СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ТВЕРДЫХ СОРБЕНТОВ
STAND FOR STUDY OF PROPERTIES OF SOLID SORBENTS

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано при выборе сорбентов для снижения вредных выбросов.
Известен стенд для испытания присадок к топливу (см. патент РФ №100831, МПК G01N 33/22, опубл. 27.12.2010), содержащий топочную камеру, систему топливоподачи, питатель, шиберы, устройство регистрации параметров, связанное посредством проводной и/или беспроводной связи с приборами контроля, включающими термометры сопротивления, а также расходомер и газоанализатор.
Недостатками данного стенда являются сложность и громоздкость конструкции, невозможность комплексного изучения и оценки физических свойств и динамической емкости различных видов твердых сорбентов.
Наиболее близким техническим решением является стенд для исследования свойств твердых сорбентов (см. патент на полезную модель №123533, МПК G01N 33/22, опубл. 27.12.2012), содержащий топочную камеру, отводящий газоход, систему топливоподачи, систему подачи серной кислоты, устройство подачи сорбентов, бункер отработанного сорбента, устройство регистрации параметров, связанное посредством проводной и/или беспроводной связи с приборами контроля, включающими термометры сопротивления, расположенные в топочной камере и внутри отводящего газохода, а также газоанализатор.
Недостатком стенда является недостаточная достоверность результатов исследования свойств сорбентов для твердотопливных топливосжигающих установок, так как стенд не позволяет моделировать унос летучей золы в газоход и ее влияние на свойства сорбентов.
Техническим результатом изобретения является повышение достоверности результатов оценки физических свойств (термостабильности) и динамической емкости различных видов твердых сорбентов (сухая технология очистки) для твердотопливных топливосжигающих установок, компактность и простота конструкции.
Результат достигается тем, что стенд для исследования свойств твердых сорбентов, содержащий топочную камеру, отводящий газоход, систему топливоподачи, систему подачи серной кислоты, устройство подачи сорбентов, бункер отработанного сорбента, устройство регистрации параметров, связанное посредством проводной и/или беспроводной связи с приборами контроля, включающими термометры сопротивления, расположенные в топочной камере и внутри отводящего газохода, а также газоанализатор, отличается тем, что стенд дополнительно снабжен системой термохимической подготовки твердого топлива, расположенной между системой топливоподачи и топочной камерой, а также системой подачи вторичного воздуха, при этом система топливоподачи выполнена в виде последовательно установленных бункера угольной пыли, питателя и смесителя, а также дутьевого вентилятора первичного воздуха, установленного перед смесителем, при этом питатель соединен через муфту с электродвигателем, снабженным регулятором частоты вращения.
Стенд для исследования свойств твердых сорбентов отличается также тем, что система термохимической подготовки твердого топлива выполнена в виде последовательно установленных плазмотрона и муфеля.
Стенд для исследования свойств твердых сорбентов отличается также тем, что система подачи вторичного воздуха выполнена в виде последовательно установленных дутьевого вентилятора вторичного воздуха и шибера, соединенного с топочной камерой.
Особенностью твердотопливных топливосжигающих установок является наличие уноса золы в газоходы, где происходит ее непосредственный контакт с сорбентом, при этом изменяются свойства сорбента. Данная особенность приводит к искажению результатов оценки степени снижения концентрации вредных выбросов. Исключить искажение результатов можно путем моделирования уноса золы в газоход стенда.
На чертеже изображен стенд для исследования свойств твердых сорбентов, где: 1 - топочная камера; 2 - отводящий газоход; 3 - бункер отработанного сорбента; 4 - воздуховод; 5 - шибер; 6 - дутьевой вентилятор вторичного воздуха; 7 - муфель; 8 - плазмотрон; 9 - смеситель; 10 - дутьевой вентилятор первичного воздуха; 11 - трубка ввода серной кислоты; 12 - шибер; 13 - емкость серной кислоты; 14 - питатель; 15 - бункер угольной пыли; 16 - электродвигатель; 17 - регулятор частоты вращения; 18 - регистратор параметров; 19 - газоанализатор; 20 - термометры сопротивления; 21 - бункер подачи сорбента; 22 - питатель сорбента; 23 - регулятор частоты вращения; 24 -электродвигатель; 25 - тепловая изоляция; 26 - рассеивать.
Работа стенда осуществляется следующим образом.
Продукты сгорания, образованные при горении топлива в топочной камере 1, поступают в отводящий газоход 2, где происходит их взаимодействие с сорбентом. Наружная поверхность установки покрыта слоем тепловой изоляции 25. Топливом, используемым в установке, является угольная пыль, которая поступает из бункера угольной пыли 15 в питатель 14, который обеспечивает требуемый расход топлива для сжигания. Питатель пыли 14 приводится в действие электродвигателем 16 снабженным регулятором частоты вращения 17. После питателя 14 угольная пыль попадает в смеситель 9, откуда, потоком воздуха от дутьевого вентилятора первичного воздуха 10, подается в плазмотрон 8, где производится плазменный поджиг пыли с последующей термохимической подготовкой в муфеле 7 при низком содержании кислорода. После участка термохимической подготовки пыль попадает в топочную камеру 1, где происходит воспламенение и горение за счет подвода в топочную камеру вторичного воздуха, необходимого для горения. Подвод воздуха осуществляется по воздуховоду 4 от дутьевого вентилятора вторичного воздуха 6 через шибер 5, осуществляющего регулирование расхода воздуха в топочную камеру 1 и, следовательно, полноту сгорания топлива и степень уноса золы с дымовыми газами.
Часть золы скапливается на дне топочной камеры 1, откуда удаляется после завершения работы. Другая часть золы уносится с дымовыми газами в отводящий газоход 2, где контактирует с используемым сорбентом.
Регулирование температуры газов на выходе из отводящего газохода производится за счет изменения расхода пыли через питатель 14 при помощи регулятора частоты вращения 17 электродвигателя 16, и изменения расхода воздуха в топочную камеру 1 при помощи шибера 5.
Для получения оксидов серы в продуктах сгорания используется раствор серной кислоты, который подается через трубку ввода серной кислоты 11 в ядро факела. Изменение концентрации оксидов серы в продуктах сгорания производится за счет изменения количества кислоты из емкости 13 посредством шибера 12.
Измерение температуры факела и дымовых газов осуществляется с помощью термометров сопротивления 20, установленных в топочной камере и в отводящем газоходе, сигнал посылается устройству регистрации параметров 18. Анализ состава продуктов сгорания производится в отводящем газоходе с помощью газоанализатора 19, снятые показания учитываются устройством регистрации параметров 18. При необходимости измерение концентраций может производиться в отводящем газоходе на участке взаимодействия дымовых газов с сорбентом.
Подача сорбента в отводящий газоход 2 производится непрерывно из бункера подачи сорбента 21 с помощью питателя сорбента 9, связанного с электродвигателем 24. Электродвигатель снабжен регулятором частоты вращения 23. Для равномерного распределения частиц сорбента в объеме продуктов сгорания в отводящем газоходе используется рассеиватель 26. Сбор отработанного сорбента производится в бункер 3.
Таким образом, использование в стенде компактной системы термохимической подготовки топлива, основанной на плазменном розжиге, позволяет использовать в качестве топлива угольную пыль, горение которой дает возможность организации уноса золы в газоходы. Тем самым создается более точное моделирование процессов сорбции повышая достоверность оценки физических свойств (термостабильности) и динамической емкости различных видов твердых сорбентов (сухая технология очистки) для твердотопливных топливосжигающих установок при сохранении компактности и простоты конструкции.