CN104360007A - 一种新型scr催化剂测试装置 - Google Patents

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刘怀平
陈学功
尹海滨
罗小根
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Abstract

本发明提供一种新型SCR催化剂测试装置，包括多气瓶组，阀门，动态配气仪，SCR反应器，程序升温控制仪，吸收NH3的磷酸瓶，NOx分析仪，控制流量软件，气体回收罐。多气瓶组通过阀门与动态配气仪相连，动态配气仪一端与计算机相连，另一端与SCR反应器相连，将不同浓度烟气送至SCR反应器里的催化剂层，SCR反应器则由程序升温控制仪来控制加热温度，其后连有吸收NH3的磷酸瓶，磷酸瓶则与NOx分析仪及气体回收罐相连。本测试装置结构流程简单，操作方便，可连续测试不同温度条件、不同NH3/NO比及不同O2含量条件下SCR催化剂的脱硝效率，可通过控制流量软件方便快速地控制不同气体的流量。

Description

一种新型SCR催化剂测试装置
技术领域
本发明涉及一种新型SCR催化剂测试装置，可连续测试不同温度条件、不同NH3/NO比及不同O2含量条件下SCR催化剂的脱硝效率。
 
背景技术
NOx作为大气污染物之一，主要是形成酸雨、光化学烟雾、以及破坏臭氧层等，此外NOX对人体的呼吸系统及神经中枢也有较严重的危害，这已经成为一个日益严重的全球性问题。因此氮氧化物的减排任务非常紧迫。
选择性催化还原反应（SCR）法是目前烟气脱硝中用得最多的，其技术是在NH3和催化剂的作用下，将NO和NO2转化成无害的N2 和H2O，SCR技术可达到很高的NOx脱硝率（85~95％），烟气NOx排放水平可降低到100-200mg/Nm3。SCR技术由于巨大的削减潜力、无反应副产物生成等优点，被认为是最彻底的NOx减排技术，其关键技术是催化剂，如何测试催化剂性能就成了一个十分重要的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种新型SCR催化剂测试装置，结构流程简单，操作方便，可连续测试不同温度条件、不同NH3/NO比及不同O2含量条件下SCR催化剂的脱硝效率。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案：包括多气瓶组，阀门，动态配气仪，SCR反应器，程序升温控制仪，吸收NH3的磷酸瓶，NOx分析仪，控制流量软件，气体回收罐。多气瓶组通过阀门与动态配气仪相连，动态配气仪一端与计算机相连，另一端与SCR反应器相连，将不同浓度烟气送至SCR反应器里的催化剂层，SCR反应器则由程序升温控制仪来控制加热温度，其后连有吸收NH3的磷酸瓶，磷酸瓶则与NOx分析仪及气体回收罐相连。
多气瓶组由NO/N2、O2/N2、NH3/N2、N2四种气瓶组成，其作用是模拟窑炉烟气成分并提供还原剂NH3，N2作为平衡气体。
动态配气仪包括4台CS200型质量流量控制器、4个阀门、不锈钢混气罐和热电偶温度显示器，4台CS200型质量流量控制器一端通过4个阀门分别与NO/N2、O2/N2、NH3/N2、N2四种气瓶相连，另一端通过4个阀门与不锈钢混气罐相连。4台质量流量控制器又与计算机相连，并通过计算机上的软件来控制其流量的大小，因此可通过流量控制软件来调节不同的NH3/N2比或不同O2含量。
SCR反应器是由立式管式炉、石英反应器、催化剂和热电偶组成，立式管式炉用来给催化剂及反应烟气进行加热，石英反应器主要是用来放置催化剂，热电偶一端插入催化剂中，另一端与动态配气仪上的热电偶温度显示器相连，催化剂的温度可在动态配气仪上显示出来。立式管式炉的加热温度是由程序升温仪来控制，因此，可通过程序升温仪来设置一个程序温度，根据热电偶测出来的温度及此时NOx分析仪上的NOx浓度就能得出不同温度条件下催化剂的脱硝效率。
吸收NH3的磷酸瓶，主要用于吸收未反应完全的NH3，防止残余的NH3进入到NOx分析仪中导致腐蚀仪器。
NOx分析仪用来分析反应前后NO和NO2的浓度，并且在NOx分析仪的气体入口处加了一张过滤纸，防止灰尘等物质进入仪器中。
回收罐用来回收经过SCR脱硝反应后的剩余的气体，避免剩余的有毒气体直接排放到大气中。
工作时，打开NOx分析仪电源开关，让仪器进行预热30min；打开动态配气仪电源开关；打开计算机上的流量控制软件，将事先计算好的每种气体的流量数值输入软件相应位置；打开多气瓶组后的阀门及动态配气仪上的阀门；稳定一段时间后，记录NOx分析仪上的NOx的浓度C0；稳定一时间后，关闭动态配气仪上的所有阀门，将一定体积的催化剂装入石英反应器中；通过程序升温控制仪设置好升温程序；打开动态配气仪上的四个阀门；此时，催化反应开始进行，记录动态配气仪上热电偶温度显示器的温度及对应的NOx分析仪上的NOx浓度Ct，则温度为t时催化剂的脱硝率公式为：
Wt%=(C0 - Ct) / C0 * 100%
（C0表示没有催化剂条件下初始的NOx浓度，Ct表示反应温度为t时的NOx浓度）
因此，随着温度的变化，对应的催化剂的脱硝率同理也均能计算出来。并且通过计算机上的流量控制软件可调节NH3/N2，NO/N2 或O2/N2的流量，从而可实现在不同NH3/NO比及O2含量条件下的催化剂的脱硝率测试。
本发明的有益效果：
（1）可连续测试不同温度条件下SCR催化剂的脱硝率；
（2）可测试不同NH3/NO比和不同O2含量条件下催化剂的脱硝率；
（3）可通过控制流量软件方便快速地控制不同气体的流量；
（4）通过将热电偶插入催化剂中可以及时精确地反应催化剂当时的反应温度；
（5）结构流程简单，操作方便。
附图说明
图1为一种新型SCR催化剂测试装置的示意图。
图中，1-1为N2气瓶，1-2为O2/N2气瓶，1-3为NO/N2气瓶，1-4为NH3/N2气瓶，2为阀门，3-1为CS200型质量流量控制器，3-2为不锈钢混气罐，3-3为热电偶温度显示器，4-1为立式管式炉，4-2为石英反应器，4-3为催化剂，4-4为热电偶，5为程序升温控制仪，6为吸收NH3的磷酸瓶，7为NOx分析仪，8为气体回收罐，9为计算机。
具体实施方案
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本实施例提供一种新型SCR催化剂测试装置，包括多气瓶组1，阀门2，动态配气仪3，SCR反应器4，程序升温控制仪5，吸收NH3的磷酸瓶6，NOx分析仪7，气体回收罐8，计算机9。多气瓶组1通过阀门2与动态配气仪3相连，动态配气仪3一端与计算机9相连，另一端与SCR反应器4相连，将不同浓度烟气送至SCR反应器4里的催化剂4-3层，SCR反应器4则由程序升温控制仪5来控制加热温度，其后连有吸收NH3的磷酸瓶6，磷酸瓶6则与NOx分析仪7及气体回收罐8相连。
多气瓶组1由N2气瓶1-1，O2/N2气瓶1-2，NO/N2气瓶1-3，NH3/N2气瓶1-4四种气瓶组成，其作用是模拟窑炉烟气成分并提供还原剂NH3，N2作为平衡气体。
动态配气仪3包括4台CS200型质量流量控制器3-1、4个阀门2、不锈钢混气罐3-2和热电偶温度显示器3-3，4台CS200型质量流量控制器3-1一端通过4个阀门2分别与N2气瓶1-1，O2/N2气瓶1-2，NO/N2气瓶1-3，NH3/N2气瓶1-4四种气瓶相连，另一端通过4个阀门2与不锈钢混气罐3-2相连。4台质量流量控制器3-1又与计算机8相连，并通过计算机8上的软件来控制其流量的大小，因此可通过流量控制软件来调节不同的NH3/N2比或不同O2含量。
SCR反应器4是由立式管式炉4-1、石英反应器4-2、催化剂4-3和热电偶4-4组成，立式管式炉4-1用来给催化剂4-3及反应烟气进行加热，石英反应器4-2主要是用来放置催化剂4-3，热电偶4-4一端插入催化剂4-3中，另一端与动态配气仪3上的热电偶温度显示器3-3相连，催化剂4-3的温度可在动态配气仪3上显示出来。立式管式炉4-1的加热温度是由程序升温仪5来控制，因此，可通过程序升温仪5来设置一个程序温度，根据热电偶4-4测出来的温度及此时NOx分析仪上7的NOx浓度就能得出不同温度条件下催化剂的脱硝效率。
吸收NH3的磷酸瓶6，主要用于吸收未反应完全的NH3，防止残余的NH3进入到NOx分析仪中导致腐蚀仪器。
NOx分析仪7用来分析反应前后NO和NO2的浓度，并且在NOx分析仪7的气体入口处加了一张过滤纸，防止灰尘等物质进入仪器中。
气体回收罐8用来回收经过SCR脱硝反应器4后的剩余的气体，避免剩余的有毒气体直接排放到大气中。
工作时，打开NOx分析仪7电源开关，让仪器进行预热30min；打开动态配气仪3电源开关；打开计算机8上的流量控制软件，将事先计算好的每种气体的流量数值输入软件相应位置；打开多气瓶组1后的阀门2及动态配气仪3上的阀门2；稳定一段时间后，记录NOx分析仪7上的NOx的浓度C0；稳定一时间后，关闭动态配气仪3上的所有阀门，将一定体积的催化剂4-3装入石英反应器4-2中；通过程序升温控制仪5设置好升温程序；打开动态配气仪3上的四个阀门2；此时，催化反应开始进行，记录动态配气仪3上热电偶温度显示器3-3的温度及对应的NOx分析仪7上的NOx浓度Ct，则温度为t时催化剂的脱硝率公式为：
Wt%=(C0 - Ct) / C0 * 100%
（C0表示没有催化剂条件下初始的NOx浓度，Ct表示反应温度为t时的NOx浓度）。
因此，随着温度的变化，对应的催化剂的脱硝率同理也均能计算出来。并且通过计算机8上的流量控制软件可调节NH3/N2，NO/N2 或O2/N2的流量，从而可实现在不同NH3/NO比及O2含量条件下的催化剂的脱硝率测试。

Claims (3)

1.一种新型SCR催化剂测试装置，其特征在于：包括多气瓶组，阀门，动态配气仪，SCR反应器，程序升温控制仪，吸收NH3的磷酸瓶，NOx分析仪，控制流量软件，气体回收罐；多气瓶组通过阀门与动态配气仪相连，动态配气仪一端与计算机相连，另一端与SCR反应器相连，将不同浓度烟气送至SCR反应器里的催化剂层，SCR反应器则由程序升温控制仪来控制加热温度，其后连有吸收NH3的磷酸瓶，磷酸瓶则与NOx分析仪及气体回收罐相连。
2.根据权利要求1所述一种新型SCR催化剂测试装置，其特征在于：上述多气瓶组由NO/N2、O2/N2、NH3/N2、N2四种气瓶组成，其作用是模拟窑炉烟气成分并提供还原剂NH3，N2作为平衡气体。
3.根据权利要求1所述一种新型SCR催化剂测试装置，其特征在于：上述SCR反应器是由立式管式炉、石英反应器、催化剂和热电偶组成，立式管式炉用来给催化剂及反应烟气进行加热，石英反应器主要是用来放置催化剂，热电偶一端插入催化剂中，另一端与动态配气仪上的热电偶温度显示器相连。
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