立式反應(yīng)爐出口端。本發(fā)明具有能在富氧氣氛下生成氧化性Cl，實現(xiàn)在同樣的實驗裝置上不同實驗工況的切換，方便進行對比實驗的優(yōu)點。
【專利說明】富氧燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及富氧氣氛下煙氣組分對氧化性Cl形成影響分析的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種富氧燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]富氧(02/C02)燃燒是一種新的煤清潔燃燒技術(shù)，是控制CO2溫室氣體排放的有效方式，與常規(guī)空氣燃煤相比，無論在燃燒過程，還是燃燒產(chǎn)物上均具有明顯差異。富氧燃燒采用相對純O2 (約95% -98% )作為燃燒氧化劑，煤燃燒形成的煙氣體積僅為空氣燃燒時的25%左右；通過部分循環(huán)燃燒生成煙氣控制進入鍋爐O2含量；尾部煙氣產(chǎn)物主要是CO2 (約占70% )和H2O,進而能夠方便的實現(xiàn)CO2分離捕集。
[0003]富氧燃燒氣氛下HCl在一定條件能夠轉(zhuǎn)化為氧化性Cl，氧化性Cl能夠氧化Hg°為Hg2+，達到燃煤煙氣除汞的目的。根據(jù)當前國內(nèi)外02/C02燃煤Hg排放研究現(xiàn)狀，當前國內(nèi)外在解決02/C02燃燒氣氛下高H2O含量對氧化性Cl形成的抑制規(guī)律與反抑制機理和02/C02燃煤煙氣Hg形態(tài)及影響因素等方面進行的研究還不夠廣泛和深入。富氧(02/C02)燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl可以氧化常規(guī)方法不易吸收的Hg°為Hg2+，Hg2+可以通過酸性鹽溶液或工業(yè)廢水等脫除。目前，國內(nèi)外對治理大氣汞污染的主要思路就是把不易直接被吸收的Hgtl通過氧化作用轉(zhuǎn)化為Hg2+，再進行脫除，富氧(02/C02)燃燒氣氛下煙氣中生成氧化性Cl的裝置操作簡單可行，可以通過改變相關(guān)工況來確定氧化性Cl生成反應(yīng)的最佳條件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種能在富氧(02/C02)氣氛下生成氧化性Cl，實現(xiàn)在同樣的實驗裝置上不同實驗工況的切換，方便進行對比實驗，利于更加清晰的理解富氧燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種富氧燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置，該裝置包括:
[0006]混氣裝置，所述的混氣裝置包括與氣源連接的多個質(zhì)量流量控制器，流化床給料器和氣體電預(yù)熱管；所述的每個質(zhì)量流量控制器的進口端連接有一種氣源；所述的每個質(zhì)量流量控制器的出口端均與同一管道連通后通過控制閥與流化床給料器進口端連通，同時流化床給料器的進口端與氣體電預(yù)熱管相連；
[0007]燃燒裝置，所述的燃燒裝置包括立式反應(yīng)爐，所述的立式反應(yīng)爐的進口端與流化床給料器的出口端連通；所述的立式反應(yīng)爐上設(shè)置有可編程控制器；
[0008]檢測裝置，所述的檢測裝置包括溫度檢測器、氧化性Cl檢測器，所述的立式反應(yīng)爐的進口端、出口端和氣體電預(yù)熱管與流化床給料器的連接處均分別設(shè)置有一個溫度檢測器(即氣體電預(yù)熱管與流化床給料器的連接處、立式反應(yīng)爐的進口端和出口端三個位置上分別設(shè)置一個溫度檢測器)；所述的氧化性Cl檢測器置于立式反應(yīng)爐出口端。
[0009]包含氣源、質(zhì)量流量控制器、流化床給料器和氣體電預(yù)熱等部分組成的混氣裝置；主要功能:調(diào)節(jié)和控制燃燒氣氛及均相模擬氣氛的構(gòu)成，以及進入立式反應(yīng)爐前的氣體溫度控制。
[0010]主要為立式反應(yīng)爐的燃燒裝置，主要功能:提供發(fā)生富氧燃燒的場所，通過調(diào)節(jié)電加熱管溫度來控制和改變富氧燃燒時的爐膛溫度；提供實驗溫度下模擬煙氣混合反應(yīng)的場所；
[0011]檢測裝置:主要由溫度監(jiān)測器、氧化性Cl檢測器兩部分構(gòu)成。主要功能:立式反應(yīng)爐的進口處、出口處和點預(yù)熱口處對應(yīng)的T1, T2，T3三個溫度的檢測溫度監(jiān)測器，用于分別監(jiān)測燃燒入口、燃燒出口以及混合氣體電預(yù)熱后三處的溫度，可獲得煙氣溫度的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而能及時進行溫控調(diào)節(jié)；
[0012]氧化性Cl監(jiān)測點即氧化性Cl檢測器位于燃燒出口處，進行C12/C1形態(tài)的采樣分析。
[0013]作為優(yōu)選，所述的C12/C1形態(tài)檢測器為兩個1ml裝有甲基橙吸收液的洗氣瓶串聯(lián)而成；該結(jié)構(gòu)可以簡單快速的檢測出煙氣中的Cl2/ci，能避免煙氣中C12/C1過量或吸收液不足而引起的檢測不準確的問題。發(fā)明所述的氧化性Cl檢測器設(shè)置在采樣口，通過該結(jié)構(gòu)可以根據(jù)顏色反應(yīng)可以快速的對采樣所需時間做出判斷。該裝置采用兩個裝有1ml的甲基橙吸收液的洗氣瓶串聯(lián)而成，這樣避免了因煙氣尾氣中氧化性Cl濃度過大而甲基橙吸收液不足的問題。
[0014]作為優(yōu)選，所述與流化床給料器的進口端相連的氣體電預(yù)熱管的另一端上連接有水注射泵；采用該結(jié)構(gòu)的設(shè)置既增加了實驗裝置的利用率又豐富了實驗工況，實驗裝置增加了注射泵以后可以研究H2O在富氧(02/C02)燃燒氣氛下對氣中氧化性Cl形成的抑制規(guī)律，對富氧燃燒氣氛下煙氣中H2O對HgO氧化的抑制作用提出實驗研究。
[0015]作為優(yōu)選，本發(fā)明的流化床給料器包括依次連通的進氣管道，混合腔和出氣管道；所述的進氣管道、混合腔和出氣管道的內(nèi)徑比為1:2-3:1 ;所述的進氣管道的側(cè)壁上設(shè)置若干進氣支管，所述出氣管道的側(cè)壁上設(shè)置若干出氣支管；采用上述結(jié)構(gòu)，可以保證多種其他同時從進氣管道和進氣支管進入，而混合腔的內(nèi)徑比進氣管大，是為了保證其他進入后能充分的混合均勻，方便更加真實、可靠的模擬實際煙道氣體混合狀態(tài)，從而保證本裝置檢測的準確性。
[0016]作為優(yōu)選，所述的立式反應(yīng)爐出口端與氧化性Cl檢測器置的連接段上還設(shè)有一個氣體電預(yù)熱管；采用該結(jié)構(gòu)可以合理控制從反應(yīng)爐出來的氣體溫度，方便控制流出氣體溫度。
[0017]作為優(yōu)選，所述的氧化性Cl檢測器的出氣口連通有抽氣泵，所述的抽氣泵的出口連通尾氣吸收裝置(裝有堿性固體或液體，如氫氧化鈉、鉀或其水溶液)；設(shè)置抽氣泵可以方便的控制氣體流量，而尾氣吸收裝置能吸收尾氣中有害的酸性氣體，更利于安全、環(huán)保。
[0018]本發(fā)明上述裝置的工作流程如下:實驗前需要檢測整個裝置的氣密性，一般用二氧化碳或者氮氣進行氣密性檢測，確定氣密性良好以后，按實驗工況通過質(zhì)量流量控制器通入各組分氣體，待氣流穩(wěn)定后通過可編程控制器開啟立式反應(yīng)爐，開啟溫度檢測器。等待反應(yīng)爐達到采集數(shù)據(jù)所需溫度時，接通氧化性Cl檢測器，開啟抽氣泵進行抽氣。一般情況下，如果氧化性Cl檢測器裝置中的吸收液紅色有明顯褪色就停止抽氣，如果沒有明顯褪色則抽氣20min。將吸收液按要求依據(jù)國標HJ/T30-1999進行氧化性Cl的測量。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果:
[0020]1.本發(fā)明是在富氧氣氛的前提下，在高溫的環(huán)境中使HCl轉(zhuǎn)化為氧化性Cl?；谶@種設(shè)想所搭建的實驗裝置比工業(yè)用電解飽和食鹽水制氯氣的方法更加簡便可行，同時又能夠持續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)生氧化性Cl。
[0021]2.本發(fā)明的最終目的是為了研究氧化性Cl對煙氣中HgO的氧化效果。從本發(fā)明的裝置來講，不但能夠模擬電廠煙氣環(huán)境，而且氣體組分和反應(yīng)溫度都是能夠根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)，這樣一來研究工況變得豐富多樣，對研究煙氣中氧化性Cl對電廠煙氣中HgO的氧化效果具有指導(dǎo)意義。
[0022]3.本發(fā)明在研究富氧(02/C02)燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置的基礎(chǔ)上增加了水注射泵即進水裝置，這樣既增加了實驗裝置的利用率又豐富了實驗工況。實驗裝置增加了注射泵以后可以研究H2O在富氧(02/C02)燃燒氣氛下對氣中氧化性Cl形成的抑制規(guī)律，對富氧燃燒氣氛下煙氣中H2O對HgO氧化的抑制作用提出實驗研究。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1本發(fā)明富氧(02/C02)燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置示意圖。
[0024]圖2本發(fā)明流化床給料器的主視圖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3本發(fā)明流化床給料器的A-A剖視圖結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]如圖所示:1.溫度檢測器，2.可編程控制器，3.質(zhì)量流量控制器，4.流化床給料器，4.1進氣管，4.11.進氣支管，4.2混合腔，4.3.出氣管，4.31.出氣支管，5.立式反應(yīng)爐，6.氣體電預(yù)熱管，7.尾氣吸收裝置，8.氧化性Cl檢測器，8.1.洗氣瓶，9.水注射泵，10.抽氣泵，11.控制閥。

【具體實施方式】
[0027]下面通過具體實施例進一步詳細描述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅僅局限于以下實施例。
[0028]如附圖1-3所示:本發(fā)明的富氧(02/C02)燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置，該裝置包括:
[0029]混氣裝置，所述的混氣裝置包括與氣源(如圖1為C02、02、HC1等模擬電廠實際煙氣環(huán)境的氣源)連接的質(zhì)量流量控制器3 (市售產(chǎn)品，型號:D07系列質(zhì)量流量控制器，配合D08-3F型流量顯示儀使用)，流化床給料器4 (用于氣體進入反應(yīng)器前的混合，給反應(yīng)器提供模擬煙氣，必要的時候也可以進行加熱)和氣體電預(yù)熱管6 ；
[0030]所述的每個質(zhì)量流量控制器3的進口端連接有一種氣源；所述的每個質(zhì)量流量控制器3的出口端均與同一管道連通后通過控制閥11與流化床給料器4進口端連通，同時流化床給料器4的進口端與氣體電預(yù)熱管6 (加入電預(yù)熱管有兩個目的:I，模擬煙氣進入反應(yīng)器需要一定的溫度，比如電廠的空氣預(yù)熱器也有同樣的效果；2，在研究H2O即水蒸汽對氧化性Cl生成產(chǎn)生的影響時模擬煙氣中需要水蒸汽，實驗中通過注射泵加入少量水，再結(jié)合電預(yù)熱器加熱生成水蒸汽)相連；
[0031]燃燒裝置，所述的燃燒裝置包括立式反應(yīng)爐5，所述的立式反應(yīng)爐5的進口端與流化床給料器4的出口端連通；所述的立式反應(yīng)爐5上設(shè)置有可編程控制器2 (如LTDE可編程控制器)；
[0032]檢測裝置，所述的檢測裝置包括溫度檢測器I (如XMTD數(shù)顯調(diào)節(jié)儀)、氧化性Cl檢測器8，所述的立式反應(yīng)爐5的進口端、出口端，氣體電預(yù)熱管6與流化床給料器4相互連接處均分別設(shè)置有一個溫度檢測器I ;所述的氧化性Cl檢測器8置于立式反應(yīng)爐5出口端。
[0033]包含氣源、質(zhì)量流量控制器、流化床給料器和氣體電預(yù)熱等部分組成的混氣裝置；主要功能:調(diào)節(jié)和控制燃燒氣氛及均相模擬氣氛的構(gòu)成，以及進入立式反應(yīng)爐前的氣體溫度控制。
[0034]主要為立式反應(yīng)爐的燃燒裝置，主要功能:提供發(fā)生富氧燃燒的場所，通過調(diào)節(jié)電加熱管溫度來控制和改變富氧燃燒時的爐膛溫度；提供實驗溫度下模擬煙氣混合反應(yīng)的場所；
[0035]檢測裝置:主要由溫度監(jiān)測器、氧化性Cl檢測器兩部分構(gòu)成。主要功能:立立式反應(yīng)爐5的進口端、出口端，氣體電預(yù)熱管6與流化床給料器4相互連接端處對應(yīng)的T1, T2, T3三個溫度的檢測溫度監(jiān)測器，用于分別監(jiān)測燃燒入口、燃燒出口以及混合氣體電預(yù)熱后三處的溫度，可獲得煙氣溫度的相關(guān)數(shù)據(jù)，從而能及時進行溫控調(diào)節(jié)；
[0036]氧化性Cl監(jiān)測點即氧化性Cl檢測器位于燃燒出口處，進行C12/C1形態(tài)的采樣分析。
[0037]本發(fā)明所述的氧化性Cl檢測器即C12/C1形態(tài)檢測器為兩個1ml裝有甲基橙吸收液的洗氣瓶8.1通過管道串聯(lián)而成；通過該結(jié)構(gòu)可以根據(jù)顏色反應(yīng)可以快速的對采樣所需時間做出判斷。該裝置采用兩個裝有1ml的甲基橙吸收液的洗氣瓶串聯(lián)而成，這樣避免了因煙氣尾氣中氧化性Cl濃度過大而甲基橙吸收液不足的問題。
[0038]本發(fā)明所述與流化床給料器4的進口端相連的氣體電預(yù)熱管6的另一端連接有水注射泵9(如型號為:KL-602注射泵)；采用該結(jié)構(gòu)的設(shè)置既增加了實驗裝置的利用率又豐富了實驗工況，實驗裝置增加了注射泵以后可以研究H2O在富氧(02/C02)燃燒氣氛下對氣中氧化性Cl形成的抑制規(guī)律，對富氧燃燒氣氛下煙氣中H2O對HgO氧化的抑制作用提出實驗研究。
[0039]本發(fā)明的流化床給料器4包括依次連通的進氣管道4.1，混合腔4.2和出氣管道4.3;所述的進氣管道、混合腔和出氣管道的內(nèi)徑比為1:2-3:1 ;所述的進氣管道的側(cè)壁上設(shè)置若干進氣支管4.11，所述出氣管道的側(cè)壁上設(shè)置若干出氣支管4.31 ;采用上述結(jié)構(gòu)，可以保證多種其他同時從進氣管道和進氣支管進入，而混合腔的內(nèi)徑比進氣管大，是為了保證其他進入后能充分的混合均勻，方便更加真實、可靠的模擬實際煙道氣體混合狀態(tài)，從而保證本裝置檢測的準確性。
[0040]本發(fā)明所述的立式反應(yīng)爐出口端與氧化性Cl檢測器置的連接端上還設(shè)有氣體電預(yù)熱管；采用該結(jié)構(gòu)可以合理控制從反應(yīng)爐出來的氣體溫度，方便控制流出氣體溫度。
[0041]本發(fā)明所述的氧化性Cl檢測器8的出氣口連通有抽氣泵10，所述的抽氣泵10的出口連通尾氣吸收裝置7 (裝有堿性固體或液體的瓶子，如氫氧化鈉、鉀或其水溶液)；設(shè)置抽氣泵可以方便的控制氣體流量。甲基橙吸收液采集氧化性Cl后依據(jù)《固定污染源排氣中的氯氣的測定一甲基橙分光光度法》(HJ/T30-1999)，通過型號為HACH-DR5000分光光度計進行褪色程度的測量，進而得出氧化性Cl濃度含量。
[0042]本發(fā)明的每種氣源與質(zhì)量流量控制器之間也殼設(shè)置控制閥11，方便控制各種氣源的流量。
[0043]實施例，采用本發(fā)明的裝置，實驗檢測整個裝置的氣密性，一般用二氧化碳或者氮氣進行氣密性檢測，確定氣密性良好以后，按實驗工況通過質(zhì)量流量計通入各組分氣體，模擬煙氣的總流量為2L/min，其中O2占總氣體量的6%，HCl濃度從15ppm?120ppm進行變化，CO2為平衡氣體，反應(yīng)溫度從500°C?1200°C進行變化。待氣流穩(wěn)定后通過可編程控制器開啟立式反應(yīng)爐，開啟溫度檢測器。等待反應(yīng)爐達到采集數(shù)據(jù)所需溫度時，接通氧化性Cl檢測器，開啟抽氣泵進行抽氣。一般情況下，如果氧化性Cl檢測器裝置中的吸收液紅色有明顯褪色就停止抽氣，如果沒有明顯褪色則抽氣20min。將吸收液按要求依據(jù)國標HJ/T30-1999進行氧化性Cl的測量。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，初步得出當溫度和HCl濃度都為工況最大值時氧化性Cl的生成量最大，氧化性Cl最大轉(zhuǎn)化率可達到18%左右。通過上述實施例可以本發(fā)明的裝置能有效模擬實際生產(chǎn)工況，且氧化性Cl的生產(chǎn)率高。
【權(quán)利要求】
1.一種富氧燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置，其特征在于:該裝置包括: 混氣裝置，所述的混氣裝置包括與氣源連接的多個質(zhì)量流量控制器(3)，流化床給料器(4)和氣體電預(yù)熱管￠);所述的每個質(zhì)量流量控制器(3)的進口端連接有一種氣源；所述的每個質(zhì)量流量控制器(3)的出口端均與同一管道連通后通過控制閥(11)與流化床給料器(4)進口端連通，同時流化床給料器(4)的進口端與氣體電預(yù)熱管(6)相連； 燃燒裝置，所述的燃燒裝置包括立式反應(yīng)爐(5)，所述的立式反應(yīng)爐(5)的進口端與流化床給料器(4)的出口端連通；所述的立式反應(yīng)爐(5)上設(shè)置有可編程控制器(2); 檢測裝置，所述的檢測裝置包括溫度檢測器(I)、氧化性Cl檢測器(8)，所述的立式反應(yīng)爐(5)的進口端、出口端和氣體電預(yù)熱管(6)與流化床給料器⑷的連接處均分別設(shè)置有一個溫度檢測器；所述的氧化性Cl檢測器(8)置于立式反應(yīng)爐(5)出口端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富氧燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置，其特征在于:所述的氧化性Cl檢測器(8)為由兩個1ml裝有甲基橙吸收液的洗氣瓶(8.1)通過管道串聯(lián)--? 。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富氧燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置，其特征在于:所述與流化床給料器(4)的進口端相連的氣體電預(yù)熱管￠)的另一端連接有水注射泵(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富氧燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置，其特征在于:所述的流化床給料器(4)包括依次連通的進氣管道(4.1)，混合腔(4.2)和出氣管道(4.3)；所述的進氣管道、混合腔和出氣管道的內(nèi)徑比為1:2-3:1 ;所述的進氣管道(4.1)的側(cè)壁上設(shè)置若干進氣支管(4.11)，所述出氣管道(4.3)的側(cè)壁上設(shè)置若干出氣支管(4.31)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富氧燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置，其特征在于:所述的立式反應(yīng)爐(5)出口端與氧化性Cl檢測器置(8)的連接段上還設(shè)有氣體電預(yù)熱管(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的富氧燃燒氣氛下煙氣中氧化性Cl形成裝置，其特征在于:所述的氧化性Cl檢測器(8)的出氣口連通有抽氣泵(10)，所述的抽氣泵(10)的出口連通尾氣吸收裝置(7)。
【文檔編號】G01N25/22GK104458804SQ201410736127
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月5日
【發(fā)明者】胡長興, 李威, 李建新, 鄭皎, 高夫燕, 徐美娟, 虞效益, 郝軍科 申請人:浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院