Scr脫硝系統的催化劑活性檢測裝置製造方法
2023-12-02 20:00:46 7
Scr脫硝系統的催化劑活性檢測裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置，包括：氣體控制單元控制包括N2、O2、NO、NH3、SO2的模擬煙氣的質量流量計控制和加熱保溫，氣體混合器放置在保溫箱內，NH3經過流量計控制後直接進入混合器，所有氣體和水再次混合後，進入到反應器內；水蒸氣採用液體控制單元進行控制，液體貯罐中的水通過計量後首先進入汽化器，在汽化器內全部氣化後再進入混合器與氣體原料混合；加熱器將反應器加熱至所需要的反應溫度，在所述反應器內各種模擬煙氣和催化劑發生反應，反應後的氣體經氣液分離器將水與氣體分開，然後氣體進行煙氣分析儀進行分析。能夠對SCR脫硝系統的催化劑活性進行準確的檢測，保障SCR脫硝系統的運行。
【專利說明】SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及SCR脫硝系統的【技術領域】，特別是涉及一種SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置。
【背景技術】
[0002]SCR(Selective Catalytic Reduction,選擇性催化還原法)的原理是在催化劑作用下，還原劑NH3在290-400°C下將NO和N02還原成N2，而幾乎不發生NH3的氧化反應，從而提高了 N2的選擇性，減少了 NH3的消耗。
[0003]隨著SCR脫硝系統在我國火電廠的廣泛應用，SCR催化劑及脫硝系統的運行管理問題日益突出。SCR脫硝系統在的催化劑活性是SCR脫硝系統運行的一項重要指標，關係到SCR脫硝系統的運行狀況。因此如何準確地檢測SCR脫硝系統的催化劑活性是SCR脫硝系統的一個重要問題。
[0004]然而，目前對於催化劑活性檢測始終沒有一種專門的設備，使得SCR脫硝系統的催化劑活性檢測困難，因此無法準確指導SCR脫硝系統的運行。
實用新型內容
[0005]針對上述【背景技術】中存在的SCR脫硝系統的催化劑活性檢測困難的問題，本實用新型的目的在於提供一種SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置，能夠準確地測量在SCR脫硝系統的催化劑活性，保障SCR脫硝系統的運行。
[0006]一種SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置，其特徵在於，包括:氣體控制單元、液體控制單元、反應器單元以及產物控制和分析單元；
[0007]所述氣體控制單元包括氣流量控制系統、預熱器、保溫箱和混合器，所述氣流量控制系統的輸出端連接所述預熱器的輸入端，所述預熱器的輸出端連接所述混合器的輸入端，所述混合器設置在所述保溫箱內，所述混合器的輸出端連接所述反應器單元；
[0008]所述液體控制單元包括液體儲罐、計量泵和汽化器、所述液體儲罐的輸出端連接所述計量泵的輸入端，所述計量泵的輸出端連接所述汽化器的輸入端，所述汽化器的輸出端連接所述氣體控制單元的混合器；
[0009]所述反應器單元包括互相連接的反應器和加熱器，所述反應器的輸入端連接所述混合器的輸出端，所述反應器的輸出端連接所述產物控制和分析單元；
[0010]所述產物控制和分析單元包括氣液分離器和煙氣分析儀，所述氣體分離器的輸入端連接所述反應器的輸出端，其氣體輸出端連接所述煙氣分析儀。
[0011]本實用新型的SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置中，所述氣體控制單元控制包括N2、02、NO、NH3、S02的模擬煙氣的質量流量計控制和加熱保溫，所述氣體混合器放置在保溫箱內，NH3經過流量計控制後直接進入混合器，所有氣體和水再次混合後，進入到反應器內；水蒸氣採用液體控制單元進行控制，液體貯罐中的水通過計量後首先進入汽化器，在汽化器內全部氣化後再進入混合器與氣體原料混合；加熱器將反應器加熱至所需要的反應溫度，在所述反應器內各種模擬煙氣和催化劑發生反應，反應後的氣體經氣液分離器將水與氣體分開，然後氣體進行煙氣分析儀進行分析。因此，能夠對SCR脫硝系統的催化劑活性進行準確的檢測，保障SCR脫硝系統的運行。
[0012]通過本實用新型的SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置，根據活性測試步驟及測試條件可以對催化劑活性進行測試，同時也可以檢測其S02/S03轉化率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]請參閱圖1，圖1是本實用新型提供的SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置的結構示意圖。
[0015]本實用新型提供的SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置，包括氣體控制單元、液體控制單元、反應器單元以及產物控制和分析單元；
[0016]所述氣體控制單元包括氣流量控制系統、預熱器、保溫箱和混合器，所述氣流量控制系統的輸出端連接所述預熱器的輸入端，所述預熱器的輸出端連接所述混合器的輸入端，所述混合器設置在所述保溫箱內，所述混合器的輸出端連接所述反應器單元；
[0017]所述液體控制單元包括液體儲罐、計量泵和汽化器、所述液體儲罐的輸出端連接所述計量泵的輸入端，所述計量泵的輸出端連接所述汽化器的輸入端，所述汽化器的輸出端連接所述氣體控制單元的混合器；
[0018]所述反應器單元包括互相連接的反應器和加熱器，所述反應器的輸入端連接所述混合器的輸出端，所述反應器的輸出端連接所述產物控制和分析單元；
[0019]所述產物控制和分析單元包括氣液分離器和煙氣分析儀，所述氣體分離器的輸入端連接所述反應器的輸出端，其氣體輸出端連接所述煙氣分析儀。
[0020]對所述催化劑樣本進行活性檢測時，可將催化劑切割成50 X 50mm左右的試樣塊，長度可選20-400mm，來進行測試。
[0021]進行活性評價的氣體採用模擬煙氣，煙氣成分包括N2、02、NO、NH3、S02。N2、02、NO、S02經質量流量計控制後進入氣體預熱器，預熱器將混合氣體加熱至一定的溫度，再經過保溫管線，進入到反應器入口的保溫箱內，氣體混合器放置在保溫箱內，NH3經過流量計控制後直接進入混合器，所有氣體和水再次混合後，進入到反應器內。
[0022]計量泵優選採用連續柱塞泵，具有流量連續，控制準確的特點，流量範圍0.01?
9.99ml/min。模擬煙氣中的水蒸氣採用液體控制單元進行控制，液體貯罐中的水通過計量後首先進入汽化器，在汽化器內全部氣化後再進入混合器與氣體原料混合。
[0023]反應器優選為50X50X200_的方形不鏽鋼反應器，加熱器將反應器加熱至所需要的反應溫度；反應器內優選設置有一段高度為200_的恆溫區，催化劑可放置在恆溫區內，以保證溫度的均勻性。同時為了測定催化劑床層內真實反應溫度及溫度分布均勻性，在催化劑床層內插有Φ2χ1的金屬管，用於測量床層軸向溫度分布。
[0024]反應後的氣體經氣液分離器將水與氣體分開，以避免水對煙氣分析儀的影響，然後氣體進行煙氣分析儀進行分析。[0025]所述催化劑活性測試裝置可進一步包括一系統控制單元，所述系統控制單元對所述氣體控制單元、所述液體控制單元、所述反應器單元以及所述產物控制和分析單元進行計算機監控，可將所有操作和檢測儀表進行計算機監控。
[0026]在進行活性測試時，可根據以下步驟進行:
[0027](I)保持室內空氣流通，檢查氣瓶剩餘氣體壓力；
[0028](2)接上實驗臺電源，保證電源供應正常；
[0029](3)檢測裝置的氣密性，檢測合格後方可進行試驗；
[0030](4)根據測試要求進行煙氣各組分濃度及煙氣溫度進行設定；
[0031](5)當活性測試裝置通入煙氣後，首先要進行混合預熱，混合預熱爐的溫度宜設定為200°C，期間對進出口煙氣參數進行測試，當連續兩次測試結果標準偏差小於10%後，可進入正式測試階段；
[0032](6)正式測試時，每隔30min測定一次煙氣參數，至少測定5次，確保相鄰兩次的測量結果相對偏差小於10%。若煙氣參數測量結果偏差較大，則應進行重新調整並穩定，重新進行計時；
[0033](7)當測試結束時，關閉除N2外其餘各煙氣，繼續通入N230min後，可關閉整個測試裝置系統，確保反應器內其他煙氣殘留成分，以及催化劑溫度在100°C以下，否則繼續通入N2。
[0034]前燃煤電廠SCR反應空速的設計值為3000-4000h_l，因此催化劑測試條件擬定的空速為3500h-l。燃煤電廠SCR反應器入口煙氣溫度一般為320?400°C，確定催化劑活性檢測過程中SCR反應器煙氣溫度為350°C。測試催化劑活性時，氨氮比必須大於1，本實驗中的氨氮比為1.1。根據上述方法及測試條件，可對催化劑進行活性常數K值的測試。
[0035]根據活性測試步驟及測試條件可以對催化劑活性進行測試，同時也可以檢測其S02/S03轉化率。
[0036]在S02/S03轉化率測試中，S03的吸收和檢測是個難點，目前廣泛採用的是Cheney和Homolya提出的選擇性冷凝方法，其原理主要是控制煙氣的溫度將S03與水蒸氣啟程的硫酸蒸汽冷凝在所設定的位置。本實用新型也採用該方法進行收集，並根據本套試驗裝置對該方法進行了改進。S02/S03轉化率評價與活性評價相同，但在產物控制和分析單元處有所不同，煙氣經過催化劑床層後，在出口管道上接一個旁路，煙氣經過冷凝管將硫酸蒸汽冷凝，冷凝管出口接吸收瓶，冷凝下來的硫酸蒸汽部分留在冷凝管壁上，部分會流入吸收瓶中。冷凝管和吸收瓶的溫度均保持在70-90°C。採集好的樣品用去離子水收集，並採用分光光度計或離子色譜進行測量。
[0037]對催化劑樣品處理及測試時間需要注意的是:應選取外觀無明顯物理損傷的單元體作為待測樣品，要求截取截面為50X50mm催化劑。切割長度為200mm。在對樣品製備的切割過程中，應注意防止油等有機汙染物的汙染，及其試樣之間的交叉汙染。對於新催化劑，要求樣品各截面光滑平整、無明顯裂紋。對於已使用過的催化劑，測試前應採取壓縮空氣吹掃或其他物理方法以確保被測樣品孔道內無肉眼可見的堵塞。
[0038]開始測試後，應在反應器入口的煙氣條件參數穩定後，方可進入測試計時階段，要求各煙氣濃度參數波動低於5%。要求催化劑活性測試時間應至少在2小時以上。要保證在測試計時期內，煙氣條件及運行工況的相對穩定。測試期間，若煙氣條件發生變化時，應穩定I小時後方可進行數據採集。 [0039]下面以具體實施例說明催化劑的活性測試: [0040]催化劑樣品取自某機組脫硝裝置。由於該催化劑為波紋板式，只能是整個模塊取樣，因此只對B反應器下層的催化劑進行了取樣。該催化劑使用年限已達5年(40200h)，催化劑樣品基本信息下表所示。本次測試按煙氣流動方向，將舊催化劑分成迎風面和背風面兩部分分別進行。作為對比，還進行了新催化劑的測試，即通過對新鮮催化劑與舊催化劑進行對比，以確定運行後催化劑的失活情況。 [0041]催化劑基本信息 [0042]
【權利要求】
1.一種SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置，其特徵在於，包括:氣體控制單元、液體控制單元、反應器單元以及產物控制和分析單元； 所述氣體控制單元包括氣流量控制系統、預熱器、保溫箱和混合器，所述氣流量控制系統的輸出端連接所述預熱器的輸入端，所述預熱器的輸出端連接所述混合器的輸入端，所述混合器設置在所述保溫箱內，所述混合器的輸出端連接所述反應器單元； 所述液體控制單元包括液體儲罐、計量泵和汽化器、所述液體儲罐的輸出端連接所述計量泵的輸入端，所述計量泵的輸出端連接所述汽化器的輸入端，所述汽化器的輸出端連接所述氣體控制單元的混合器； 所述反應器單元包括互相連接的反應器和加熱器，所述反應器的輸入端連接所述混合器的輸出端，所述反應器的輸出端連接所述產物控制和分析單元； 所述產物控制和分析單元包括氣液分離器和煙氣分析儀，所述氣體分離器的輸入端連接所述反應器的輸出端，其氣體輸出端連接所述煙氣分析儀。
2.如權利要求1所述的SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置，其特徵在於，所述計量泵為連續柱塞泵。
3.如權利要求1所述的SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置，其特徵在於，所述反應器為50 X 50 X 200mm的方形不鏽鋼反應器；
4.如權利要求3所述的SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置，其特徵在於，所述反應器內設置有一段高度為200mm的恆溫區，
5.如權利要求1至4任意一項所述的SCR脫硝系統的催化劑活性檢測裝置，其特徵在於，所述催化劑活性測試裝置可進一步包括一系統控制單元，所述系統控制單元對所述氣體控制單元、所述液體控制單元、所述反應器單元以及所述產物控制和分析單元進行計算機監控。
【文檔編號】G01N31/10GK203405452SQ201320465822
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月31日 優先權日:2013年7月31日
【發明者】李德波 申請人:廣東電網公司電力科學研究院