一種用于煙氣酸露點檢測和灰團聚特性研究的實驗裝置的制作方法

本發明屬于能源與動力技術領域，特別涉及一種用于煙氣酸露點檢測和灰團聚特性研究的實驗裝置。

背景技術：

鍋爐在使用過程中，煙氣將大量的熱量帶入大氣，不僅浪費了大量的能源，并且污染了環境。通過對鍋爐尾部受熱面進行改造，可降低排煙溫度、實現節能減排。但是，煙溫的降低會對設備造成積灰和腐蝕，導致換熱器換熱性能和安全性能惡化。由于積灰的影響，使得理論計算的煙氣酸露點要高于工程酸露點。因此，準確測定工程酸露點，掌握低溫腐蝕與積灰的耦合機理，在工程實踐中具有重要的現實意義。

專利201310298139.4公開了“一種用于確定鍋爐煙氣工程酸露點的裝置”，其通過計算和觀察換熱系數來獲得工程酸露點。但是，該裝置采用單管方式測量，不能很好的模擬實際換熱管束；采用補給水的方式對回水進行冷卻，使測試過程中用水量過大，對水源的選取依賴性大，并且測試的連續性與穩定性較低；不能模擬多種煙氣組分，進而對含酸灰粒進行沉積機理研究。

專利cn201610672052.2公開了“一種帶有進口氣流分布板的電除塵器”，其殼體的一端是氣流進口，殼體的另一端是氣流出口，殼體的底部設有出灰口，所述進口氣流分布板上設有均勻分布的導向層，使氣流分布均勻，提高除塵效率。但是，灰斗下部取灰時，易漏氣，形成逆氣流，使除去的粉塵返回氣流流動，形成二次揚塵，降低除塵器的除塵效率。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種用于煙氣酸露點檢測和灰團聚特性研究的實驗裝置，其中：包括實驗臺架以及設在實驗臺架上的煙氣制備系統、冷卻換熱裝置、除塵收集系統、控制系統、引風機和三通閥；

所述煙氣制備系統的出氣口與除塵收集系統的入口連接，所述除塵收集系統的出口與引風機的入口連接，所述引風機出口與三通閥的一個水平接口連接，所述三通閥的另一個水平接口與煙氣制備系統的入口連接，所述三通閥的垂直接口與外界連接；

所述控制系統與煙氣制備系統、冷卻換熱裝置、除塵收集系統、引風機和三通閥門之間電氣連接。

進一步，所述煙氣制備系統沿氣流輸送方向設置煙氣混合段、生成段和測試段；

所述煙氣混合段包括混氣罐、n2集氣瓶、o2集氣瓶、co2集氣瓶、so3集氣瓶和控制箱，所述混氣罐與n2集氣瓶、o2集氣瓶、co2集氣瓶和so3集氣瓶連接，所述混氣罐與n2集氣瓶、o2集氣瓶、co2集氣瓶和so3集氣瓶之間均設有隔斷閥、調節閥和轉子流量計，所述轉子流量計與控制箱連接，所述混氣罐頂面設有壓力控制閥和安全閥，所述混氣罐內腔設有電加熱棒，所述混氣罐出口與生成段進氣口連接；

所述生成段殼體上沿氣流輸送方向依次設有灰樣口、第一微細霧化噴嘴、第二微細霧化噴嘴和煙氣分析儀，所述灰樣口上方設有灰樣倉，所述灰樣口與灰樣倉之間設有第一蠕動泵，所述灰樣倉出口與第一蠕動泵入口連接，所述第一蠕動泵出口與灰樣口連接；所述第一微細霧化噴嘴上方設有稀硫酸溶液儲備箱，所述第一微細霧化噴嘴和稀硫酸溶液儲備箱之間設有第二蠕動泵，所述稀硫酸溶液儲備箱與第二蠕動泵入口連接，所述第二蠕動泵出口與第一微細霧化噴嘴連接；所述第二微細霧化噴嘴上方設有軟化水水箱，所述第二微細霧化噴嘴和軟化水水箱之間設有第三蠕動泵，所述軟化水水箱與第三蠕動泵入口連接，所述第三蠕動泵出口與第二微細霧化噴嘴連接，所述生成段出氣口與測試段進氣口連接；

所述測試段殼體內腔中設有換熱管束、探頭與電極，所述換熱管束外壁敷設漆包線繞組，所述換熱管束管壁通過探頭與電極連接；所述換熱管束與冷卻換熱裝置連接。

進一步，所述冷卻換熱裝置包括回水閥、常壓水箱、放水閥、冷卻水泵、換熱系統流量計、換熱系統流量控制閥、潛水泵、冷水機、補充水管、常壓水箱補充水閥和冷水機進水閥，所述換熱管束的出水口與回水閥的入口連接，回水閥的出口與常壓水箱一個入水口連接，常壓水箱的另一個入水口通過常壓水箱補充水閥與補充水管連接，常壓水箱的一個出水口與放水閥連接，常壓水箱的另一個出水口與冷卻水泵的入口連接，冷卻水泵的出口與換熱系統流量計的入口連接，換熱系統流量計的出口與換熱系統流量控制閥的入口連接，換熱系統流量控制閥的出口與換熱管束的進水口連接；所述冷水機與常壓水箱并聯設置，所述冷水機一個進水口與冷水機進水閥出口連接，冷水機進水閥入口與補充水管連接，所述冷水機另一個進水口與潛水泵連接，所述冷水機出水口與冷卻水泵的入口連接。

進一步，所述除塵收集系統包括煙氣入口管道、電除塵器主體、煙氣出口管道、除塵收集系統引風機和過濾裝置；

所述煙氣入口管道的出煙口與除塵器主體進煙口連接，除塵器主體出煙口與煙氣出口管道進煙口連接，煙氣出口管道出煙口與除塵收集系統引風機進風口連接，除塵收集系統引風機出風口與過濾裝置進風口連接，過濾裝置出風口與引風機入口連接；

所述除塵器主體包括除塵腔體、灰斗、鎖氣裝置和兩組電集塵裝置，所述兩組電集塵裝置設在除塵腔體內，所述灰斗設在除塵腔體下方，所述鎖氣裝置設在灰斗下端出口處，進口氣流分布板設在進煙口與除塵腔體之間，出口氣流分布板設在出煙口與除塵腔體之間；

所述電集塵裝置包括集塵極、放電極和振打清灰裝置，所述振打清灰裝置設在除塵腔體頂部，所述集塵極沿氣體流動方向平行設在除塵腔體內，所述放電極均勻設在各集塵極之間，所述集塵極的上端和放電極的上端分別與振打清灰裝置連接，除塵腔體被集塵極、放電極分隔為多個平行布置的煙氣通道。

進一步，所述灰斗為漏斗形；所述集塵極為矩形不銹鋼板；所述放電極為針刺形高強鎳鎘合金棒；所述過濾裝置為由合成纖維材料制成的布袋式過濾裝置。

本發明換熱器采用多管布置，可真實的模擬實際換熱管束；采用冷水機來控制冷卻水溫度，向冷卻換熱裝置內提供溫度恒定的冷卻水，測試連續性好；采用煙氣制備系統，試驗時可在穩定工況下模擬煙氣組分；煙氣含酸量、含濕量、粉塵濃度均可調，有除塵收集系統，可在不同工況下對含酸灰粒進行團聚機理研究。

與現有技術相比，本發明具有設備結構簡單、模擬環境穩定、控制穩定、操作靈活等優點。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明中煙氣制備系統結構示意圖；

圖3是本發明中冷卻換熱裝置結構示意圖；

圖4是本發明中除塵收集系統結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細描述。

如圖1至圖4所示，本實施例中的一種用于煙氣酸露點檢測和灰團聚特性研究的實驗裝置，其中：包括實驗臺架8以及設在實驗臺架上的煙氣制備系統1、冷卻換熱裝置2、除塵收集系統3、控制系統4、引風機6和三通閥7；

所述煙氣制備系統1的出氣口與除塵收集系統3的入口連接，所述除塵收集系統3的出口與引風機6的入口連接，所述引風機6出口與三通閥7的一個水平接口連接，所述三通閥7的另一個水平接口與煙氣制備系統1的入口連接，所述三通閥7的垂直接口與外界連接；

所述控制系統4與煙氣制備系統1、冷卻換熱裝置2、除塵收集系統3、引風機6和三通閥門7之間電氣連接。

進一步，所述煙氣制備系統1沿氣流輸送方向設置煙氣混合段1-1、生成段1-2和測試段1-3；

所述煙氣混合段1-1包括混氣罐1-4、n2集氣瓶1-6、o2集氣瓶1-7、co2集氣瓶1-8、so3集氣瓶1-9和控制箱1-13，所述混氣罐1-4與n2集氣瓶1-6、o2集氣瓶1-7、co2集氣瓶1-8和so3集氣瓶1-9連接，所述混氣罐1-4與n2集氣瓶1-6、o2集氣瓶1-7、co2集氣瓶1-8和so3集氣瓶1-9之間均設有隔斷閥1-26、調節閥1-27和轉子流量計1-10，所述轉子流量計1-10與控制箱1-13連接，所述混氣罐1-4頂面設有壓力控制閥1-11和安全閥1-12，所述混氣罐1-4內腔設有電加熱棒1-5，所述混氣罐1-4出口與生成段1-2進氣口連接；

所述生成段1-2殼體上沿氣流輸送方向依次設有灰樣口1-28、第一微細霧化噴嘴1-20、第二微細霧化噴嘴1-21和煙氣分析儀1-22，所述灰樣口1-28上方設有灰樣倉1-15，所述灰樣口與灰樣倉之間設有第一蠕動泵1-14，所述灰樣倉1-15出口與第一蠕動泵1-14入口連接，所述第一蠕動泵1-14出口與灰樣口1-28連接；所述第一微細霧化噴嘴1-20上方設有稀硫酸溶液儲備箱1-16，所述第一微細霧化噴嘴1-20和稀硫酸溶液儲備箱1-16之間設有第二蠕動泵1-17，所述稀硫酸溶液儲備箱1-16與第二蠕動泵1-17入口連接，所述第二蠕動泵1-17出口與第一微細霧化噴嘴1-20連接；所述第二微細霧化噴嘴1-21上方設有軟化水水箱1-18，所述第二微細霧化噴嘴1-21和軟化水水箱1-18之間設有第三蠕動泵1-19，所述軟化水水箱1-18與第三蠕動泵1-19入口連接，所述第三蠕動泵1-19出口與第二微細霧化噴嘴1-21連接，所述生成段1-2出氣口與測試段1-3進氣口連接；

所述測試段1-3殼體內腔中設有換熱管束1-23、探頭1-24與電極1-25，所述換熱管束1-23外壁敷設漆包線繞組，所述換熱管束1-23管壁通過探頭1-24與電極1-25連接；所述換熱管束1-23與冷卻換熱裝置2連接。

進一步，所述冷卻換熱裝置2包括回水閥2-1、常壓水箱2-2、放水閥2-3、冷卻水泵2-4、換熱系統流量計2-5、換熱系統流量控制閥2-6、潛水泵2-7、冷水機2-8、補充水管2-9、常壓水箱補充水閥2-10和冷水機進水閥2-11，所述換熱管束1-23的出水口與回水閥2-1的入口連接，回水閥2-1的出口與常壓水箱2-2一個入水口連接，常壓水箱2-2的另一個入水口通過常壓水箱補充水閥2-10與補充水管2-9連接，常壓水箱2-1的一個出水口與放水閥2-3連接，常壓水箱2-1的另一個出水口與冷卻水泵2-4的入口連接，冷卻水泵2-4的出口與換熱系統流量計2-5的入口連接，換熱系統流量計2-5的出口與換熱系統流量控制閥2-6的入口連接，換熱系統流量控制閥2-6的出口與換熱管束1-23的進水口連接；所述冷水機2-8與常壓水箱2-2并聯設置，所述冷水機2-8一個進水口與冷水機進水閥2-11出口連接，冷水機進水閥2-11入口與補充水管2-9連接，所述冷水機2-8另一個進水口與潛水泵2-7連接，所述冷水機2-8出水口與冷卻水泵2-4的入口連接。

進一步，所述除塵收集系統3包括煙氣入口管道3-1、電除塵器主體3-15、煙氣出口管道3-10、除塵收集系統引風機3-13和過濾裝置3-14；

所述煙氣入口管道3-1的出煙口與除塵器主體3-15進煙口3-7連接，除塵器主體3-15出煙口3-8與煙氣出口管道3-10進煙口連接，煙氣出口管道3-10出煙口與除塵收集系統引風機3-13進風口連接，除塵收集系統引風機3-13出風口與過濾裝置3-14進風口連接，過濾裝置3-14出風口與引風機6入口連接；

所述除塵器主體3-15包括除塵腔體3-9、灰斗3-11、鎖氣裝置3-12和兩組電集塵裝置3-16，所述兩組電集塵裝置3-16設在除塵腔體3-9內，所述灰斗3-11設在除塵腔體3-9下方，所述鎖氣裝置3-12設在灰斗3-11下端出口處，進口氣流分布板3-2設在進煙口3-7與除塵腔體3-9之間，出口氣流分布板3-6設在出煙口3-8與除塵腔體3-9之間；

所述電集塵裝置3-16包括集塵極3-3、放電極3-4和振打清灰裝置3-5，所述振打清灰裝置3-5設在除塵腔體3-9頂部，所述集塵極3-3沿氣體流動方向平行設在除塵腔體3-9內，所述放電極3-4均勻設在各集塵極3-3之間，所述集塵極3-3的上端和放電極3-4的上端分別與振打清灰裝置3-5連接，除塵腔體3-9被集塵極3-3、放電極3-4分隔為多個平行布置的煙氣通道。

進一步，所述灰斗3-11為漏斗形；所述集塵極3-3為矩形不銹鋼板；所述放電極3-4為針刺形高強鎳鎘合金棒；所述過濾裝置3-14為由合成纖維材料制成的布袋式過濾裝置。

本發明的工作過程：

首先，開啟引風機6和除塵收集系統引風機3-13，在煙氣制備系統1中的混氣罐1-4中將n2集氣瓶1-6、o2集氣瓶1-7、co2集氣瓶1-8和so3集氣瓶1-9中的氣體按比例進行混合，并通過電加熱棒1-5加熱至所需溫度后進入生成段1-2；設在生成段1-2殼體上的灰樣口1-28噴入灰樣模擬煙氣含灰量，第一微細霧化噴嘴1-20噴入稀硫酸溶液模擬煙氣的含酸量，第二微細霧化噴嘴1-21噴入霧化水，滿足co2和so3轉化過程中煙氣濕度的要求；在測試段1-3殼體內通過換熱管束1-23外壁敷設漆包線繞組、探頭1-24和電極1-25對模擬的煙氣進行檢測，當管壁有酸液沉積，會有電流信號顯示，測得酸露點；當需要降低煙氣溫度時，打開冷卻換熱裝置2，通過調節水流量調節恒溫冷卻水水溫需要值。

試驗結束后，依次關閉煙氣制備系統1、電加熱棒1-5，保持引風機6繼續運行；待溫度降低到50℃以下后，關閉引風機6，引風機6穩定停止后收集布袋除塵中灰樣，完成單次實驗。

本發明能夠以多種形式具體實施而不脫離發明的精神或實質，所以應當理解，上述實施例不限于前述的細節，而應在權利要求所限定的范圍內廣泛地解釋，因此落入權利要求或其等效范圍內的變化和改型都應為權利要求所涵蓋。