一种等长中型烟气脱硝催化剂性能检测装置及检测方法与流程

本发明涉及一种等长中型烟气脱硝催化剂性能检测装置及检测方法，属于环保技术领域。

背景技术：

“十二五”中前期，由于脱硝改造工程的快速推进与脱硝催化剂供应能力的不足，脱硝催化剂市场出现供不应求的局面，导致脱硝催化剂质量难以有效控制；“十二五”后期，随着脱硝改造工程建设速度的放缓，以及催化剂生产厂家和产能的急剧增长，使得催化剂市场的产能过剩加剧了恶性竞争局面，进而导致了偷工减料、降低标准等质量问题。

由于SCR市场多样化，催化剂质量参差不齐，催化剂存在着多种质量问题，因此通过催化剂的性能检测可有效的控制催化剂的质量，从而有效的保障脱硝工程的质量，进一步能够延长催化剂的寿命，有效的降低脱硝工程运行成本。

催化剂性能检测主要体现在工艺特性检测方面，而催化剂工艺特性中的脱硝效率直接反映SCR反应器对氮氧化物的脱除效果，决定脱硝装置出口氮氧化物是否达标；催化剂的活性是指氨与氮氧化物反映的综合能力，对运行中催化剂的管理和评价有很强的指导意义；SO₂/SO₃转化率直接影响SCR反应器对后续设备的影响。

催化剂性能检测可以有效直观地判断催化剂的实际性能，能对催化剂运行寿命管理，包括催化剂加装备用层、更换或再生等生产计划具有较强的指导意义。催化剂工艺特性检测装置可以对催化剂的脱硝效率、活性、氨逃逸、SO₂/SO₃转化率等进行测试分析，进而确定实际运行过程中的效果。

现在虽然有一些脱硝催化剂性能检测的技术，如公开日为CN2015年10月07日，公开号为CN104965050A的中国中，公开的一种全尺寸烟气脱硝催化剂性能检测装置及检测方法，又如公开日为2016年02月24日，公开号为CN105353071A的中国中，公开的一种脱硝催化剂的性能检测装置，但是这些技术均不能解决现有SCR脱硝催化剂性能检测成本高或无法完整模拟现场实际运行工况的不足。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有SCR脱硝催化剂性能检测成本高或无法完整模拟现场实际运行工况的不足，提供了一种等长中型烟气脱硝催化剂性能检测装置及检测方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该等长中型烟气脱硝催化剂性能检测装置的结构特点在于：包括烟气模拟单元、一级预热单元、蒸汽发生单元、化学分析采样单元、数据分析采集单元、尾气吸收处理单元和二级预热反应单元，所述二级预热反应单元包括四路相互并联的二级预热反应管路，每路二级预热反应管路上均安装有高温气动调节阀、二级预热器和SCR反应器，该高温气动调节阀、二级预热器和SCR反应器沿烟气流动方向依次排列，相邻两路二级预热反应管路各通过一根串联管串联，串联管的一端位于一路二级预热反应管路的末段，串联管的另一端位于另一路二级预热反应管路的高温气动调节阀和二级预热器之间，使得四个SCR反应器之间形成串联结构；所述烟气模拟单元分别与一级预热单元和数据分析采集单元连接，所述数据分析采集单元和尾气吸收处理单元连接，所述一级预热单元和二级预热反应单元连接，所述蒸汽发生单元连接在用于连接一级预热单元和二级预热反应单元的管路上，所述二级预热反应单元和化学分析采样单元连接，所述化学分析采样单元分别与数据分析采集单元和尾气吸收处理单元连接。

作为优选，本发明所述烟气模拟单元包括气体储罐、手动球阀、解压阀、流量计、气动球阀和气体混合罐，所述气体储罐、手动球阀、解压阀、流量计和气动球阀依次连接，所述气体混合罐和一级预热单元连接。

作为优选，本发明所述一级预热单元包括两台一级预热器，将混合后的模拟烟气加热到150-200℃。

作为优选，本发明所述蒸汽发生单元包括蒸汽发生器，按照设定流量供应水分调节烟气湿度，蒸汽与经过一级预热器加热后的烟气混合，从而有效的保证烟气中水分状态，模拟出完整的实际烟气成分。

作为优选，本发明所述SCR反应器包括反应单元体、均匀加热器和五温区对开炉，五温区对开炉通过设置五段均匀加热器从而保证反应单元体内烟气温度稳定，保证反应单元体内的恒温区大于1.5m，从而满足所有催化剂单元体等长检测的要求。

作为优选，本发明所述反应单元体的材质为316L不锈钢，内径为70-80mm，长度为2500mm，从而能够满足6×6孔以下催化剂等长单元模块的检测。

作为优选，本发明所述化学分析采样单元包括化学取样器，以实现每台SCR反应器的单独取样，用于采集逃逸的NH₃和转化的SO₃。

作为优选，本发明所述数据分析采集单元包括烟气分析仪，可自动切换检测SCR反应器进出口的烟气成分，有效降低检测仪表误差。

作为优选，本发明所述尾气吸收处理单元包括反应尾气吸收塔和检测尾气吸收瓶，所述二级预热反应单元和反应尾气吸收塔连接，所述数据分析采集单元和检测尾气吸收瓶连接，所述反应尾气吸收塔用于吸收SCR反应器出口的烟气尾气，所述检测尾气吸收瓶用于吸收数据分析采集单元检测后排放的尾气。

作为优选，本发明所述二级预热单元包括高温气动调节阀、二级预热器，按照一台反应器单独设置，将预热后的完整模拟烟气进一步加热到检测所需烟温(300-450℃)。

一种采用所述的等长中型烟气脱硝催化剂性能检测装置的检测方法，其特点在于：所述检测方法的步骤如下：模拟烟气经预热后进入SCR反应器进行反应，由烟气分析仪对进出口烟气成分进行检测，反应后的烟气和检测后的烟气由反应尾气吸收塔和检测尾气吸收瓶分别吸收；在检测过程中通过化学取样器采集逃逸的氨气；在停止供氨的条件下通过化学取样器采集转化后的SO₃浓度；从而计算出样品对应的脱硝效率、氨逃逸率和SO₂/SO₃转化率；通过设置气动切换阀门和手段切换阀门实现整个反应的集中控制。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：1）通过两级预热有效且稳定控制进入反应器烟气温度，同时通过五段均匀加热器保证反应器单体内的烟气温度恒定，从而有效的降低温度对检测结果的影响；2）通过控制各气体组分流量有效的控制了烟气组分，完整模拟实际运行情况，更真实反映催化剂实际运行性能；3）采用等长中型烟气脱硝催化剂性能检测装置，可完整模拟现场实际运行状况，同时可实现样品串并联切换，可满足多个样品检测；4）用于6×6孔及以下催化剂等长单元模块的检测，可有效降低检测烟气量和尾气处理量，大大降低检测成本，节省模拟烟气费用和尾气处理费用；5）该装置实际操作简单，布置灵活，易于实现，值得推广。

本发明通过搭建一种等长中型烟气脱硝催化剂性能检测装置可实现脱硝催化剂的科学化性能检测，采用“3+1”平行对比配置模式以适应目前火电机组脱硝改造工程的需要，从而有效地控制催化剂的质量；该检测装置能够完整模拟脱硝装置实际运行情况，同时有效的降低检测的成本，能够为脱硝机组运行提供科学准确的检测数据。本发明通过采用配气法来配置模拟烟气，对等长中型烟气脱硝催化剂进行性能检测，采用一套烟气分析仪自动切换检测反应器前后的烟气成分。本发明通过设置气动切换阀门和手段切换阀门可以实现整个反应的集中控制，四个反应器按照串、并联方式布置，可同时检测多个样品，保证样品线速度和面速度与实际完全一致，实现对实际脱硝装置的完整模拟，同时采用小截面样品，有效的减少反应烟气量，进一步降低检测成本。

附图说明

图1是本发明实施例等长中型烟气脱硝催化剂性能检测装置的结构示意图。

图中：烟气模拟单元1、一级预热单元2、二级预热单元3、蒸汽发生单元4、SCR反应单元5、化学分析采样单元6、数据分析采集单元7、尾气吸收处理单元8、气体储罐9、手动球阀10、解压阀11、流量计12、气动球阀13、液氮缓冲罐14、气体混合罐15、一级预热器16、蒸汽发生器17、高温气动调节阀18、二级预热器19、SCR反应器20、化学取样器21、反应尾气吸收塔22、烟气分析仪23、检测尾气吸收瓶24。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，本实施例中的等长中型烟气脱硝催化剂性能检测装置包括烟气模拟单元1、一级预热单元2、蒸汽发生单元4、化学分析采样单元6、数据分析采集单元7、尾气吸收处理单元8和二级预热反应单元。

本实施例中的二级预热反应单元包括四路相互并联的二级预热反应管路，每路二级预热反应管路上均安装有高温气动调节阀18、二级预热器19和SCR反应器20，该高温气动调节阀18、二级预热器19和SCR反应器20沿烟气流动方向依次排列，相邻两路二级预热反应管路各通过一根串联管串联，串联管的一端位于一路二级预热反应管路的末段，串联管的另一端位于另一路二级预热反应管路的高温气动调节阀18和二级预热器19之间，使得四个SCR反应器20之间形成串联结构。

本实施例中的烟气模拟单元1分别与一级预热单元2和数据分析采集单元7连接，数据分析采集单元7和尾气吸收处理单元8连接，一级预热单元2和二级预热反应单元连接，蒸汽发生单元4连接在用于连接一级预热单元2和二级预热反应单元的管路上，二级预热反应单元和化学分析采样单元6连接，化学分析采样单元6分别与数据分析采集单元7和尾气吸收处理单元8连接。

本实施例中的烟气模拟单元1包括气体储罐9、手动球阀10、解压阀11、流量计12、气动球阀13和气体混合罐15，气体储罐9、手动球阀10、解压阀11、流量计12和气动球阀13依次连接，气体混合罐15和一级预热单元2连接。通过调节各气体的流量模拟实际烟气成分，气体流量可控制在0-300L/min，气体储罐9可以包括了氨气储罐、二氧化硫储罐、一氧化氮储罐、氧气储罐、二氧化碳储罐和液氮储罐，液氮储罐与液氮缓冲罐14配合。

本实施例中的一级预热单元2包括两台一级预热器16，将混合后的模拟烟气加热到150-200℃。蒸汽发生单元4包括蒸汽发生器17，按照设定流量供应水分调节烟气湿度，蒸汽与经过一级预热器16加热后的烟气混合，从而有效的保证烟气中水分状态，模拟出完整的实际烟气成分。

本实施例中的SCR反应器20包括反应单元体、均匀加热器和五温区对开炉，五温区对开炉通过设置五段均匀加热器从而保证反应单元体内烟气温度稳定，保证反应单元体内的恒温区大于1.5m，从而满足所有催化剂单元体等长检测的要求。反应单元体的材质为316L不锈钢，内径为70-80mm，长度为2500mm，从而能够满足6×6孔以下催化剂等长单元模块的检测。

本实施例中的化学分析采样单元6包括化学取样器21，以实现每台SCR反应器20的单独取样，用于采集逃逸的NH₃和转化的SO₃。数据分析采集单元7包括烟气分析仪23，可自动切换检测SCR反应器20进出口的烟气成分，有效降低检测仪表误差。

本实施例中的尾气吸收处理单元8包括反应尾气吸收塔22和检测尾气吸收瓶24，二级预热反应单元和反应尾气吸收塔22连接，数据分析采集单元7和检测尾气吸收瓶24连接，反应尾气吸收塔22用于吸收SCR反应器20出口的烟气尾气，检测尾气吸收瓶24用于吸收数据分析采集单元7检测后排放的尾气。

当然，本实施例中的高温气动调节阀18和二级预热器19可以作为二级预热单元3中的一部分，SCR反应器20可以作为SCR反应单元5中的一部分。SCR反应单元5包括SCR反应器20，共设置四台SCR反应器20，按照串并联布置设置，可实现四台SCR反应器20串并联，经二级预热器19加热后的烟气进入SCR反应器20进行反应。

本实施例中的等长中型烟气脱硝催化剂性能检测方法的步骤如下：模拟烟气经预热后进入SCR反应器20进行反应，由烟气分析仪23对进出口烟气成分进行检测，反应后的烟气和检测后的烟气由反应尾气吸收塔22和检测尾气吸收瓶24分别吸收；在检测过程中通过化学取样器21采集逃逸的氨气；在停止供氨的条件下通过化学取样器21采集转化后的SO₃浓度；从而计算出样品对应的脱硝效率、氨逃逸率和SO₂/SO₃转化率；通过设置气动切换阀门和手段切换阀门实现整个反应的集中控制。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。