[发明专利]燃煤锅炉烟道中烟气转化系统及其模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃煤锅炉烟道中烟气转化模拟系统及其模拟方法,尤其是一种用于模拟并分析燃煤电厂烟道中，烟气在各状态参数下的成分及其形态转化特性的模拟系统及其模拟方法。

背景技术

    电力工业是燃煤大户，消耗的煤炭数量占全国煤炭的总产量的半数以上。燃煤烟气的主要成分有：SO₂、NO_X、C_mH_n、CO、CO₂、HCl、痕量重金属、水分、灰分等，对大气环境和人们身体健康造成了严重的危害。燃煤烟气流经锅炉的过热器、再热器、省煤器、空气预热器等受热面进行换热，从锅炉尾部烟道出来经过除尘器除尘，经引风机至烟囱排到大气中，为了符合大气污染物排放的标准，有些电厂还要同步安装烟气脱硫脱硝等设备。

烟气在流经上述设备及烟道时，烟气的温度、流速等物理参数会发生变化，同时烟气成分及某些成分的形态（如Hg⁰可能会转变成Hg²⁺）、粉尘浓度也会随之发生变化，因此，分析烟气在烟道不同位置（相应的温度、湿度、粉尘浓度等参数也不一样）的成分及其形态变化，以及烟气成分间的相互作用，对改善燃烧方式、烟气的净化处理、评价烟气污染物控制效果等有着重要意义。

    目前公开的专利主要有湖南永清环保股份有限公司、长沙理工大学的“燃煤锅炉烟气选择性催化还原脱硝反应器综合物理模拟系统”；潘守聚的“工业锅炉烟气脱硫、低氮及提高热效率系统”；三菱重工业株式会社的“烟气处理工艺及系统”； 武汉凯迪电力环保有限公司的“联合脱硫脱汞的湿式氨法烟气净化工艺及其系统”； 武汉凯迪电力股份有限公司的“同时脱硫脱硝的干法烟气洁净工艺及其系统”等。这些专利都能进行燃煤电站锅炉部分烟道的模拟，但不能够进行较长烟道的模拟，更不能进行燃煤电站锅炉整个烟道系统的模拟，要进行较长烟道乃至全烟道的模拟，需要发明新的方法与系统。

发明内容

    本发明是要提供一种燃煤锅炉烟道中烟气转化系统及其模拟方法，该系统及其模拟方法模拟燃煤电站锅炉整个烟道系统各特定状态点的参数，如烟气温度、停留时间、粉尘浓度、烟气成分及浓度等，可大大降低实验装置的造价及系统的占地面积，为燃煤锅炉烟气净化处理的研究提供有效的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种燃煤锅炉烟道中烟气转化系统，包括模拟烟气气瓶，质量流量计，模拟烟气混气罐，多相流反应炉，炉温控制器，固体颗粒收集装置，旋风装置，固体颗粒加料器及其控制器，其特点是：模拟烟气气瓶通过质量流量计与模拟烟气混气罐连接组成模拟烟气子系统；多相流反应炉与炉温控制器相连，多相流反应炉下面连接固体颗粒收集装置，固体颗粒收集装置与旋风装置相连，组成多相流反应炉子系统；旋风装置上面设有烟气采样口，烟气采样口与烟气成分采样装置相连，组成烟气采样子系统；固体颗粒加料器及其控制器组成，用于模拟烟气中的固体成分的粉尘加料子系统， 模拟烟气子系统通过多相流反应炉上面的模拟烟气入口与多相流反应炉连接；粉尘加料子系统通过多相流反应炉上面的飞灰入口与多相流反应炉连接。

固体颗粒加料器由螺旋进料器和给料器电机组成，螺旋进料器输出口连接多相流反应炉上面的飞灰入口连接。

多相反应炉由不锈钢管制成，不锈钢管内套有陶瓷管，多相反应炉外面套有保温层，保温层厚度为50mm。

旋风装置上面的尾部烟道内装有多孔陶瓷管，用来防止取样的过程中固体粉尘进入到采样仪器中。

一种燃煤锅炉烟道中烟气转化模拟方法，具体步骤是：

1．模拟空气预热器出口烟气成分及浓度

将模拟烟气气瓶中SO₂、NO、HCl、水蒸气、汞蒸气通过各自的质量流量计调节其流量来控制气体成分及浓度，使流量配比后的模拟烟气通过模拟烟气混气罐3进入多相流反应器来模拟燃煤锅炉烟道中某一状态点的烟气成分及浓度，并通过调节质量流量计来模拟烟气在多相流反应器中停留时间；

2．模拟控制粉尘烟气中的固体颗粒浓度

通过固体颗粒加料控制器来控制飞灰进入多相流反应炉9中，并采用炉温控制器10控制多相流反应炉温度来模拟控制粉尘烟气中的固体颗粒浓度；

3．采样测试各烟气成分、形态及浓度