一种SCR脱硝催化剂的评价装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种SCR脱硝催化剂的评价装置，可在真实工况下对SCR脱硝催化剂的性能进行评价。装置的基础烟气采用燃气锅炉或燃油锅炉产生；设有配气系统及烟气混合装置，可向基础烟气内均匀配入NO、NH3、SO2、O2、H2O；设有两段式预热器，可将烟气预热至200~550℃；二级预热器后设有反应器，由2‑4段串联反应管组成，反应管的内截面尺寸为50*50 mm~150*150 mm，每段长度为500~1500 mm，工作温度为200~450 ℃；设有采样管线，用于烟气组分浓度的在线分析，采样管线一端通过开关阀与位于每段反应管前后部的采样端口相连，另一端与在线分析系统连接；采用可编程逻辑控制器，通过控制电脑上的人机交互界面控制功能性元件，使用数据库软件实时记录所有运行参数和分析结果。

Evaluation device for SCR denitration catalyst

The invention relates to an evaluation device for SCR denitration catalyst, which can be used to evaluate the performance of SCR denitration catalyst under real working conditions. The basic device of flue gas generated by gas or oil fired boilers; a gas distribution system and gas mixing device, to the foundation in flue gas uniform distribution in NO, NH3, SO2, O2, H2O; a two stage preheater, the smoke can be preheated to a temperature of 200~550 DEG C; two stage preheater after a reactor, by 2 4 tandem reaction tubes, in the section size of reaction tube is 50*50 mm~150*150 mm, each length was 500~1500 mm, the working temperature is 200~450 DEG; a sampling pipeline, for the analysis of flue gas concentration on-line sampling, sampling port valve and pipeline is connected with one end of each segment is located in the reaction tube before and after the Ministry of through, and the other end connected by online analysis system; programmable logic controller, man-machine interface control by controlling the functional components of the computer, using the database software real-time recording of all operation Parameters and analysis results.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种SCR脱硝催化剂的评价装置，具体而言，涉及一种可以在真实工况下对SCR烟气脱硝催化剂的反应性能进行评价的装置。
技术介绍
氮氧化物（NOX）是最主要的大气污染物之一，它可以与大气中的其它污染物发生复杂的次级化学反应，形成酸雨、光化学烟雾和可入肺细颗粒物（即PM2.5），严重影响环境质量，危害人体健康。空气中的NOX大都由化石燃料高温燃烧过程产生，主要来源包括火力发电、机动车排放和锅炉废气。2013年中国NOX排放量达到2227.4万吨，其中火力发电排放量达834万吨，占比37.4%（燃煤电厂烟气排放连续监测系统现状分析：中国电力减排研究2014，王志轩等著，北京：中国电力出版社，2015，p18），是NOX排放的最主要来源。控制火电NOX排放，是治理大气污染、减少灰霾天气的重点。选择催化氧化还原（Selectivecatalyticoxidation,SCR）具有装置简单、脱除效率高等优点、是目前火电厂烟气脱除NOX的主流方法。SCR方法以氨（NH3）为还原剂，通过催化过程将NOX转化成无害的氮气和水。SCR催化剂通常以二氧化钛（TiO2）为载体，以氧化钒（V2O5）为主活性组分，并加入WO3或MoO3等助剂。根据成型方式的不同，可分为板式和蜂窝式两类。随着中国对电厂烟气排放标准的不断提高，SCR催化剂市场日趋火热，但由于缺少合适的催化剂反应性能评价装置，催化剂产品质量难以得到保障。现有的SCR催化剂评价装置可分为微型反应器和中型反应器。微型反应器内径较小，仅能装入少量破碎的或粉末状的催化剂样品。因气流状态和催化剂实际运行工况有较大差别，测试条件对测试结果影响极大，所获得的结果无法代表催化剂在真实工况下的性能。现有中型反应器通常可以装入截面尺寸在70*70mm以上的块状催化剂样品或截面尺寸为150*150mm的单元体催化剂，气流状态与真实工况较为接近，但基础烟气通常采样制氮机发生的氮气模拟。由于模拟烟气主要为氮气，其组成与真实烟气差别较大，测试结果并不能代表催化剂在真实工况下的性能。此外，现有中型装置还存在以下问题：（1）烟气流量难以精确调节。通常只设有一条主烟气通道，烟气流量仅能通过基础烟气发生装置进行手动粗略调节，无法实现精确调节与设置，使装置的适用性极大降低，也使测试结果的准确性受到影响。（2）烟气组分含量难于控制。现有装置大部分都通过手动调节烟气组分的流量来控制烟气组分的含量，不仅费时费力，还要求操作人员具有丰富的操作经验，增加了装置的使用难度，对人工因素的依赖也影响了测试结果的可靠性。（3）反应器密封操作困难。由于中型装置可放置的催化剂样品较大，为了便于操作，反应器多采用顶部/侧面开启的方式，很难保证完全密封，会导致污染气体泄露，危害操作人员安全。也有部分装置采用截面开启法兰密封的方式，反应器密封较好，但装卸催化剂较为困难。此外，由于烟气有较强的腐蚀性，接口容易生锈，影响长期使用的可靠性。（4）缺少自动控制功能，严重依赖人工操作。SCR催化剂测试需要较长的时间，现有装置通常需要大量人工操作来完成流量调节、配气、分析等测试过程，导致测试成本居高不下，结果的可靠性和重复性也难以保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足之处，提供一种可以在真实工况下对SCR脱硝催化剂反应性能进行评价测试的装置。本专利技术的测试装置具有以下特征（参见图1）：(1)基础烟气采用燃气锅炉或燃油锅炉（1）产生；(2)设有配气系统（4）及烟气混合装置（5），可向基础烟气内均匀配入NO、NH3、SO2、O2、H2O；(3)设有两段式预热器（3，7），可将烟气预热至200~550℃；(4)二级预热器（7）后设有反应器（9），由2-4段串联反应管组成，反应管的内截面尺寸为50*50mm~150*150mm，每段长度为500~1500mm，采用电加热方式加热，工作温度为200~450℃；(5)设有采样管线（10），用于烟气组分浓度的在线分析，采样管线一端通过开关阀（13）与位于每段反应管前后部的采样端口（8）相连，另一端与在线分析系统（11）连接；(6)采用可编程逻辑控制器，通过控制电脑上的人机交互界面控制功能性元件，使用数据库软件实时记录所有运行参数和分析结果。以燃气锅炉或燃油锅炉（1）产生的烟气作为基础烟气，可提供催化剂在真实工况下的烟气环境，是获得催化剂真实反应性能的基础条件。如果采用氮气发生器产生的氮气作为模拟基础烟气，其成分单一，无法完全模拟催化剂的实际运行工况，因而测试结果的准确性也会受到影响。燃油锅炉烟气与火电厂烟气最为接近，是优选的方案，所采用的燃料包括但不限于汽油、柴油、煤油、石脑油等。如受条件限制只能采用燃气锅炉时，由于天然气燃烧产生烟气的含水量高于火电厂烟气，可在锅炉出口烟气管路上安装除湿装置。本装置的锅炉可以与工厂生产线或供热系统共用，以降低运行成本。如锅炉仅用来产生基础烟气，则需配备循环冷却装置。通常情况下锅炉可以设置不同的燃烧级别，以适配不同的烟气流量。在所需的烟气流量范围较大时，也可配置两台不同功率的锅炉。本装置产生的烟气流量范围为10~550Nm3/h（标准立方每小时），更优选50~350Nm3/h，可满足绝大多数SCR催化剂的测试需求。烟气流量采用安装于主烟气管路上的流量计（6）测定，通常情况下采用文丘里管流量计，通过测定文丘里管的压差计算得到准确的烟气流量。流量计的位置可根据需求设置在二级预热器之前、预热器与反应器之间或反应器之后。优选在锅炉烟气管路出口设置烟气旁路，与外排烟囱相连，用于排出过量的基础烟气。更优选在主烟气管路和烟气旁路上分别设置流量调节阀（2a、2b），通过与主烟气管路上的流量计（6）形成控制回路实现烟气流量的自动调整。在锅炉之后的主烟气管路上设有配气系统（4），用于调整烟气内氧气（O2）、水（H2O）、氨（NH3）、一氧化氮（NO）、二氧化硫（SO2）等组分的含量。经燃烧产生的基础烟气内含有一定量的水，如所需的水含量低于基础烟气含水量，可通过锅炉后的除湿装置进行调节；如所需的含水量高于基础烟气含水量，则通过蠕动泵和/或液体流量计控制流量配入额外的水，经汽化器加热气化后进入主烟气管路。氨是通过氨气或氨水的形式进样的，以氨水进样时，通过蠕动泵和/或液体流量计控制流量，经过喷嘴雾化后进入主烟气管路。NO可以由气体钢瓶提供，也可以由氨氧化燃烧生成。优选由在线分析系统（11）与配气系统（4）组成控制回路，自动完成对烟气内NO、NH3、SO2、O2、H2O中一种或几种组分的含量调整。在配气系统（4）后设有混合装置（5），用于烟气组分的充分混合。本装置设有两级预热器（3，7），用于将烟气预热至200~550℃。第一级预热器（3）可根据需要设置在配气（4）及气体混合装置（5）之前或之后，第二级预热器（7）出口直接与反应器（9）相连。优选在预热器和反应器内部涂覆耐高温惰性涂层，避免酸性气体在高温高湿条件下与金属内部发生反应。预热器（7）出口与反应器（9）连接，反应器（9）由2-4段反应管（9a，9b，……）串联构成，内截面尺寸为50×50mm~150×150mm，每段反应管长度为500~1500mm，可装入蜂窝状催化剂样品、板式催化剂样品或全尺寸的蜂窝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SCR脱硝催化剂的评价装置，其特征在于：可在真实工况下对SCR烟气脱硝催化剂的性能进行评价，主要包括：(1) 基础烟气采用燃气锅炉或燃油锅炉（1）产生；(2) 设有配气系统（4）及烟气混合装置（5），可向基础烟气内均匀配入NO、NH3、SO2、O2、H2O；(3) 设有两段式预热器（3，7），可将烟气预热至200 ~ 550 ℃；(4) 二级预热器（7）后设有反应器（9），由2‑4段串联反应管组成，反应管的内截面尺寸为50*50 mm ~ 150*150 mm，每段长度为500 ~ 1500 mm，采用电加热方式加热，工作温度为200 ~ 450 ℃；(5) 设有采样管线（10），用于烟气组分浓度的在线分析，采样管线一端通过开关阀（13）与位于每段反应管前后部的采样端口（8）相连，另一端与在线分析系统（11）连接；(6) 采用可编程逻辑控制器，通过控制电脑上的人机交互界面控制功能性元件，使用数据库软件实时记录所有运行参数和分析结果。

【技术特征摘要】
1.一种SCR脱硝催化剂的评价装置，其特征在于：可在真实工况下对SCR烟气脱硝催化剂的性能进行评价，主要包括：(1)基础烟气采用燃气锅炉或燃油锅炉（1）产生；(2)设有配气系统（4）及烟气混合装置（5），可向基础烟气内均匀配入NO、NH3、SO2、O2、H2O；(3)设有两段式预热器（3，7），可将烟气预热至200~550℃；(4)二级预热器（7）后设有反应器（9），由2-4段串联反应管组成，反应管的内截面尺寸为50*50mm~150*150mm，每段长度为500~1500mm，采用电加热方式加热，工作温度为200~450℃；(5)设有采样管线（10），用于烟气组分浓度的在线分析，采样管线一端通过开关阀（13）与位于每段反应管前后部的采样端口（8）相连，另一端与在线分析系统（11）连接；(6)采用可编程逻辑控制器，通过控制电脑上的人机交互界面控制功能性元件，使用数据库软件实时记录所有运行参数和分析结果。2.根据权利要求1所述的SCR脱硝催化剂的评价装置，其特征在于：通过反应器（9）的烟气流量为10~550Nm3/h。3.根据权利要求2所述的SCR脱硝催化剂的评价装置，其特征在于：通过反应器（9）的烟气流量为50~350Nm3/h。4.根据权利要求1所述的SCR脱硝催化剂的评价装置，其特征在于：烟气从锅炉（1）出来以后分为两路，一路通向预热器（3，7）和反应器（9...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海波，胡运兴，郑小满，
申请(专利权)人：华纳创新北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11