【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤电尾部烟道低温粘结性积灰检测，具体为一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统及方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、燃煤发电机组(简称煤电)作为我国电力系统的“压舱石”和“稳定器”，其尾部烟道低温换热面会发生粘结性积灰和低温腐蚀，粘结性积灰是指烟气中的飞灰在受热面上因吸附、凝结等物理化学作用而形成的具有粘结性的灰层。这种积灰主要发生在锅炉尾部烟道受热面上，如空气预热器、省煤器等区域。低温腐蚀是指发生在锅炉尾部受热面的硫酸腐蚀现象。由于燃料中的硫在燃烧过程中生成二氧化硫，并进一步在催化剂作用下氧化成三氧化硫，三氧化硫与水蒸气结合形成硫酸蒸汽。当受热面壁温低于硫酸露点温度时，硫酸蒸汽会在壁面上凝结并产生腐蚀。粘结性积灰与低温腐蚀的过程复杂并且两者具有相关性，会制约煤电尾部烟道的安全，导致煤电需要大量的维护成本，甚至造成非计划停机。
3、针对上述问题，可以从酸凝结的影响因素以及凝结酸液与灰颗粒的耦合作用机理出发，以实验或是测试的方式尝试实现锅炉尾部积灰与腐蚀预测，例如，zl202110873554.2公开了一种基于酸-灰耦合作用机理的锅炉尾部积灰与腐蚀预测系统及方法，设计了模拟锅炉尾部换热设备局部温度的变温系统，形成了多测试元件变壁温诱导酸凝结的粘结性积灰与低温腐蚀的测试方法，建立宏观现象、传热性能以及取样表征测试三层次分析体系，所得结果可为锅炉运行调控优化提供数据支撑。
4、但是该系统存在以下缺点：积灰与腐蚀预测系统为现场实
5、针对现场实验难以满足定量分析粘结性积灰凝结酸液与灰颗粒的耦合作用机理的问题，现有技术zl202110495670.5公开了一种锅炉尾部烟气混合酸蒸汽凝结实验装置，模拟了烟气中混合酸凝结的过程，并可进行单一酸性气体的凝结特性实验以及不同影响因素下的动态特性试验，保证了数据测量准确性，为锅炉实际工程的低温腐蚀特性探究提供了可靠的实验数据基础。
6、但是该实验装置存在以下缺点：在进行模拟粘结性积灰的动态实验时，虽然按照煤电实际烟气环境中的烟气温度、酸蒸汽、水蒸气含量等参数进行设定，可以实现酸凝结与灰颗粒的定量调控，但反应过程只能通过设定凝结酸液与飞灰颗粒的反应时间，往往采用现场试验的时间。采用这种方式得到的酸-灰耦合作用量结果通常超过现场实验中粘结性积灰的酸-灰耦合作用量，无法判断灰颗粒的粘结演变现象。另外，采用微量给料机将飞灰颗粒投入到烟气中，近低温壁面边界层内烟气中飞灰颗粒与酸凝结发生耦合作用，部分发生酸-灰耦合作用的灰颗粒随烟气携带至尾部处理装置，而这部分含量不容易检测，也加剧了酸-灰耦合作用量的偏差。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统及方法，可以定量调控以观测灰颗粒粘结演变过程。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面提供一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，包括：
4、配气单元，用于提供实验烟气中的硫酸蒸汽、水蒸气以及所需的其他气体，并通过管道与烟气温度控制单元连接；
5、烟气温度控制单元，用于控制实验烟气的温度；
6、低温观测部分，具有模拟腔体，模拟腔体具有被观测的恒温壁面，恒温壁面上附着实验所需的灰颗粒，恒温壁面上设有与壁面恒温控制模块连接的循环管路；模拟腔体通过管道接收来自烟气温度控制单元的实验烟气，利用壁面恒温控制模块使被观测的恒温壁面维持在设定的温度范围；利用图像采集模块和图像放大模块获取恒温壁面上灰颗粒的形变、团聚和粘结演变情况，并通过数据采集单元采集相应的数据。
7、进一步的，还具有灰颗粒预处理单元，将预处理的特定灰颗粒在实验前放置在低温壁面，仅模拟低温壁面上的灰颗粒与混合酸液的耦合作用。
8、进一步的，配气单元包括硫酸蒸汽配气模块、含水量控制模块和其他气体配气模块。
9、进一步的，硫酸蒸汽配气模块包括驱动气源、流量计和硫酸标准溶液，驱动气源通过管道经流量计与装有硫酸标准溶液的容器连接，容器与烟气温度控制单元的气体入口连接，驱动气源送入到硫酸标准溶液液面以下，将硫酸蒸汽通过管道送入到烟气温度控制单元中。
10、进一步的，含水量控制模块包括驱动气源、流量计和装有水的容器，驱动气源通过管道经流量计与装有水的容器连接，驱动气源送入到水的液面以下，将水蒸气通过管道送入到烟气温度控制单元中；根据容器上设置的温控器，将设定温度的水蒸气送入到烟气温度控制单元中。
11、进一步的，其他气体配气模块包括气源和流量计，气源通过管道经流量计与烟气温度控制单元连接。
12、进一步的，烟气温度控制单元包括能够控制温度的加热炉，加热炉对实验所需的烟气进行加热，到达实验所需的温度(100-500℃)。
13、进一步的，壁面恒温控制模块包括温控器、冷凝器和恒温槽，恒温槽的冷却介质出口和入口分别连接循环管路，利用冷却介质将模拟腔体的壁面温度保持在所需的设定范围内(30-90℃)，形成恒温壁面(冷却介质进出口温度不超过0.5℃)，吸收热量后的冷却介质返回到恒温槽中。
14、进一步的，还具有尾气处理单元，用于处理实验期间的尾气，尾气处理单元包括流量计和装有碱溶液的容器，利用碱溶液吸收模拟腔体输出的烟气。
15、本专利技术的第二个方面提供一种灰颗粒粘结演变微尺度实验方法，包括以下步骤：
16、根据实验需求，定量调配灰颗粒特性，将灰颗粒放置在恒温壁面上获取初始形貌；
17、利用烟气温度控制单元设定加热温度，达到设定温度后(100-500℃范围内)，利用其他气体排除系统中的空气；
18、根据实验需求，设定流量和温度的硫酸蒸汽、水蒸气和其他配气混合，经烟气温度控制单元升温后，送入模拟腔体中；
19、利用壁面恒温控制模块使被观测的恒温壁面维持在设定的温度范围(30-90℃范围内)，模拟腔体内的酸性气体和水蒸气发生酸凝结，恒温壁面上的灰颗粒与凝结酸液发生耦合作用，引发灰颗粒形变、团聚和粘结演变现象；
20、利用图像采集模块和图像放大模块获取被观测的恒温壁面上附着灰颗粒的粘结演变特性，并通过数据采集单元采集灰颗粒的形变、团聚和粘结演变情况对应的数据。
21、进一步的，实验结束，利用尾气处理单元处理配气单元、烟气温度控制单元和模拟腔体中残留的尾气。
22、与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
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1.一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，还具有灰颗粒预处理单元，将实验所需的灰颗粒预先放置在模拟腔体的恒温壁面上，利用图像采集模块和图像放大模块获取恒温壁面上灰颗粒的初始形貌。
3.如权利要求1所述的一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，所述配气单元包括硫酸蒸汽配气模块、含水量控制模块和其他气体配气模块。
4.如权利要求2所述的一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，所述硫酸蒸汽配气模块包括驱动气源、流量计和硫酸标准溶液，驱动气源通过管道经流量计与装有硫酸标准溶液的容器连接，容器与烟气温度控制单元的气体入口连接，驱动气源送入到硫酸标准溶液液面以下，硫酸蒸汽通过管道送入烟气温度控制单元中。
5.如权利要求2所述的一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，所述含水量控制模块包括驱动气源、流量计和装有水的容器，驱动气源通过管道经流量计与装有水的容器连接，驱动气源送入到水的液面以下，水蒸气通过管道送入到烟气温度控制单元中；根据容器上设置的
6.如权利要求2所述的一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，所述其他气体配气模块包括气源和流量计，气源通过管道经流量计与烟气温度控制单元连接。
7.如权利要求1所述的一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，所述烟气温度控制单元包括能够控制温度的加热炉，加热炉对实验所需的烟气进行加热，到达实验所需的温度。
8.如权利要求1所述的一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，所述壁面恒温控制模块包括温控器、冷凝器和恒温槽，恒温槽的冷却介质出口和入口分别连接循环管路，利用冷却介质将模拟腔体的壁面温度保持在所需的设定范围内，形成恒温壁面，吸收热量后的冷却介质返回到恒温槽中。
9.如权利要求1所述的一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，还具有尾气处理单元，用于处理实验期间的尾气，尾气处理单元包括流量计和装有碱溶液的容器，利用碱溶液吸收模拟腔体输出的烟气。
10.基于权利要求1-9任一项所述系统进行灰颗粒粘结演变微尺度实验的方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，还具有灰颗粒预处理单元，将实验所需的灰颗粒预先放置在模拟腔体的恒温壁面上，利用图像采集模块和图像放大模块获取恒温壁面上灰颗粒的初始形貌。
3.如权利要求1所述的一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，所述配气单元包括硫酸蒸汽配气模块、含水量控制模块和其他气体配气模块。
4.如权利要求2所述的一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，所述硫酸蒸汽配气模块包括驱动气源、流量计和硫酸标准溶液，驱动气源通过管道经流量计与装有硫酸标准溶液的容器连接，容器与烟气温度控制单元的气体入口连接，驱动气源送入到硫酸标准溶液液面以下，硫酸蒸汽通过管道送入烟气温度控制单元中。
5.如权利要求2所述的一种灰颗粒粘结演变微尺度实验系统，其特征在于，所述含水量控制模块包括驱动气源、流量计和装有水的容器，驱动气源通过管道经流量计与装有水的容器连接，驱动气源送入到水的液面以下，水蒸气通过管道送入到烟气温度控制单元中；根据容器上设置...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏伟，马若麒，姜能帅，郭畅，吕明明，王聪，刘志刚，季璨，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东省科学院，
类型：发明
国别省市：
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