一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)，包括：滴管爐子系統(tǒng)含滴管爐、微量給粉機和爐溫控制系統(tǒng)，微量給粉機經(jīng)管道輸出粉體至滴管爐中剛玉管內(nèi)，爐溫控制系統(tǒng)通過滴管爐中的電熱絲控制升溫速率和爐內(nèi)溫度；配風子系統(tǒng)含各有輸出管道連通至混氣罐的若干氣瓶，各氣瓶的輸出管道上都設(shè)有減壓閥和流量計控制氣瓶的輸出流量，混氣罐的輸出經(jīng)裝有質(zhì)量流量計的管道送至滴管爐中剛玉管內(nèi)；測量子系統(tǒng)含用管道依次連接的探槍、連接臍帶管、過濾器和冷凝吸收系統(tǒng)，探槍插入剛玉管內(nèi)，探槍、連接臍帶管及過濾器設(shè)有加熱控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)簡單，變量單一，實驗結(jié)果對為實際燃煤電站開展污泥與煤混合燃燒工業(yè)化、無害化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。
【專利說明】一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和城市人口的增加，2010年污水排放量達到4.40 X 11VM預計2020年污水排放量將達到5.36 X 11VM因此每年至少產(chǎn)生500萬噸污泥。污泥的處置方法目前主要有排海、填埋、農(nóng)用、焚燒等。與前3種處置方法相比，焚燒處置具有減量化、無害化和資源化的顯著優(yōu)點。又因污泥熱值很低，一般無法單獨穩(wěn)定燃燒。因此，在工業(yè)應用裝置中，通常采用污泥與煤混合燃燒的方式進行污泥的焚燒處置。
[0003]汞作為火電廠污染物排放標準(GB13223-2011)的新增限排標準，是一種劇毒性物質(zhì)，由于其容易在生物體內(nèi)積聚，很難被捕獲，且在大氣中停留時間長，因此已經(jīng)受到世界各國研究學者的高度重視。大氣中汞最主要的來源是來自煤燃燒產(chǎn)生。而污泥因來源于生活污水、工業(yè)污水，其重金屬含量較高。因此污泥與原煤摻燒過程中，也要關(guān)注其煙氣中汞的轉(zhuǎn)化遷移規(guī)律，從而調(diào)整燃煤電廠污泥與煤摻燒過程中對污染物處理的方法，以免造成二次污染。
[0004]污泥與煤摻燒過程中產(chǎn)生煙氣中氣態(tài)汞主要以2種形態(tài)存在:元素汞(HgO)和氧化態(tài)汞(Hg2+)。不同形態(tài)汞具有不同的物理和化學性質(zhì)。Hg2+易溶于水，故Hg2+可用濕式煙氣脫硫裝置(WFGD)脫除。而HgO在空氣污染物控制設(shè)備操作溫度和高壓下具有較高的飽和蒸汽壓力，極易揮發(fā)且難溶于水。選用滴管爐模擬爐膛中污泥與煤混合燃燒過程，其具備結(jié)構(gòu)簡單、爐膛燃燒溫度較高且升溫速度快、活性揮發(fā)物的二次反應小等優(yōu)點，可模擬燃煤鍋爐爐膛高溫快速燃燒的條件。
[0005]因此，在試驗臺進行實驗分析研究污泥與煤混合燃燒產(chǎn)生煙氣的汞釋放特性，為污泥與煤混合燃燒大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)應用，也為污泥無害化、資源化處理打下堅實基礎(chǔ)具有重要的現(xiàn)實意義。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)，本實用新型可很好定研究污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性，進而為實際燃煤電站開展污泥與煤混合燃燒工業(yè)化、無害化生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。
[0007]解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)，其特征是:包括滴管爐子系統(tǒng)，配風子系統(tǒng)和測量子系統(tǒng)；
[0009]所述的滴管爐子系統(tǒng)包括滴管爐8、微量給粉機7和爐溫控制系統(tǒng)13，微量給粉機經(jīng)管道按設(shè)定值均勻輸出粉體至滴管爐中剛玉管9內(nèi)，爐溫控制系統(tǒng)通過滴管爐中的電熱絲控制升溫速率和爐內(nèi)溫度；
[0010]所述的配風子系統(tǒng)包括各有輸出管道連通至混氣罐5的若干氣瓶1、2，各氣瓶的輸出管道上都設(shè)有減壓閥和流量計3、4控制氣瓶的輸出流量，混氣罐的輸出經(jīng)裝有質(zhì)量流量計6的管道送至滴管爐8中剛玉管9內(nèi)；
[0011]所述的測量子系統(tǒng)包括用管道依次連接的探槍10、連接臍帶管11、過濾器12和冷凝吸收系統(tǒng)14，探槍10插入所述的滴管爐中剛玉管9內(nèi)，所述的探槍、連接臍帶管及過濾器設(shè)有加熱控制系統(tǒng)15。(煤灰被過濾器過濾掉，煙氣通過過濾器進入冷凝吸收系統(tǒng)。)
[0012]所述的冷凝吸收系統(tǒng)14包括以管道依次連接的第一至第六個浸在冰浴中的洗氣瓶 1401、1402、1403、1404、1405 和 1406。第一、第二洗氣瓶 1401、1402 裝有 KC1 溶液；第三洗氣瓶1403裝有5%v/v HN03-10% v/v H202溶液；第四、第五洗氣瓶1404、1405裝有4%w/v KMn04-10% v/v H2S04溶液；第六洗氣瓶1406裝有顆粒尺寸為6_16目的硅膠。
[0013]所述的探槍14為耐高溫、不易玷污且不和氣樣反應的石英探槍，長450mm。
[0014]所述的過濾器12為硅酸硼玻璃沙芯過濾器。
[0015]所述的連接臍帶管11為聚四氟乙烯管道，該管在實驗過程中被加熱到120°C，以防止水和酸凝結(jié)。
[0016]所述的探槍、連接臍帶管及過濾器加熱控制系統(tǒng)15為溫控電加熱系統(tǒng)，加熱溫度維持在120°C。
[0017]本實用新型具有如下有益效果:
[0018](1)實驗方法以及實驗系統(tǒng)簡單，操作方便，可實現(xiàn)單一變量控制。
[0019](2)可以模擬實際燃煤電站運行過程中由于煤種變化，污泥摻燒比例變化，爐膛溫度變化，不同燃燒氣氛變化等對污泥與煤燃燒煙氣汞釋放特性的影響。
[0020](3)可以模擬實際鍋爐爐膛的燃燒過程，更接近工程實際。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0022]圖1為污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性研究實驗系統(tǒng)示意圖；
[0023]圖2為冷凝吸收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中，1_氧氣瓶，2-氣氣瓶，3-減壓閥，4_流量計,5_混氣--!，6_質(zhì)量流量計，7_微量給粉機，8-滴管爐爐體，9-剛玉管，10-探槍，11-連接臍帶管，12-過濾器，13-爐體控制系統(tǒng)，14-冷凝吸收系統(tǒng)，15-探槍、連接臍帶管及過濾器加熱控制系統(tǒng)；1401、1402-裝有KC1溶液的第一、第二洗氣瓶，1403-裝有5% v/v HN03-10% v/v H202溶液的第三洗氣瓶，1404、1405-裝有4% w/v KMn04-10% v/v H2S04溶液的第四、第五洗氣瓶，1406-裝有顆粒尺寸為6-16目的娃膠的第六洗氣瓶,1407-冰浴箱。

【具體實施方式】
[0025]如圖1所示，本實用新型的污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)實施例，包括滴管爐子系統(tǒng)，配風子系統(tǒng)和測量子系統(tǒng)。
[0026]滴管爐子系統(tǒng)包括滴管爐8、微量給粉機7和爐溫控制系統(tǒng)13，微量給粉機經(jīng)管道按設(shè)定值均勻輸出粉體至滴管爐中剛玉管9內(nèi)，爐溫控制系統(tǒng)通過滴管爐中的電熱絲控制升溫速率和爐內(nèi)溫度；配風子系統(tǒng)包括各有輸出管道連通至混氣罐5的若干氣瓶1、2，各氣瓶的輸出管道上都設(shè)有減壓閥和流量計3、4控制氣瓶的輸出流量，混氣罐的輸出經(jīng)裝有質(zhì)量流量計6的管道送至滴管爐8中剛玉管9內(nèi)；測量子系統(tǒng)包括用管道依次連接的探槍10、連接臍帶管11、過濾器12和冷凝吸收系統(tǒng)14，探槍10插入所述的滴管爐中剛玉管9內(nèi)，探槍14為耐高溫、不易玷污且不和氣樣反應的石英探槍，長450mm，過濾器12為硅酸硼玻璃沙芯過濾器，連接臍帶管11為聚四氟乙烯管道，該管在實驗過程中被加熱到120°C，以防止水和酸凝結(jié)；探槍、連接臍帶管及過濾器設(shè)有加熱控制系統(tǒng)15，其為溫控電加熱系統(tǒng)，加熱溫度維持在120°C。
[0027]冷凝吸收系統(tǒng)14包括以管道依次連接的第一至第六個浸在冰浴中的洗氣瓶1401、1402、1403、1404、1405 和 1406，第一、第二洗氣瓶 1401,1402 裝有 KCl 溶液；第三洗氣瓶1403裝有5% v/v HNO3-1O% v/v H2O2溶液；第四、第五洗氣瓶1404、1405裝有4% w/VKMnO4-1O% v/v H2SO4溶液；第六洗氣瓶1406裝有顆粒尺寸為6_16目的硅膠。
[0028]按照實驗需要，調(diào)節(jié)進入混氣罐5的氣體流量比(如空氣氣氛，氧氣:氮氣=21:79)。氣體在混氣罐5混合后，通過質(zhì)量流量計6調(diào)節(jié)進入滴管爐的氣體流量。此為污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性實驗系統(tǒng)的配風子系統(tǒng)。
[0029]氣體承載微量給粉機7按設(shè)定值均勻輸出粉體，送入滴管爐爐體8，經(jīng)過剛玉管9內(nèi)的高溫燃燒后，煙氣進入測量子系統(tǒng)中的探槍10。爐體控制系統(tǒng)13可控制滴管爐升溫速率和爐內(nèi)溫度。
[0030]高溫煙氣依次通過探槍10、連接臍帶管11、過濾器12和冷凝吸收系統(tǒng)14。煙氣在過濾器12中過濾掉煙塵，最后進入冷凝吸收系統(tǒng)14被其中溶液吸收。
[0031]探槍、連接臍帶管及過濾器加熱控制系統(tǒng)15在實驗過程中確保探槍10、連接臍帶管11、過濾器12加熱溫度維持在120°C。
[0032]煙氣被冷凝吸收系統(tǒng)14吸收如圖2所示，煙氣中的汞分為元素汞(HgO)和氧化態(tài)汞(Hg2+)，氧化態(tài)汞(Hg2+)在裝有KCl溶液的洗氣瓶1401、1402中吸收，而元素汞不溶于水，因此在洗氣瓶1401、1402中為煙氣中氧化態(tài)汞的含量；元素汞在裝有5% v/vHNO3-1O% v/vH202溶液的洗氣瓶1403被氧化成氧化汞，因此可溶于水,被溶液吸收,其后的裝有4% w/VKMnO4-1O % v/v H2SO4溶液的洗氣瓶1404、1405也是氧化和吸收元素汞，故此洗氣瓶1403、1404、1405溶液中吸收的汞為煙氣中元素汞的含量；最后裝有顆粒尺寸為6_16目的硅膠的洗氣瓶1406吸收煙氣中水分或自洗氣瓶中帶出的溶液液滴。所有洗氣瓶均被冰浴在冰浴箱內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)，其特征是:包括滴管爐子系統(tǒng)，配風子系統(tǒng)和測量子系統(tǒng)； 所述的滴管爐子系統(tǒng)包括滴管爐(8)、微量給粉機(7)和爐溫控制系統(tǒng)(13)，微量給粉機經(jīng)管道按設(shè)定值均勻輸出粉體至滴管爐中剛玉管(9)內(nèi)，爐溫控制系統(tǒng)通過滴管爐中的電熱絲控制升溫速率和爐內(nèi)溫度； 所述的配風子系統(tǒng)包括各有輸出管道連通至混氣罐(5)的若干氣瓶(1、2)，各氣瓶的輸出管道上都設(shè)有減壓閥和流量計(3、4)控制氣瓶的輸出流量，混氣罐的輸出經(jīng)裝有質(zhì)量流量計(6)的管道送至滴管爐(8)中剛玉管(9)內(nèi)； 所述的測量子系統(tǒng)包括用管道依次連接的探槍(10)、連接臍帶管(11)、過濾器(12)和冷凝吸收系統(tǒng)(14)，探槍(10)插入所述的滴管爐中剛玉管(9)內(nèi)，所述的探槍、連接臍帶管及過濾器設(shè)有加熱控制系統(tǒng)(15)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)，其特征是:所述的冷凝吸收系統(tǒng)(14)包括以管道依次連接的第一至第六個浸在冰浴中的洗氣瓶(1401、1402、1403、1404、1405 和 1406)，第一、第二洗氣瓶(1401,1402)裝有 KCl 溶液；第三洗氣瓶(1403)裝有5% v/v HNO3-1O% v/v H2O2溶液;第四、第五洗氣瓶(1404,1405)裝有4% w/v KMnO4-1O % v/v H2SO4溶液；第六洗氣瓶(1406)裝有顆粒尺寸為6_16目的硅膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)，其特征是:所述的探槍(14)為耐高溫、不易玷污且不和氣樣反應的石英探槍，長450mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)，其特征是:所述的過濾器(12)為硅酸硼玻璃沙芯過濾器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)，其特征是:所述的連接臍帶管(11)為聚四氟乙烯管道，該管在實驗過程中被加熱到120°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的污泥與煤混合燃燒煙氣中汞釋放特性的研究實驗系統(tǒng)，其特征是:所述的探槍、連接臍帶管及過濾器加熱控制系統(tǒng)(15)為溫控電加熱系統(tǒng)，加熱溫度維持在120°C。
【文檔編號】G01N33/00GK204086237SQ201420291728
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】殷立寶, 李晉達, 徐齊勝, 高正陽 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學研究院, 華北電力大學（保定）