一种水泥窑用低温烟气脱硝催化剂抗硫耐水性能的测试装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种水泥窑用低温烟气脱硝催化剂抗硫耐水性能的测试装置。所述的测试装置，包括配气系统、催化剂反应系统、烟气分析及尾气处理系统；所述的氮气进气单元、氧气进气单元、一氧化氮进气单元、二氧化硫进气单元均分别与气体混合装置相连；气体混合装置与催化剂反应器相连；氨气进气单元与催化剂反应器连接；氮气进气单元还与水蒸气发生装置相连，水蒸气发生装置与催化剂反应器连接；所述的催化剂反应系统包括催化剂反应器、温度控制装置和管式加热炉。本实用新型专利技术可以有效防止不锈钢管的催化性给试验造成的误差，提高测试结果的精确性。

【技术实现步骤摘要】
一种水泥窑用低温烟气脱硝催化剂抗硫耐水性能的测试装置
本技术涉及一种催化剂的抗硫和水中毒性能的测试装置，具体为一种水泥窑用低温烟气脱硝催化剂的抗硫耐水性能的测试装置。
技术介绍
氮氧化物(NOx)是大气中的主要污染物之一，以NO和NO2所占比例最大。氮氧化物会对人体和环境产生巨大的危害。选择性催化还原(SCR)工艺是目前控制固定源氮氧化物排放的主要技术,目前,工业上应用最广泛的是具有中温(300℃—400℃)活性的V2O5-WO3/TiO2催化剂,为了利用烟气温度,V2O5-WO3/TiO2催化剂常常布置在除尘和脱硫装置之前,而低温SCR反应器采用尾部布置形式,烟气经过脱硫和除尘装置之后除去了绝大部分粉尘和SO2,避免了高浓度粉尘对催化剂的冲蚀。但烟气中还会存在一定浓度的粉尘及低浓度SO2，仍会使催化剂中毒失活，难以实现工业化应用。目前，脱硝催化剂的测试装置多为活性测试装置，中国技术专利CN105628858A公开了一种催化剂测试系统，但该系统通过同时向催化剂反应系统内通入所有反应气体的方法评价电厂用脱硝催化剂的脱硝效率、氨逃逸率及SO2/SO3转化率，没有控制SO2气体及水蒸气在催化反应过程中的通断来对被测催化剂的抗硫和水的中毒性能进行评价。同时与电厂烟气特点不同，水泥窑烟气特点为烟气量大、粉尘浓度高、粉尘颗粒细而粘、粉尘主要成分为CaO、SiO2和Al2O3等特点，目前还没有模拟实际水泥窑烟气特点对水泥窑用低温脱硝催化剂抗中毒性能进行测试的装置。
技术实现思路
本技术的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种水泥窑用低温脱硝催化剂抗硫耐水性能的测试装置。针对水泥窑烟气中粉尘浓度高、颗粒细而粘的特点，本技术将烟气脱硝催化剂布置在脱硫除尘装置之后，并且采用150℃左右的工作温度，可精确模拟经除尘装置后的水泥窑实际烟气环境。并利用气体流通控制阀门与质量流量计来控制SO2气体及水蒸气在催化反应过程中通断和流量大小，并且通过在恒定温度下不同浓度的SO2气体及水蒸气的通入后被测催化剂脱硝效率的变化情况来有效、准确的对低温脱硝催化剂的抗硫抗水中毒性能进行评价。本技术采取如下技术方案：一种水泥窑用低温烟气脱硝催化剂抗硫耐水性能的测试装置，包括配气系统、催化剂反应系统、烟气分析及尾气处理系统；所述的配气系统包括氮气进气单元、氧气进气单元、一氧化氮进气单元、二氧化硫进气单元、氨气进气单元、水蒸气发生装置、气体混合装置和粉尘发生器；所述的氮气进气单元为氮气钢瓶；所述的氧气进气单元为氧气钢瓶；所述的一氧化氮进气单元为一氧化氮气体钢瓶；二氧化硫进气单元为二氧化硫气体钢瓶；氨气进气单元为氨气钢瓶；所述的粉尘发生器为粉尘气溶胶发生器；所述的氮气进气单元、氧气进气单元、一氧化氮进气单元、二氧化硫进气单元均分别与气体混合装置相连；气体混合装置与催化剂反应器相连；氨气进气单元与催化剂反应器连接；氮气进气单元还与水蒸气发生装置相连，水蒸气发生装置与催化剂反应器连接；所述的催化剂反应系统包括催化剂反应器、温度控制装置和管式加热炉；所述的催化剂反应器为石英反应管，并放置于管式加热炉的通孔中；管式加热炉与温控装置相连，所述的温控装置为温控仪；催化剂反应器用于放置被测催化剂；所述的烟气分析及尾气处理系统包括氨气吸收装置、烟气分析仪和尾气吸收装置；所述的催化剂反应器通过氨气吸收装置与烟气分析仪相连，所述的氨气吸收装置为酸液瓶；所述的尾气吸收装置为碱液池。所述的氮气进气单元还通过各自的气体流通控制阀分别与氧气进气单元、一氧化氮进气单元、二氧化硫进气单元通向气体混合装置的管路相连。本技术的实质性特点为：目前脱硝催化剂专利都为火电厂用脱硝催化剂，所用烟气脱硝催化剂多为VWTi系催化剂，这类催化剂活性温度区间为320～450℃，为满足这一活性温度区间通常将其布置在省煤器和空气预热器之间；但此区域烟气温度高,并含有大量的飞灰和高浓度的SO2,从而导致SCR催化剂易中毒失活，严重影响其使用寿命。本技术根据水泥窑的实际烟气特点与电厂烟气特点的不同，将烟气脱硝催化剂布置在脱硫除尘装置之后，可以使催化剂免受高浓度的SO2的毒害；并且，与电厂用脱硝催化剂相比，水泥窑用烟气脱硝催化剂工作温度较低，通常为(80-180℃)。针对这一特点，本技术涉及的操控步骤的不同主要体现为在较低的恒定温度下(150℃)，通过向反应系统中通入SO2和H2O后一氧化氮转化率的变化来对催化剂抗中毒性能进行评价。本技术有益效果：虽然低温脱硝催化剂布置在除尘及脱硫装置之后，但烟气中仍会存在一定浓度的粉尘及低浓度SO2，仍会使脱硝催化剂中毒失活，因此对实际烟气环境中的脱硝催化剂抗硫抗水中毒性能进行有效的评价对其实际工业应用具有重要的意义。本技术提供一种水泥窑用低温脱硝催化剂抗SO2和H2O中毒性能的测试装置及测试方法。针对水泥窑烟气中粉尘浓度高、颗粒细而粘的特点，本技术利用粉尘发生器可以产生浓度为60mg/m3、颗粒大小为10微米左右、主要成分为CaO、SiO2和Al2O3的粉尘，可精确模拟经除尘装置后的水泥窑实际烟气环境。并通过气体流通控制阀门与质量流量计来控制SO2气体及水蒸气在催化反应过程中通断和流量大小，并通过在恒定温度下不同浓度的SO2气体及水蒸气的通入对被测催化剂脱硝效率的影响情况来有效、准确的对低温脱硝催化剂的抗硫抗水中毒性能进行评价。即在150℃下反应1h后，若向催化剂反应系统单独通入200ppmSO2后，被测催化剂仍能保持85％以上的NOx转化率；单独通入10％水蒸气后，被测催化剂仍能保持90％以上的NOx转化率；同时通入200ppmSO2和10％水蒸气后，被测催化剂仍能保持80％以上的NOx转化率.则该脱硝催化剂具有优良的抗硫抗水中毒性能。并且催化剂反应器采用石英反应管，可以有效防止不锈钢管的催化性给试验造成的误差，提高测试结果的精确性。反应结束后，利用氮气对反应气体管路进行吹扫，有效防止氮氧化物及二氧化硫对管路造成腐蚀。附图说明图1为脱硝催化剂抗硫抗水性能评价装置图。图2为气体混合装置图；图3为实施例1中的通入200ppmSO2后被测催化剂的NOx转化率图4为实施例2中的通入10％H2O后被测催化剂的NOx转化率；图5为实施例3中的通入10％H2O+200ppmSO2后被测催化剂的NOx转化率。图6为实施例4中的通入200ppmSO2后被测催化剂的NOx转化率；图7为实施例5中的通入10％H2O后被测催化剂的NOx转化率；图8为实施例6中的通入10％H2O+200ppmSO2后被测催化剂的NOx转化率。图9为实施例7中的通入200ppmSO2后被测催化剂的NOx转化率；图10为实施例8中的通入10％H2O后被测催化剂的NOx转化率；图11为实施例9中的通入10％H2O+200ppmSO2后被测催化剂的NOx转化率。具体实施方式如图1所示，一种水泥窑用低温烟气脱硝催化剂抗硫耐水性能的测试装置，包括配气系统、催化剂反应系统、烟气分析及尾气处理系统。所述的配气系统包括氮气进气单元1、氧气进气单元2、一氧化氮进气单元3、二氧化硫进气单元4、氨气进气单元5、水蒸气发生装置6、气体混合装置7及粉尘发生器23；所述的氮气进气单元为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥窑用低温烟气脱硝催化剂抗硫耐水性能的测试装置，其特征为该装置包括配气系统、催化剂反应系统、烟气分析及尾气处理系统；所述的配气系统包括氮气进气单元、氧气进气单元、一氧化氮进气单元、二氧化硫进气单元、氨气进气单元、水蒸气发生装置、气体混合装置和粉尘发生器；所述的氮气进气单元为氮气钢瓶；所述的氧气进气单元为氧气钢瓶；所述的一氧化氮进气单元为一氧化氮气体钢瓶；二氧化硫进气单元为二氧化硫气体钢瓶；氨气进气单元为氨气钢瓶；所述的粉尘发生器为粉尘气溶胶发生器；所述的氮气进气单元、氧气进气单元、一氧化氮进气单元、二氧化硫进气单元均分别与气体混合装置相连；气体混合装置与催化剂反应器相连；氨气进气单元与催化剂反应器连接；氮气进气单元还与水蒸气发生装置相连，水蒸气发生装置与催化剂反应器连接；所述的催化剂反应系统包括催化剂反应器、温度控制装置和管式加热炉；所述的催化剂反应器为石英反应管，并放置于管式加热炉的通孔中；管式加热炉与温控装置相连，所述的温控装置为温控仪；催化剂反应器用于放置被测催化剂；所述的烟气分析及尾气处理系统包括氨气吸收装置、烟气分析仪和尾气吸收装置；所述的催化剂反应器通过氨气吸收装置与烟气分析仪相连，所述的氨气吸收装置为酸液瓶；所述的尾气吸收装置为碱液池。...

【技术特征摘要】
1.一种水泥窑用低温烟气脱硝催化剂抗硫耐水性能的测试装置，其特征为该装置包括配气系统、催化剂反应系统、烟气分析及尾气处理系统；所述的配气系统包括氮气进气单元、氧气进气单元、一氧化氮进气单元、二氧化硫进气单元、氨气进气单元、水蒸气发生装置、气体混合装置和粉尘发生器；所述的氮气进气单元为氮气钢瓶；所述的氧气进气单元为氧气钢瓶；所述的一氧化氮进气单元为一氧化氮气体钢瓶；二氧化硫进气单元为二氧化硫气体钢瓶；氨气进气单元为氨气钢瓶；所述的粉尘发生器为粉尘气溶胶发生器；所述的氮气进气单元、氧气进气单元、一氧化氮进气单元、二氧化硫进气单元均分别与气体混合装置相连；气体混合装置与催化剂反应器相连；氨气进气单元与催化剂反应器连接；氮气进气单元还与水蒸...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂鹏，赵光远，陈佳伟，张月，刘向群，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12