模拟除尘脱除SO3的实验装置及方法与流程

模拟除尘脱除so3的实验装置及方法
技术领域
1.本发明涉及除尘技术领域，特别是涉及一种模拟除尘脱除so3的实验装置及方法。


背景技术：

2.燃煤电厂入炉煤在炉膛燃烧过程中除了生成大量so2，也会生成少量so3。so3排入环境空气可直接形成细颗粒物(pm2.5)，对中尺度区域雾霾形成有着显著影响。在so2排放受到严格控制之后，so3生成与排放控制逐渐成为我国火电厂大气污染控制领域关注的焦点。
3.目前，燃煤电厂针对so3脱除还没有单独的脱除装置，主要采用的技术路线是低低温电除尘 湿法脱硫 湿式电除尘协调脱除so3，其中，低低温电除尘和湿式电除尘对so3的脱除常被作为考核指标，为评估低低温电除尘和湿式电除尘协调脱除so3的脱除率，主要是由控制冷凝法在现场对低低温电除尘和湿式电除尘的进、出口so3浓度进行试验数据采集和研究分析。此处的低低温电除尘为行业通用术语，通常指的温度范围是80～90度，当然也可能会随着实际应用需求做出适当调整。
4.采用控制冷凝法在现场测试低低温电除尘和湿式电除尘so3浓度，来研究除尘协同脱除so3常常受到现场机组生产负荷限制，存在运行负荷波动、煤种变化、测试点位代表性差、测试周期长、工作量大，样品运输与保存困难等问题，影响着so3测试结果准确性。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种模拟除尘脱除so3的实验装置及方法，该实验装置及方法能够稳定均匀地模拟不同的实际烟气环境，为研究低低温电除尘和湿式电除尘对so3的脱除提供基础，使用方便，测试结果的准确性高。
6.为解决上述技术问题，本发明提供一种模拟除尘脱除so3的实验装置，包括给料系统、加酸系统、加热系统、加湿系统、干式电除尘器和湿式电除尘器；所述干式电除尘器和所述湿式电除尘器设于烟道上，且所述干式电除尘器位于所述湿式电除尘器的上游；
7.所述给料系统用于向所述干式电除尘器和所述湿式电除尘器提供粉尘；所述加酸系统用于向所述干式电除尘器和所述湿式电除尘器提供so3气体；所述加热系统用于调节所述烟道内烟气的温度；所述加湿系统用于调节所述干式电除尘器内的湿度和所述湿式电除尘器内的湿度。
8.如上所述的模拟除尘脱除so3的实验装置，还包括so3监测仪器，用于监测所述干式电除尘器进、出口的so3浓度，以及所述湿式电除尘器进、出口的so3浓度。
9.如上所述的模拟除尘脱除so3的实验装置，还包括控制系统，用于控制所述给料系统的给料量和所述加酸系统的供气量，还用于控制所述加热系统、所述加湿系统、所述干式电除尘器以及所述湿式电除尘器的工作状态。
10.如上所述的模拟除尘脱除so3的实验装置，所述烟道上设有引风机，所述引风机位于所述湿式电除尘器的下游。
11.如上所述的模拟除尘脱除so3的实验装置，所述烟道上设有回收装置，所述回收装置位于所述引风机的下游，用于回收所述烟道中烟气的酸性气体和/或粉尘。
12.如上所述的模拟除尘脱除so3的实验装置，所述给料系统包括空压机、稀释器和给料机，所述空压机与所述稀释器连接，所述给料机用于向所述稀释器输送粉尘，所述稀释器在所述空压机的作用下按设定比例将所述粉尘分为两路，分别输送至所述干式电除尘器的进口和所述湿式电除尘器的进口。
13.如上所述的模拟除尘脱除so3的实验装置，所述稀释器与所述干式电除尘器的进口之间的连接管路还与所述回收装置连接，所述稀释器与所述干式电除尘器和所述回收装置的连接管路上设有阀门，以控制所述稀释器的一路粉尘输送至所述干式电除尘器或者输送至所述回收装置。
14.如上所述的模拟除尘脱除so3的实验装置，所述加酸系统包括so2标气气源和so3发生装置，所述so2标气气源与所述so3发生装置连接，且连接管路上设有阀门和流量计，所述so3发生装置的出口与所述干式电除尘器的进口和所述湿式电除尘器的进口均连接，且在两个连接管路上均设有阀门和流量计。
15.如上所述的模拟除尘脱除so3的实验装置，所述加热系统为空气加热器，所述空气加热器设于所述烟道上，位于所述干式电除尘器的上游。
16.如上所述的模拟除尘脱除so3的实验装置，所述加湿系统包括蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的出口与所述干式电除尘器的进口和所述湿式电除尘器的进口均连接，且在两个连接管路上均设有阀门和流量计。
17.本发明还提供一种模拟除尘脱除so3的实验方法，基于上述任一项所述的实验装置，包括干式电除尘脱除so3模拟方法，所述干式电除尘脱除so3模拟方法包括：
18.控制所述湿式电除尘器的高压处于关闭状态，切断所述加酸系统至所述湿式电除尘器之间的通路，切断所述加湿系统至所述湿式电除尘器之间的通路；
19.控制烟道中的烟气流速大于6m/s，烟气温度大于酸露点温度，烟气湿度为3％～8％，粉尘浓度大于5g/m3，so3浓度为10～150mg/m3；
20.监测所述干式电除尘器进、出口的so3浓度。
21.如上所述的模拟除尘脱除so3的实验方法，还包括干式电除尘和低低温电除尘协同脱除so3模拟方法，所述干式电除尘和低低温电除尘协同脱除so3模拟方法包括：
22.控制所述湿式电除尘器的高压处于关闭状态，切断所述加酸系统至所述湿式电除尘器之间的通路，切断所述加湿系统至所述湿式电除尘器之间的通路；
23.控制烟道中的烟气流速大于6m/s，烟气温度小于酸露点温度，烟气湿度为3％～8％，粉尘浓度大于5g/m3，so3浓度为10～150mg/m3；
24.监测所述干式电除尘器进、出口的so3浓度。
25.如上所述的模拟除尘脱除so3的实验方法，还包括湿式电除尘脱除so3模拟方法，所述湿式电除尘脱除so3模拟方法包括：
26.控制所述干式电除尘器的高压处于关闭状态，切断所述加酸系统至所述干式电除尘器之间的通路，切断所述加湿系统至所述干式电除尘器之间的通路；
27.控制烟道中的烟气流速大于6m/s，烟气温度小于60℃，烟气湿度为饱和烟气湿度，粉尘浓度小于50mg/m3，so3浓度小于20mg/m3；
28.监测所述湿式电除尘器进、出口的so3浓度。
29.该发明提供的实验装置及方法，用于模拟脱除so3，通过给料系统、加酸系统、加热系统和加湿系统的相互配合，可以在实验装置内产生不同粉尘浓度、酸度、温度和湿度的烟气环境，通过控制干式电除尘器和湿式电除尘器的工作状态，可以模拟干式电除尘脱除so3、干式电除尘和低低温电除尘协同脱除so3以及湿式电除尘脱除so3，该实验装置能够稳定地提供实际烟气环境，且能够提供不同的烟气环境，避免受现场机组生产负荷、负荷波动、煤种变化等等的影响，操作简单方便，测试周期短，工作量小，且能够确保so3测试结果的准确性。
附图说明
30.图1为本发明所提供模拟除尘脱除so3的实验装置的一种实施例的结构示意图。
31.附图标记说明：
32.烟道10，干式电除尘器11，湿式电除尘器12，引风机13，回收装置14；
33.给料系统20，给料机21，空气压缩机22，稀释器23；
34.空气加热器30；
35.加酸系统40，so2标气气源41，so3发生装置42；
36.蒸汽发生器50，控制系统60，so3监测仪器70。
具体实施方式
37.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
38.请参考图1，图1为本发明所提供模拟除尘脱除so3的实验装置的一种实施例的结构示意图。
39.该实施例中，模拟除尘脱除so3的实验装置包括烟道10，在烟道10上设有干式电除尘器11和湿式电除尘器12，干式电除尘器11位于湿式电除尘器12的上游，即干式电除尘器11靠近烟道10的进口端设置，湿式电除尘器12靠近烟道10的出口端设置。具体的，干式电除尘器11的出口连接湿式电除尘器12的进口，可以理解，流经烟道10的烟气先流过干式电除尘器11，再流过湿式电除尘器12。
40.该实验装置还包括给料系统20、加热系统、加酸系统40和加湿系统，其中，给料系统20用于向干式电除尘器11和湿式电除尘器12提供粉尘，加热系统用于调节烟道10内烟气的温度，加酸系统40用于向干式电除尘器11和湿式电除尘器12提供so3气体，加湿系统用于调节干式电除尘器11内的湿度和湿式电除尘器12内的湿度。
41.该实验装置用于模拟脱除so3，通过给料系统20、加酸系统40、加热系统和加湿系统的相互配合，可以在实验装置内产生不同粉尘浓度、酸度、温度和湿度的烟气环境，通过控制干式电除尘器11和湿式电除尘器12的工作状态，可以模拟干式电除尘脱除so3、干式电除尘和低低温电除尘协同脱除so3以及湿式电除尘脱除so3，该实验装置能够稳定地提供实际烟气环境，且能够提供不同的烟气环境，避免受现场机组生产负荷、负荷波动、煤种变化等等的影响，操作简单方便，测试周期短，工作量小，且能够确保so3测试结果的准确性。
42.上述低低温电除尘为业内通用术语，通常指的温度范围是80～90度，在实际实验
时，根据需要也可对此温度范围进行适当的调整。该实验装置中，通过对烟道10内烟气的温度控制来实现低低温电除尘的效果，与实际应用中的后处理系统中使用低温省煤器不同，可以在实现多种脱除实验的基础上简化实验装置的结构。
43.该实施例中，实验装置还包括so3监测仪器70，用于监测干式电除尘器11的进、出口的so3浓度，以及湿式电除尘器12的进、出口的so3浓度。
44.图示方案中，干式电除尘器11的出口与湿式电除尘器12的进口之间的烟道部分没有其他设备，可以理解，干式电除尘器11的出口处的so3浓度与湿式电除尘器12的进口处的so3浓度一致，这两个位置只需设置一个处在干式电除尘器11和湿式电除尘器12之间的测试位置即可。
45.图示方案中，采用一台so3监测仪器70对各测试位置的so3浓度进行监测，在其他实施例中，也可采用多台so3监测仪器来测试各测试位置的so3浓度。具体根据实际需求来设置。
46.该实验装置还包括控制系统60，该控制系统60用于控制给料系统20的给料量和加酸系统40的供气量，还用于控制加热系统、加湿系统、干式电除尘器11以及湿式电除尘器12的工作状态。
47.具体的，根据实验需求，控制系统60通过调节给料系统20的给料量来调节在烟道10中形成的烟气的粉尘浓度，通过调节加酸系统40的供气量来调节在烟道10中形成的烟气中的so3浓度，通过对加热系统和加湿系统的控制来调节烟道10中形成的烟气的温度和湿度；控制系统60对干式电除尘器11和湿式电除尘器12的工作状态的控制主要是对两者高压系统的控制，当控制系统60控制干式电除尘器11的高压处于关闭状态时，干式电除尘器11仅作为烟气流通通道用，即干式电除尘器11不发挥作用，当控制系统60控制湿式电除尘器12的高压处于关闭状态时，湿式电除尘器12仅作为烟气流通通道用，即湿式电除尘器12不发挥作用，以此来实现不同实验模式。
48.该实施例中，实验装置在烟道10上设有引风机13，引风机13具体设置在湿式电除尘器12的下游，用来确保实验装置在实验时风量的稳定性。引风机13具体可采用玻璃钢材质，变频控制，更利于确保风量的稳定性。
49.该实施例中，实验装置在烟道10上设有回收装置14，回收装置14位于引风机13的下游，即回收装置14设置在烟道10的末端，其用于对烟气中的so2、so3等酸性气体进行中和回收，同时也可以对未被捕集的粉尘进行回收。具体的，回收装置14内可含有碱性液体。
50.如图1所示，该实验装置的给料系统20包括给料机21、空气压缩机22(可简称空压机)和稀释器23，其中，给料机21用于提供粉尘，粉尘可以人为添加至给料机21，粉尘的种类和数量可根据实验需求来提供，空气压缩机22与稀释器23连接。给料机21开启后将粉尘送至稀释器23，稀释器23在空气压缩机22的作用下可将粉尘按照设定比例分为两路，一路粉尘被输送至干式电除尘器11的进口，另一路粉尘被输送至湿式电除尘器12的进口。
51.通常，稀释器23分出的两路的粉尘量不同，通常将较大粉尘量的一路输送至干式电除尘器11，将较小粉尘量的一路输送至湿式电除尘器12。稀释器23对粉尘的稀释比例可根据实际需要来进行调节。
52.稀释器23的第一个出口与干式电除尘器11的进口连接，该连接管路上可设置阀门，第二个出口与湿式电除尘器12的进口连接，该连接管路上也可设置阀门，以方便控制。
其中，稀释器23的第一个出口也与回收装置14连接，第一个出口与干式电除尘器11和回收装置14的连接管路上设置的阀门可以为三通阀，也可以设置两个独立的阀门，在实际处理时，若不需要干式电除尘器11工作，可通过相关阀门的控制，使得稀释器23的第一个出口流出的粉尘量直接输送至回收装置14。
53.如图1所示，该实验装置的加热系统包括设置在烟道10上的空气加热器30，该空气加热器30位于干式电除尘器11的上游，以便于控制流向干式电除尘器11和湿式电除尘器12的烟气的温度。
54.该实验装置的加酸系统40包括so2标气气源41和so3发生装置42，so2标气气源41与so3发生装置42连接，且连接管路上设有阀门和流量计，so3发生装置42具有两个出口，两个出口分别与干式电除尘器11的进口和湿式电除尘器12的进口连接，且两个连接管路上均设有阀门和流量计。so2标气气源41向so3发生装置42输送so2气体，以便在so3发生装置42内反应生成so3气体，其中，so3发生装置42的具体结构组成可采用现有的结构设计。
55.可以理解，so2标气气源41与so3发生装置42的连接管路上设置的阀门和流量计分别用于控制是否向so3发生装置42提供so2气体，以及提供的so2气体量的多少，以便于根据需要控制生成的so3气体量。so3发生装置42与干式电除尘器11之间的连接管路上的阀门和流量计方便获知输送至干式电除尘器11的so3气体量，以便于控制系统60控制，so3发生装置42与湿式电除尘器12之间的连接管路上的阀门和流量计方便获知输送至湿式电除尘器12的so3气体量，以便于控制系统60控制。
56.该实验装置的加湿系统包括蒸汽发生器50，蒸汽发生器50具有两个出口，分别与干式电除尘器11的进口和湿式电除尘器12的进口连接，且两个连接管路上均设有阀门和流量计。可以理解，蒸汽发生器50与干式电除尘器11之间的连接管路上的阀门和流量计方便获知输送至干式电除尘器11的蒸汽量，以便于控制系统60进行湿度控制，蒸汽发生器50与湿式电除尘器12之间的连接管路上的阀门和流量计方便获知输送至湿式电除尘器12的蒸汽量，以便于控制系统60进行湿度控制。
57.当然，在其他实施例中，加酸系统40的so3发生装置42也可只设一个出口，该出口分出两路分别与干式电除尘器11和湿式电除尘器12连接，同样地，蒸汽发生器50也可只设一个出口，该出口分出两路分别与干式电除尘器11和湿式电除尘器12连接。
58.基于前述实验装置，本发明还提供一种模拟除尘脱除so3的实验方法，该实验方法包括干式电除尘脱除so3模拟方法、干式电除尘和低低温电除尘协同脱除so3模拟方法，以及湿式电除尘协同脱除so3模拟方法，下面结合这三种模拟方法具体说明实验装置的使用及各模拟方法中的具体工艺控制参数。
59.实际应用中，在进行实验前，实验装置的各阀门均处于关闭状态，不管进行何种模拟方法，在实验时，均可先开启so3发生装置42，加热至设定温度比如480℃左右，so3发生装置42通常自带有加热结构，给给料系统20的给料机21添加适量的粉尘，开启蒸汽发生器50进行加热，接着开启引风机13和空气加热器30，在风量和温度达到设定值后，可根据实验需求通过控制系统60开启干式电除尘器11、湿式电除尘器12的高压系统，之后可使so3发生装置42通入so2标气，启动空气压缩机22、给料机21，打开so3发生装置42和蒸汽发生器50的相应连接管路上的阀门。
60.具体的，在进行干式电除尘脱除so3模拟时，控制湿式电除尘器12的高压处于关闭
状态，切断加酸系统40至湿式电除尘器12之间的通路，切断蒸汽发生器50至湿式电除尘器12之间的通路，即此时湿式电除尘器12仅作为通道使用，不参与除尘作业；如果各连接管路上的阀门为电控阀，均可通过控制系统60来控制通断，当然，如果阀门为其他形式，也可采用手动控制。
61.实验时，通过引风机13控制烟道10中的烟气流速大于6m/s(比如可大于12m/s)，通过空气加热器30控制烟道10中烟气温度大于酸露点温度(比如130℃)，通过蒸汽发生器50控制烟道10中烟气湿度为3％～8％(比如可选5％)，通过给料系统20控制烟道10中粉尘浓度大于5g/m3(比如可选20g/m3)，通过加酸系统40控制烟道10中so3浓度为10～150mg/m3(比如可选30mg/m3)。
62.通过so3监测仪器70监测干式电除尘器11进、出口的so3浓度，分别标记为c1、c2，根据公式可得到干式电除尘脱除so3的效率η1，该效率为常规干式电除尘对so3的脱除效率。
63.具体的，在进行干式电除尘和低低温电除尘协同脱除so3模拟时，控制湿式电除尘器12的高压处于关闭状态，切断加酸系统40至湿式电除尘器12之间的通路，切断蒸汽发生器50至湿式电除尘器12之间的通路，即此时湿式电除尘器12仅作为通道使用，不参与除尘作业。
64.实验时，各参数控制除了烟气温度外，其余均与上述干式电除尘脱除so3模拟时一致，该实验中，控制烟气温度小于酸露点温度，以模拟投入低温省煤器的效果。
65.通过so3监测仪器70监测干式电除尘器11进、出口的so3浓度，分别标记为c1＇、c2＇，根据公式可得到投低温省煤器时干式电除尘对so3的脱除效率η2，根据公式可得到低温省煤器对so3的贡献率η3，根据公式可得到低低温电除尘对so3的脱除效率η4。
66.具体的，在进行湿式电除尘脱除so3模拟时，控制干式电除尘器11的高压处于关闭状态，切断加酸系统40至干式电除尘器11之间的通路，切断蒸汽发生器50至干式电除尘器11之间的通路，即此时干式电除尘器11仅作为通道使用，不参与除尘作业，控制稀释器23的第一个出口流出的粉尘直接输送至回收装置14；如果各连接管路上的阀门为电控阀，均可通过控制系统60来控制通断，当然，如果阀门为其他形式，也可采用手动控制。
67.实验时，通过引风机13控制烟道10中的烟气流速大于6m/s(比如可大于12m/s)，通过空气加热器30控制烟道10中烟气温度小于60℃(比如50℃)，通过蒸汽发生器50控制烟道10中烟气湿度为饱和烟气湿度(比如13.5％)，通过给料系统20控制烟道10中粉尘浓度小于50mg/m3(比如20mg/m3)，通过加酸系统40控制烟道10中so3浓度小于20mg/m3(比如可选10mg/m3)。
68.通过so3监测仪器70监测湿式电除尘器12进、出口的so3浓度，分别标记为c3、c4，根据公式可得到湿式电除尘脱除so3的效率η5。
69.在各模拟方法的实验中，烟气温度、烟气湿度、粉尘浓度、粉尘种类等均可调节，可以通过调节单一或几种影响参数来研究这些参数对于脱除so3的影响，灵活性高，可为实际除尘设计提供依据和技术支持。
70.需要指出的是，因该实验装置只是用于模拟脱除so3的装置，在实际设置时，干式电除尘器11和湿式电除尘器12可以不必采用实际后处理中采用的设备，其结构可与实际运行的除尘器相同，但是电场通道数和电场数可相应减少设置，不必与实际运行的结构一致。
71.为确保实验时，烟道10中的烟气温度能够稳定在设定范围内，烟气流通中经过的各部件均可采用耐腐蚀的材料制作，并设有保温结构。
72.以上对本发明所提供的一种模拟除尘脱除so3的实验装置及方法均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。