一种基于高温管式炉的硫酸氢铵反应发生装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于高温管式炉的硫酸氢铵反应发生装置，包括混合气反应腔室和位于其下方的SO3发生器，混合气反应腔室为TDLAS测量通道的一部分，TDLAS测量通道整体形状为由透明材质组成的柱形体，混合气反应腔室设置在柱形体的中部，柱形体位于混合气反应腔室左端的部分为左侧反应腔室附属体，柱形体位于混合气反应腔室右端的部分为右侧反应腔室附属体，混合气反应腔室设有NH3进气管、雾化水蒸气进气管、排气管和SO3进气管，SO3进气管与SO3发生器连通。它具有便于操作，可控性高等特点。可以比较真实的模拟硫酸氢铵的气相反应机理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高温管式炉的硫酸氢铵反应发生装置
本专利技术涉及硫酸氢铵反应发生实验装置

技术介绍
燃煤电厂通行的烟气脱硝工艺种类众多，选择性催化还原法(SCR)因其脱硝效率高、技术适用性强以及脱硝产物无污染等优势显著，在近几年内，运用较为广泛。但在其脱硝的过程中还会造成大量的氨逃逸以及将烟气中的SO2催化氧化成SO3。逃逸氨和SO3烟气中水蒸气反应生成硫酸氢铵，导致催化剂和空气预热器堵塞。造成机组热经济性损失以及严重威胁到电力系统安全运行。硫酸氢氨的生成速率与其反应物的浓度，摩尔比，反应温度密切相关，因此研究硫酸氢铵这种物质的气相生成机理，掌握其合成过程中各反应物的实时浓度参数，对于电厂高低硫煤掺混燃烧，以及脱硝系统实时喷氨量提供理论指导，以预防低负荷运行条件下，催化剂中毒以及空预器堵塞，保障机组运行的安全性和经济性有着重要意义。由于当前科研工作者主要采用加热稀硫酸的方式模拟烟气中的SO3，通过稀释一定浓度的NH3混合气模拟烟气中的NH3，平衡气体为空气。雾化器将稀硫酸雾化成液滴，然后由部分空气携带，和已经经过预热的空气合，稀硫酸液雾迅速蒸发，再经过进一步加热后，和NH3混合气混合，最终形成实验所需的模拟烟线。这种方法，看似简单，但实际操作起来特别麻烦，而且这种方法模拟出的烟气中SO3和H2O的摩尔比是一个定值，不能真实反映脱销系统烟气中SO3实际情况。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于高温管式炉的硫酸氢铵反应模拟装置，它具有便于操作，可控性高等特点。可以比较真实的模拟硫酸氢铵的气相反应机理。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种基于高温管式炉的硫酸氢铵反应发生装置，包括混合气反应腔室和位于其下方的SO3发生器，混合气反应腔室为TDLAS测量通道的一部分，TDLAS测量通道整体形状为由透明材质组成的柱形体，混合气反应腔室设置在柱形体的中部，柱形体位于混合气反应腔室左端的部分为左侧反应腔室附属体，柱形体位于混合气反应腔室右端的部分为右侧反应腔室附属体，混合气反应腔室设有NH3进气管、雾化水蒸气进气管、排气管和SO3进气管，SO3进气管与SO3发生器连通。本专利技术进一步改进在于：SO3发生器包括外层玻璃套管和内层玻璃套管，外层玻璃套管左端为开口端，其右端为闭口端，内层玻璃套管的左端为开口端，并设有与其相适配的密封塞，密封塞设有SO2进气孔，内层玻璃套管的右端口通过后置玻璃砂芯板封闭，在内层玻璃套管内设有可沿管壁滑动的前置玻璃砂芯板，内层玻璃套管中后置玻璃砂芯板与前置玻璃砂芯板之间所形成的腔室为钒基催化剂容纳腔，内层玻璃套管滑配于外层玻璃套管内，内层玻璃套管右端的后置玻璃砂芯板与外层玻璃套管右端形成的空间为SO3气体积聚室，SO3进气管与SO3气体积聚室连通。TDLAS测量通道的柱形体具体结构为：柱形体为左端和右端均由透明玻璃板封闭的柱形管，在柱形管内间隔设有两片透明玻璃板，两片透明玻璃板的外沿与柱形管内壁密封连接，以使柱形管内形成左侧腔室、中间腔室和右侧腔室，左侧反应腔室附属体为左侧腔室，右侧反应腔室附属体为右侧腔室，混合气反应腔室为中间腔室，左侧腔室与右侧腔室之间设有连通管，左侧腔室的左侧与右侧腔室的右侧各设有氮气吹扫管接口。柱形管和位于其下方的外层玻璃套管相互平行设置，在柱形管和外层玻璃套管之间设有连接筋，NH3进气管和雾化水蒸气进气管分别设置在柱形管的两侧，且NH3进气管、雾化水蒸气进气管、排气管和柱形管在水平方向上相互平行设置。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本套模拟装置，采用SO2催化氧化法制SO3，单独雾化H2O，然后通入还原气NH3，采用三路独立的气路，可控性，变量设置更加自由，可以比较真实地模拟硫酸氢铵的气相反应机理。且本套装置基于高温管式炉设计而成，且SO3的发生与反应均在高温管式炉内进行，因此可以避免SO3因为沸点(44.8℃)高于室温而出现在在常温下呈液态的情形而不进入装置发生反应。此外，SO3发生器采用分体式结构设计可以方便催化剂的填充与拆卸。通过实验室模拟硫酸氢氨的生成机理，可以避免去工业现场进行繁杂的现场试验，通过实验探究出硫酸氢氨的生成机理，可以为火电厂机组运行优化提供理论指导，防止硫酸氢铵的大量生成造成脱销催化剂中毒以及空预器堵塞，为电厂带来经济损失和安全隐患。它具有便于操作，可控性高等特点。可以比较真实的模拟硫酸氢铵的气相反应机理。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是图1中柱形管的俯视图；图3是本专利技术使用状态结构示意图。在附图中：1、混合气反应腔室；1-1、NH3进气管；1-2、雾化水蒸气进气管；1-3、SO3进气管；1-4、排气管；2、左侧反应腔室附属体；3、右侧反应腔室附属体；4、外层玻璃套管；5、内层玻璃套管；5-1、密封塞；5-1-1、SO2进气孔；5-2、后置玻璃砂芯板；5-3、前置玻璃砂芯板；5-4、钒基催化剂容纳腔；5-5、SO3气体积聚室；6、连接筋；a、柱形管；a1、透明玻璃板；a2、左侧腔室与右侧腔室之间的连通管；a3、氮气吹扫管接口；7、激光器；8、光电传感器；9、高温管式炉。具体实施方式下面将结合附图和具体实施例对本专利技术进行进一步详细说明。由图1-2所示的实施例可知，本实施例包括混合气反应腔室1和位于其下方的SO3发生器，混合气反应腔室1为TDLAS测量通道的一部分，TDLAS测量通道整体形状为由透明材质组成的柱形体，混合气反应腔室1设置在柱形体的中部，柱形体位于混合气反应腔室1左端的部分为左侧反应腔室附属体2，柱形体位于混合气反应腔室1右端的部分为右侧反应腔室附属体3，混合气反应腔室1设有NH3进气管1-1、雾化水蒸气进气管1-2、排气管1-4和SO3进气管1-3，SO3进气管1-3与SO3发生器连通。SO3发生器包括外层玻璃套管4和内层玻璃套管5，外层玻璃套管4左端为开口端，其右端为闭口端，内层玻璃套管5的左端为开口端，并设有与其相适配的密封塞(硅胶塞)5-1，密封塞5-1设有SO2进气孔5-1-1，内层玻璃套管5的右端口通过后置玻璃砂芯板5-2(可以透过气体并防止尘粒通过)封闭，在内层玻璃套管5内设有可沿管壁滑动的前置玻璃砂芯板5-3，内层玻璃套管5中后置玻璃砂芯板5-2与前置玻璃砂芯板5-3之间所形成的腔室为钒基催化剂容纳腔5-4，内层玻璃套管5滑配于外层玻璃套管4内，内层玻璃套管5右端的后置玻璃砂芯板5-2与外层玻璃套管4右端形成的空间为SO3气体积聚室5-5，SO3进气管1-3与SO3气体积聚室5-5连通。TDLAS测量通道的柱形体具体结构为：柱形体为左端和右端均由透明玻璃板a1封闭的柱形管a，在柱形管a内间隔设有两片透明玻璃板a1，两片透明玻璃板a1的外沿与柱形管a内壁密封连接，以使柱形管a内形成左侧腔室、中间腔室和右侧腔室，左侧反应腔室附属体2为左侧腔室，右侧反应腔室附属体3为右侧腔室，混合气反应腔室1为中间腔室，左侧腔室与右侧腔室之间设有连通管a2，左侧腔室的左侧与右侧腔室的右侧各设有氮气吹扫管接口a3。柱形管a和位于其下方的外层玻璃套管4相互平行设置，在柱形管a和外层玻璃套管4之间设有连接筋6，NH3进气管1-1和雾化水蒸气进气管1-2分别设置在柱形管a的两侧，且NH3进气管1-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高温管式炉的硫酸氢铵反应发生装置，其特征在于：包括混合气反应腔室(1)和位于其下方的SO3发生器，所述混合气反应腔室(1)为TDLAS测量通道的一部分，所述TDLAS测量通道整体形状为由透明材质组成的柱形体，所述混合气反应腔室(1)设置在所述柱形体的中部，所述柱形体位于混合气反应腔室(1)左端的部分为左侧反应腔室附属体(2)，所述柱形体位于混合气反应腔室(1)右端的部分为右侧反应腔室附属体(3)，所述混合气反应腔室(1)设有NH3进气管(1‑1)、雾化水蒸气进气管(1‑2)、排气管(1‑4)和SO3进气管(1‑3)，所述SO3进气管(1‑3)与SO3发生器连通。

【技术特征摘要】
1.一种基于高温管式炉的硫酸氢铵反应发生装置，其特征在于：包括混合气反应腔室(1)和位于其下方的SO3发生器，所述混合气反应腔室(1)为TDLAS测量通道的一部分，所述TDLAS测量通道整体形状为由透明材质组成的柱形体，所述混合气反应腔室(1)设置在所述柱形体的中部，所述柱形体位于混合气反应腔室(1)左端的部分为左侧反应腔室附属体(2)，所述柱形体位于混合气反应腔室(1)右端的部分为右侧反应腔室附属体(3)，所述混合气反应腔室(1)设有NH3进气管(1-1)、雾化水蒸气进气管(1-2)、排气管(1-4)和SO3进气管(1-3)，所述SO3进气管(1-3)与SO3发生器连通。2.根据权利要求1所述的一种基于高温管式炉的硫酸氢铵反应发生装置，其特征在于：所述SO3发生器包括外层玻璃套管(4)和内层玻璃套管(5)，所述外层玻璃套管(4)左端为开口端，其右端为闭口端，所述内层玻璃套管(5)的左端为开口端，并设有与其相适配的密封塞(5-1)，所述密封塞(5-1)设有SO2进气孔(5-1-1)，所述内层玻璃套管(5)的右端口通过后置玻璃砂芯板(5-2)封闭，在所述内层玻璃套管(5)内设有可沿管壁滑动的前置玻璃砂芯板(5-3)，所述内层玻璃套管(5)中后置玻璃砂芯板(5-2)与前置玻璃砂芯板(5-3)之间所形成的腔室为钒基催化剂容纳腔(5-4)，所述内层玻璃套管(5)滑配于所述外层玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文琦，李永华，王晗，王学欣，陈坤，房聚刚，智丹，丁艳军，彭志敏，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13