專利名稱：一種煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有關(guān)脫硫脫硝實驗和綜合開放性實驗的裝置，特別涉及一種復(fù)合脫硫劑脫除效果驗證和工藝條件的測定，可以測定脫硫脫硝反應(yīng)動力學(xué)的實驗裝置及其操作方法，屬于環(huán)保領(lǐng)域
背景技術(shù)：
在鍋爐煙氣脫硫脫硝工藝的實驗研究中，所涉及的高效脫除劑與煙氣中二氧化硫以及氮氧化物的反應(yīng)主要是氣液反應(yīng)，而氣泡是氣液體系中的基本元素，氣泡的大小和分布情況決定著流體流動、傳遞和反應(yīng)，同時也決定著工程應(yīng)用中的一個重要參數(shù)-氣液比表面積。傳統(tǒng)反應(yīng)裝置的氣泡大小和分布情況在空間上都不均勻，而且隨著氣體流量的變化而變化，給操作穩(wěn)定和實驗結(jié)果都帶來很大影響。隨著環(huán)境保護要求的提高，開發(fā)一種復(fù)合型脫硫脫硝劑和工藝條件成為研究熱點。如果采用大型設(shè)備，必然造成脫除劑的浪費，但由于煙氣中的有毒氣體含量低，采用小的反應(yīng)瓶時，氣體流量則難于測量和控制。目前，國內(nèi)外還沒有一套完整的實驗裝置。本發(fā)明就是要克服現(xiàn)有實驗裝置技術(shù)的不足，提供一種帶有氣體分布器的反應(yīng)瓶為主的煙氣同時脫硫脫硝實驗裝置及其操作方法。氣體經(jīng)過進口進入通氣管，然后被氣體分布器分布成均勻的小氣泡，最后經(jīng)出口進入下一個操作。改變反應(yīng)瓶之間的連接形式，可以研究不同的脫除工藝，如串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)工藝。本發(fā)明適用于實驗室研究氣液反應(yīng)及工藝條件，可操作性強，反應(yīng)速率高，氣體流量變化大時對氣泡的尺寸和分布影響不大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，為鍋爐煙氣同時脫硫脫硝研究提供一種氣體分布均勻、運行費用低、反應(yīng)速率高、操作簡單的綜合實驗裝置及其操作方法。本發(fā)明的目的通過下列途徑實現(xiàn)所述的煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置，至少包括煙氣模擬生成裝置、多孔球狀反應(yīng)瓶、尾氣處理裝置和取樣器。煙氣模擬生成裝置由鼓風(fēng)機和標準氣瓶組成；多孔球狀反應(yīng)瓶至少包括反應(yīng)瓶封頭、筒體、通氣管和多孔球狀氣體分布器，反應(yīng)瓶封頭和筒體采用燒口法蘭結(jié)構(gòu)連接，多孔球狀氣體分布器連接在通氣管上，且通氣管連接在封頭上，并插入筒體內(nèi)；尾氣處理裝置使用一個多孔球狀反應(yīng)瓶；取樣器由旋塞、標準塞和儲液室組成，標準塞和反應(yīng)瓶取樣口的規(guī)格一致。多孔球狀反應(yīng)瓶有多孔球狀氣體分布器，多孔球狀氣體分布器連接在通氣管上， 形成氣泡均勻，增加了氣液的接觸面積；反應(yīng)瓶封頭和筒體采用燒口法蘭結(jié)構(gòu)連接，氣密性好，可以有效防止氣體的泄漏。尾氣處理裝置采用一個多孔球狀反應(yīng)瓶。取樣器由旋塞、標準塞和儲液室組成，標準塞和反應(yīng)瓶取樣口的規(guī)格一致，采用19#和24#的標準磨砂口，儲液室的容積為I 10ml。一種煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置的操作方法，包括其特征在于多孔球狀反應(yīng)瓶之間的連接分別為串聯(lián)、并聯(lián) 和串并聯(lián)方式。串聯(lián)方式適用于煙氣中二氧化硫和氮氧化物的精脫操作，并聯(lián)方式適用于處理量的擴大，串并聯(lián)方式適用于脫除效果對吸收液敏感的工藝研究。本發(fā)明提供的煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置及其操作方法，可以分析脫除劑的脫除效果；通過提取瓶內(nèi)樣品，測定脫除劑的反應(yīng)進程，可以得到有關(guān)反應(yīng)動力學(xué)方面的數(shù)據(jù)，為選擇最佳的脫除工藝提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本發(fā)明與現(xiàn)有實驗裝置相比，存在明顯的優(yōu)點在于(I)氣體分布均勻，氣泡的大小適中。(2)操作方法簡單，運行費用低，可節(jié)省脫硫脫硝劑的用量。(3)反應(yīng)速率高，大大縮短了實驗操作的時間。(4)裝置具有加工容易、制造成本低，容易清洗，降低了實驗費用。


圖I是煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置示意圖；圖2是串聯(lián)方式脫硫脫硝綜合實驗裝置示意圖；圖3是并聯(lián)方式脫硫脫硝綜合實驗裝置示意圖；圖4是串并聯(lián)方式脫硫脫硝綜合實驗裝置示意圖；圖5是串聯(lián)方式脫硫效果圖。圖中1、氣泵，2 6、閥門，7 11、流量計，12、取樣器，13 16、氣瓶，17、多孔反應(yīng)瓶，18、混合器，19 21、閥門，22 24、流量計。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明采用串聯(lián)方式連接的實驗裝置如圖2所示，由氣泵I提供的空氣與氣瓶13 16 提供的N2、SO2, NO, NO2經(jīng)過閥門2 6調(diào)節(jié)，流量計7 11計量后，通過混合器18混合后得到模擬煙氣，模擬煙氣進入多孔反應(yīng)瓶17后被分成大量的氣泡。在反應(yīng)瓶17內(nèi)與配制好的次氯酸鈣吸收液充分反應(yīng)，隨時用取樣器12進行取樣，來測量吸收液的濃度和反應(yīng)產(chǎn)物。實驗測定流量范圍I 25m3/h時氣含率的范圍是10% 80%，氣泡尺寸為2mm的占到 70%。由出口排出后用煙氣分析儀進行檢測，得到吸收后的二氧化硫濃度參數(shù)，最后進行尾氣處理。在實驗過程中，次氯酸鈣初始濃度為0. 035mol/L,由于吸收反應(yīng)的進行，檢測到出口處的二氧化硫濃度隨時間越來越大，每分鐘記錄一下，出口煙氣中二氧化硫濃度隨時間的變化關(guān)系如圖5。從圖5中明顯看出前100分鐘處于快速反應(yīng)區(qū)，也就是說這段時間內(nèi)， 脫硫效果明顯，可進行工業(yè)放大。在100分鐘處次氯酸根濃度為0. 0007mol/L,吸收液的pH 為I. 42，硫酸根濃度為2. 45g/L，這些實驗數(shù)據(jù)可以分析反應(yīng)動力學(xué)和脫硫過程的最佳操作條件，以便工程放大，對工程應(yīng)用有很好的指導(dǎo)作用。圖2的串聯(lián)工藝特別適用于煙氣中二氧化硫和氮氧化物的精脫操作。圖3、圖4分別為脫硫脫硝綜合實驗裝置的并聯(lián)方式和串并聯(lián)方式，可以使脫除劑的利用更加充分。圖3適用于處理量的擴大，圖4適用于脫除效果對吸收液敏感的工藝研究。本發(fā)明裝置與現(xiàn)有的實驗室反應(yīng)裝置相比，實驗操作穩(wěn)定，數(shù)據(jù)可靠，氣體分布均勻，氣泡的直徑大小適中，運行費用低，可節(jié)省脫硫脫硝劑的用量30% 40%。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明而并非限制本發(fā)明所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的實施例對本發(fā)明已進行了詳細的說明，但是，本領(lǐng) 域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進行修改或者等同替換；而一切不脫離本發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置，至少包括煙氣模擬生成裝置、多孔球狀反應(yīng)瓶、尾氣處理裝置和取樣器，所述的煙氣模擬生成裝置由鼓風(fēng)機和標準氣瓶組成；所述的多孔球狀反應(yīng)瓶至少包括反應(yīng)瓶封頭、筒體、通氣管和多孔球狀氣體分布器，反應(yīng)瓶封頭和筒體采用燒口法蘭結(jié)構(gòu)連接，多孔球狀氣體分布器連接在通氣管上，且通氣管連接在封頭上， 并插入筒體內(nèi)；所述的尾氣處理裝置使用多孔球狀反應(yīng)瓶；所述的取樣器由旋塞、標準塞和儲液室組成，標準塞和反應(yīng)瓶取樣口的規(guī)格一致。
2.如權(quán)利要求I所述的煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置，其特征在于所述的多孔球狀反應(yīng)瓶有多孔球狀氣體分布器，多孔球狀氣體分布器連接在通氣管上，形成氣泡均勻，增加了氣液的接觸面積；反應(yīng)瓶封頭和筒體采用燒口法蘭結(jié)構(gòu)連接，氣密性好，可以有效防止氣體的泄漏。
3.如權(quán)利要求I所述的煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置，其特征在于所述的尾氣處理裝置采用一個多孔球狀反應(yīng)瓶。
4.如權(quán)利要求I所述的煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置，其特征在于所述的取樣器由旋塞、標準塞和儲液室組成，標準塞和反應(yīng)瓶取樣口的規(guī)格一致，采用19#和24#的標準磨砂口，儲液室的容積為I 10ml。
5.一種煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置的操作方法，包括其特征在于多孔球狀反應(yīng)瓶之間的連接分別為串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)方式。串聯(lián)方式適用于煙氣中二氧化硫和氮氧化物的精脫操作，并聯(lián)方式適用于處理量的擴大，串并聯(lián)方式適用于脫除效果對吸收液敏感的工藝研究。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置及操作方法。實驗裝置由煙氣模擬生成裝置、多孔球狀反應(yīng)瓶、尾氣處理裝置和取樣器四部分組成。多孔球狀反應(yīng)瓶連接在通氣管上，形成大量均勻的小氣泡，大大增加了氣液的接觸面積，氣泡在瓶內(nèi)分布均勻，延長了氣液接觸時間。反應(yīng)瓶主體采用燒口法蘭結(jié)構(gòu)連接，氣密性好，可以有效防止氣體的泄漏。取樣器可以隨時在線取樣，以供分析之用。根據(jù)濕法脫硫脫硝的工藝特點，將多個多孔球狀反應(yīng)瓶之間的連接方式設(shè)為串聯(lián)、并聯(lián)和錯聯(lián)，以適應(yīng)不同的工藝研究。煙氣同時脫硫脫硝綜合實驗裝置具有氣液混合均勻、操作簡單、操作穩(wěn)定性強、加工容易、加工成本低、強度大和易清洗等優(yōu)點。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于化工、環(huán)保、輕工、醫(yī)藥等行業(yè)中的實驗測試。
文檔編號B01D53/78GK102614759SQ201210115569
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月19日
發(fā)明者劉海龍, 劉燕, 張少峰, 張繼軍, 王德武, 王晉剛 申請人:河北工業(yè)大學(xué)