专利名称：一种scr脱硝催化剂失活情况快速在线诊断方法
技术领域：
本发明涉及一种SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断方法。
技术背景 SCR烟气脱硝是目前NOx控制最为有效、应用最广的技术之一，已成为国际上火电 厂NOx排放控制的主流技术。目前，我国已建或在建的烟气脱硝工程90%以上采用SCR工 艺，基本是采用全套进口或引进SCR关键技术和设备的方法建设，不仅投资及运行成本高， 且存在适应性难题。催化剂是SCR脱硝技术的核心技术设备，也是主要的消耗品之一，需定 期更换。在运行过程中，若催化剂各部分失活速度不一致，则会导致失活速度快的区域脱硝 效率下降，氨逃逸率上升，导致NOx排放浓度升高和氨的二次污染等问题。与国际动力煤相 比，我国煤炭种类复杂、煤质较差，导致失活速度快、有效使用寿命下降等问题，这就需要对 催化剂失活状况进行密切监测。因此，催化剂失活的在线监测是一项非常重要的关键技术， 对保障脱硝设施的健康运行和维护、实现我国烟气脱硝技术的国产化和产业化具有重要的意义。目前催化剂失活情况的监测存在以下几个缺点一是通过取出催化剂模块进行离 线检测，操作复杂，而且模块的提取受锅炉运行的限制，尤其是无SCR反应器旁路时必须等 锅炉停炉后提取；二是通过烟气分析仪直接测定催化剂层上方和下方NOx浓度，然后根据 NOx浓度变化情况来确定脱硝效率，该方法只能反映整层催化剂的工作性能情况，无法给出 流经催化剂床层的烟气流动轨迹，也不能反映出催化剂床层各区域催化剂的失活情况。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种SCR脱硝催化剂失活情况快速在 线诊断方法。SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断方法包括以下步骤1)通过开设在SCR脱硝反应器壁面上的催化剂床层上游烟气测孔，利用SCR脱硝 催化剂失活情况快速在线诊断装置的SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的 示踪气体注入管路将示踪气体钢瓶中的示踪气体注入到催化剂床层的上方，示踪气体流量 通过流量计控制；同时，利用SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样 管路将烟气抽取，通过第一烟气采样管路送至烟气分析仪，测量催化剂床层上方示踪气体 加入位置处的NOx含量、O2含量、烟气温度和烟气压力数据；SCR脱硝催化剂失活情况快速 在线诊断系统探枪的烟气取样管路和示踪气体注入管路末端伸入SCR脱硝反应器的距离 和角度通过SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪上的烟气取样管路刻度、示踪 气体注入管路刻度和取样管末端位置指示标记确定；SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊 断系统探枪的示踪气体注入管路与示踪气体供应管路连接，SCR脱硝催化剂失活情况快速 在线诊断系统探枪的烟气取样管路与第一烟气采样管路连接；2)在催化剂床层的下方通过SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样管路将烟气抽取，通过第二烟气采样管路送至烟气分析仪，监测、确定示踪气体的 流出位置；同时，测量催化剂床层下方示踪气体流经位置处的NOx含量、O2含量、烟气温度 和烟气压力数据；SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样管路和示踪 气体注入管路末端伸入SCR脱硝反应器的距离和角度通过SCR脱硝催化剂失活情况快速在 线诊断系统探枪上的烟气取样管路刻度、示踪气体注入管路刻度和取样管末端位置指示标 记确定；SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样管路与第二烟气采样 管路连接；3)通过催化剂床层上游烟气测孔和催化剂床层下游烟气测孔，在SCR脱硝反应器的宽度范围内每隔SCR脱硝反应器宽度1/100-1/20的距离重复进行步骤1)和步骤2)的 操作，得到示踪气体在催化剂床层上游烟气测孔和催化剂床层下游烟气测孔之间空间范围 内的示踪气体流动轨迹和NOx含量变化情况；4)依据NOx含量变化情况得出脱硝效率，结合示踪气体流动轨迹间接得到烟气流 动路径，得到催化剂床层各区域催化剂的脱硝性能脱硝效率高于或接近设计脱硝效率，则 表明该区域催化剂性能良好；脱硝效率若远低于设计脱硝效率，则表明该区域催化剂失活 比较严重。所述的SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断装置包括示踪气体钢瓶、流量计、 示踪气体供应管路、第一烟气采样管路、第二烟气采样管路、烟气分析仪、SCR脱硝催化剂 失活情况快速在线诊断系统探枪，SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪包括取 样管末端位置指示标记、取样管管固定装置、烟气取样管路刻度、烟气取样管路、示踪气体 注入管路刻度、示踪气体注入管路；示踪气体钢瓶与流量计、示踪气体供应管路、SCR脱硝 催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的示踪气体注入管路依次连接；烟气分析仪分别通 过第一烟气采样管路、第二烟气采样管路与SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探 枪的烟气取样管路依次连接；烟气取样管路和示踪气体注入管路通过取样管管固定装置固 定，烟气取样管路末端设有取样管末端位置指示标记，烟气取样管路上有烟气取样管路刻 度，示踪气体注入管路上有示踪气体注入管路刻度，烟气取样管路的气体出口端和示踪气 体注入管路的气体进口端呈180度角相背布置。所述的示踪气体为CO或CH4。本发明具有如下的有益效果可实现对烟气流动路线的定位，可对燃煤锅炉、燃气 锅炉、燃油锅炉和生物质锅炉的SCR烟气脱硝设备催化剂失活情况进行在线测量，系统简 单，操作方便，有很好的环保效益。
图1是SCR脱硝反应器侧视图；图2是SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统图；图3是SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪；图中锅炉1、省煤器2、SCR脱硝反应器连接烟道3、整流装置4、催化剂床层上游 烟气测孔5、催化剂床层6、催化剂床层下游烟气测孔7、SCR脱硝反应器8、SCR脱硝反应器 出口烟道9、空气预热器10、风机11、示踪气体钢瓶12、流量计13、示踪气体供应管路14、第 一烟气采样管路15、第二烟气采样管路16、烟气分析仪17、取样管末端位置指示标记18、取 样管管固定装置19、烟气取样管路刻度20、烟气取样管路21、示踪气体注入管路刻度22、示踪气体注入管路23。
具体实施例方式如图所示，SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断方法包括以下步骤 1)通过开设在SCR脱硝反应器壁面上的催化剂床层上游烟气测孔5，将SCR脱硝 催化剂失活情况快速在线诊断系统的SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪放 入SCR脱硝反应器8内部，利用SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的示踪气 体注入管路23将示踪气体钢瓶12中的示踪气体经由示踪气体供应管路14注入到催化剂 床层6的上方，示踪气体流量通过流量计13控制；同时，利用SCR脱硝催化剂失活情况快速 在线诊断系统探枪的烟气取样管路21将烟气抽取，通过第一烟气采样管路15送至烟气分 析仪17，测量催化剂床层6上方示踪气体加入位置处的NOx含量、O2含量、烟气温度和烟气 压力数据；SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样管路21和示踪气体 注入管路23末端伸入SCR脱硝反应器8的距离和角度通过SCR脱硝催化剂失活情况快速 在线诊断系统探枪上的烟气取样管路刻度20、示踪气体注入管路刻度22和取样管末端位 置指示标记18确定；SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的示踪气体注入管路 23与示踪气体供应管路14连接，SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取 样管路21与第一烟气采样管路15连接；2)在催化剂床层6的下方通过SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的 烟气取样管路21将烟气抽取，通过第二烟气采样管路16送至烟气分析仪17，监测、确定示 踪气体的流出位置；同时，测量催化剂床层6下方示踪气体流经位置处的NOx含量、O2含量、 烟气温度和烟气压力数据；SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样管 路21和示踪气体注入管路23末端伸入SCR脱硝反应器8的距离和角度通过SCR脱硝催化 剂失活情况快速在线诊断系统探枪上的烟气取样管路刻度20、示踪气体注入管路刻度22 和取样管末端位置指示标记18确定；SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟 气取样管路21与第二烟气采样管路16连接；3)通过催化剂床层上游烟气测孔5和催化剂床层下游烟气测孔7，在SCR脱硝反 应器8的宽度范围内每隔SCR脱硝反应器8宽度1/100-1/20的距离重复进行步骤1)和步 骤2)的操作，得到示踪气体在催化剂床层上游烟气测孔5和催化剂床层下游烟气测孔7之 间空间范围内的示踪气体流动轨迹和NOx含量变化情况；4)依据NOx含量变化情况得出脱硝效率，结合示踪气体流动轨迹间接得到烟气流 动路径，得到催化剂床层6各区域催化剂的脱硝性能脱硝效率高于或接近设计脱硝效率， 则表明该区域催化剂性能良好；脱硝效率若远低于设计脱硝效率，则表明该区域催化剂失 活比较严重。所述的SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断装置包括示踪气体钢瓶12、流量计 13、示踪气体供应管路14、第一烟气采样管路15、第二烟气采样管路16、烟气分析仪17、SCR 脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪，SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统 探枪包括取样管末端位置指示标记18、取样管管固定装置19、烟气取样管路刻度20、烟气 取样管路21、示踪气体注入管路刻度22、示踪气体注入管路23 ；示踪气体钢瓶12与流量计 13、示踪气体供应管路14、SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的示踪气体注入管路23依次连接；烟气分析仪17分别通过第一烟气采样管路15、第二烟气采样管路16与SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样管路21依次连接；烟气取样 管路21和示踪气体注入管路23通过取样管管固定装置19固定，烟气取样管路21末端设 有取样管末端位置指示标记18，烟气取样管路21上有烟气取样管路刻度20，示踪气体注入 管路23上有示踪气体注入管路刻度22，烟气取样管路21的气体出口端和示踪气体注入管 路23的气体进口端呈180度角相背布置。所述的示踪气体为CO或CH4。
权利要求
一种SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断方法，其特征在于包括以下步骤1)通过开设在SCR脱硝反应器壁面上的催化剂床层上游烟气测孔(5)，利用SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统的SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的示踪气体注入管路(23)将示踪气体钢瓶(12)中的示踪气体注入到催化剂床层(6)的上方，示踪气体流量通过流量计(13)控制；同时，利用SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样管路(21)将烟气抽取，通过第一烟气采样管路(15)送至烟气分析仪(17)，测量催化剂床层(6)上方示踪气体加入位置处的NOx含量、O2含量、烟气温度和烟气压力数据；SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样管路(21)和示踪气体注入管路(23)末端伸入SCR脱硝反应器(8)的距离和角度通过SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪上的烟气取样管路刻度(20)、示踪气体注入管路刻度(22)和取样管末端位置指示标记(18)确定；SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的示踪气体注入管路(23)与示踪气体供应管路(14)连接，SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样管路(21)与第一烟气采样管路(15)连接；2)在催化剂床层(6)的下方通过SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样管路(21)将烟气抽取，通过第二烟气采样管路(16)送至烟气分析仪(17)，监测、确定示踪气体的流出位置；同时，测量催化剂床层(6)下方示踪气体流经位置处的NOx含量、O2含量、烟气温度和烟气压力数据；SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样管路(21)和示踪气体注入管路(23)末端伸入SCR脱硝反应器(8)的距离和角度通过SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪上的烟气取样管路刻度(20)、示踪气体注入管路刻度(22)和取样管末端位置指示标记(18)确定；SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的烟气取样管路(21)与第二烟气采样管路(16)连接；3)通过催化剂床层上游烟气测孔(5)和催化剂床层下游烟气测孔(7)，在SCR脱硝反应器(8)的宽度范围内每隔SCR脱硝反应器(8)宽度1/100-1/20的距离重复进行步骤1)和步骤2)的操作，得到示踪气体在催化剂床层上游烟气测孔(5)和催化剂床层下游烟气测孔(7)之间空间范围内的示踪气体流动轨迹和NOx含量变化情况；4)依据NOx含量变化情况得出脱硝效率，结合示踪气体流动轨迹间接得到烟气流动路径，得到催化剂床层(6)各区域催化剂的脱硝性能脱硝效率高于或接近设计脱硝效率，则表明该区域催化剂性能良好；脱硝效率若远低于设计脱硝效率，则表明该区域催化剂失活比较严重。
2.如权利要求1所述的一种SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断方法，其特征在于 所述的SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断装置包括示踪气体钢瓶(12)、流量计(13)、 示踪气体供应管路(14)、第一烟气采样管路(15)、第二烟气采样管路(16)、烟气分析仪 (17)、SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪，SCR脱硝催化剂失活情况快速在线 诊断系统探枪包括取样管末端位置指示标记(18)、取样管管固定装置(19)、烟气取样管路 刻度(20)、烟气取样管路(21)、示踪气体注入管路刻度(22)、示踪气体注入管路(23)；示踪 气体钢瓶(12)与流量计(13)、示踪气体供应管路(14)、SCR脱硝催化剂失活情况快速在线 诊断系统探枪的示踪气体注入管路(23)依次连接；烟气分析仪(17)分别通过第一烟气采 样管路(15)、第二烟气采样管路(16)与SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断系统探枪的 烟气取样管路(21)依次连接；烟气取样管路(21)和示踪气体注入管路(23)通过取样管管固定装置(19)固定，烟气取样管路(21)末端设有取样管末端位置指示标记(18)，烟气取样 管路(21)上有烟气取样管路刻度(20)，示踪气体注入管路(23)上有示踪气体注入管路刻 度(22)，烟气取样管路(21)的气体出口端和示踪气体注入管路(23)的气体进口端呈180 度角相背布置。
3.如权利要求1所述的一种SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断方法，其特征在于 所述的示踪气体为CO或CH4。
全文摘要
本发明公开了一种SCR脱硝催化剂失活情况快速在线诊断方法。在待测试催化剂床层上方和下方的SCR脱硝反应器壁面上开设测试孔，通过测试孔在催化剂床层上方加入示踪气体，在催化剂床层下方监测示踪气体的流出位置，得到示踪气体流经催化剂床层的路线，间接确定烟气的流动轨迹；同时，测量催化剂床层上方示踪气体注入位置和下方对应的示踪气体流出位置处的NOx浓度、O2浓度、烟气温度和烟气压力，计算出NOx脱除效率以判断催化剂床层各区域的失活情况，进而确定由堵塞、中毒等引起的失活催化剂的位置，为催化剂的运行管理和维护提供有益参考。本发明可对燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉和生物质锅炉等的SCR烟气脱硝设备催化剂失活情况进行在线测量，操作方便，有很好的环保效益。
文档编号G01N31/10GK101846663SQ20101018587
公开日2010年9月29日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者余春江, 倪明江, 吴卫红, 周劲松, 岑可法, 张涌新, 方梦祥, 施正伦, 李明波, 王勤辉, 王树荣, 程乐鸣, 骆仲泱, 高翔 申请人:浙江大学