[發明專利]一種模擬煙氣中二氧化硫和水分捕集的實驗方法及其裝置

在審

• 申請號: 201811119860.1
• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN109917074A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 陳海平;李兆豪;張衡;李祥升;馮義鈞;黃吉光
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種模擬煙氣中二氧化硫和水分捕集的實驗裝置，其特征在于：由四個系統構成，分別是煙氣模擬系統、二氧化硫捕集系統、水分捕集系統、水分回收系統，所述的二氧化硫捕集系統選用疏水改性的微米多孔陶瓷膜組件，所述的水分捕集系統選用內涂型納米多孔陶瓷膜組件。

2.根據權利要求1所述裝置，其特征在于：煙氣模擬系統以N₂、SO₂、CO₂、NO₂、O₂為氣源，一定溫度、濕度下的模擬煙氣由上述多元氣體混合配制而成，氣瓶的氣體減壓閥出口均安裝有氣體質量流量控制器，精確控制每個氣瓶的出氣流量；配氣系統包含兩條氣體支路，一條氣體支路中，N₂通過注水罐加濕，得到氮氣與水蒸氣的二元混合氣體，另一條氣體支路中，包含N₂、SO₂、CO₂、NO₂、O₂的多元混合氣體通過緩沖罐中，并最終在氣體混合罐中與含有水蒸氣的氮氣混合；氣體混合罐后設置旁路，將不符合實驗要求的模擬煙氣及時排出。

3.根據權利要求2所述裝置，其特征在于：氣體混合罐整體采用不銹鋼材質制成，其體積為300L~400L，形狀是中間部分圓柱體、上下兩端半球體，或氣體混合罐整體采用圓柱體構型，優選加裝半球體的氣體混合罐；設計兩個進氣口以便氣體混合均勻，多元混合氣體通過一個進氣口進入氣體混合罐，另一路N₂單獨通過一個進氣口進入；兩個進氣口均位于混合罐的下端，并且對位分布在混合罐下端，混合氣體出口位于混合罐的頂端；氣體混合罐底端設計了一個排污閥和一個排污口，保證在實驗后能夠將混合罐內壁凝結的酸或小水滴排出混合罐；在氣體混合罐的外部設計了加熱裝置，加熱裝置采取兩片式，包裹在混合罐外部，其內部使用絕緣電阻片作為加熱元件；兩個熱電偶放置在混合罐中部的對角處；在氣體混合罐的外部設計了溫控系統，溫控系統的作用是將罐體溫度控制在設定值，當罐體溫度低于設定值時，加熱裝置開始工作，當溫度達到設定值時，加熱裝置停止加熱，開啟保溫模式；加熱裝置通過電源線與溫控裝置相連，熱電偶單獨連接溫控裝置。

4.根據權利要求1至3中任意一項所述裝置，其特征在于：二氧化硫捕集系統包括經過疏水改性的微米多孔陶瓷膜管組成的膜組件；冷卻水在疏水膜組件內部流動，其中0.5%~1.5%的水分從膜管內滲出，在膜管外表面形成極薄的致密水膜，水膜厚度不超過0.1mm；模擬煙氣縱向流過疏水膜組件，以減少煙氣壓損；膜組件及其前后相連管路均進行外部保溫以避免不必要的冷凝情況出現。

5.根據權利要求1至4中任意一項所述裝置，其特征在于：水分捕集系統前置溫濕度變送器，以測定不同實驗工況下模擬煙氣的溫度和濕度；水分捕集系統的膜組件選用內涂型納米多孔陶瓷膜管，膜管的組成由內至外依次是選擇選擇分離層、過渡層、支撐體層，膜管的孔徑由內至外逐漸增大；煙氣在膜管內流動，冷卻水在膜管外流動；選擇分離層孔徑為11nm~50nm；模擬煙氣縱向流過膜組件，以減少煙氣壓損；膜組件及其前后相連管路均進行外部保溫以避免不必要的冷凝情況出現。

6.根據權利要求1至5中任意一項所述裝置，其特征在于：水分回收系統包括液體回收瓶與冷阱；液體回收瓶回收液態水，冷阱回收水蒸氣；分別測定液體回收瓶和冷阱的水分回收量。

7.根據權利要求1至6中任意一項所述裝置，其特征在于：二氧化硫捕集系統、水分捕集系統還包括提供恒溫冷卻水的保溫水箱；保溫水箱中的水位高度為水箱高度的三分之一至三分之二；保溫水箱配備有電加熱器，電加熱器可使水箱內的水保持設定溫度。