CN106984187A - 一种长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置,包括配气系统、反应器系统以及烟气分析系统,配气系统连接至反应器系统的入口,烟气分析系统分别连接至反应器系统的入口和出口。一种长小试烟气脱硝催化剂性能检测方法,包括:生成包含有氨气、二氧化硫、三氧化硫、一氧化氮、氮气、空气以及水蒸汽的模拟烟气进行反应;检测反应前后模拟烟气的NOx浓度C1、C2,计算出催化剂试样的脱硝效率:η=(C1‑C2/C1)×100。本发明能够满足在催化剂单元体全长度下,催化剂活性、SO2/SO3转化率、脱硝效率、压降等工艺参数的测试,具有小试反应器耗气量小、时间短等特点,提高测试的准确性,大大降低试验成本,减少测试时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置及检测方法。
背景技术
脱硝催化剂是SCR法烟气脱硝装置的核心部分,在流场满足设计条件的情况下,脱硝系统的各项性能指标能不能满足设计要求,完全取决于催化剂。近年来,新催化剂的研发多采用微型测试实验台或者小试测试实验台,但由于测试台架本身的局限性,一般可装样块长度不足300mm,未能保留催化剂单元体原长度,测试结果准确性不高,脱硝效率、氧化率、压降等参数很难测量,只能满足催化剂研发的定量测试。
催化剂化学寿命通常为16000~24000h,在化学寿命期满后需要对失效(或称失活)的催化剂进行更换或再生,以保证脱硝装置的性能,而催化剂再生方案的研究是一个个性化、定制性的过程,需要针对具体项目催化剂失活的原因进行。在验证再生药剂和再生工艺的效果时,催化剂性能检测试验台必不可少。由于再生试样数量的限制,以及针对催化剂全尺寸单元体的中试台试验成本较高,再生研发过程中需借助小试装置进行。而传统催化剂检测小试装置多采用固定烟气条件,工况参数可调范围小,与真实工况差距较大,无法满足催化剂再生研发的需要。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置,包括用于产生模拟烟气的配气系统、用于盛装催化剂试样的反应器系统、用于检测并计算催化剂试样脱硝效率的烟气分析系统,所述的配气系统连接至所述的反应器系统的入口,所述的烟气分析系统分别连接至所述的反应器系统的入口和出口。
优选地,所述的反应器系统包括第一级反应器、第二级反应器以及第三级反应器,所述的第一级反应器、第二级反应器以及第三级反应器依次串联连接,催化剂试样盛装在所述的第一级反应器、第二级反应器以及第三级反应器中的至少一个中。
进一步优选地,所述的第一级反应器、第二级反应器以及第三级反应器能够盛装:截面小于50×50mm、全长度0-1300mm的催化剂试样。
优选地,所述的配气系统包括氨气气源、二氧化硫气源、三氧化硫气源、一氧化氮气源、氮气气源、空气气源以及水蒸汽气源中的至少一种。
进一步优选地,所述的检测装置还包括加热部件,所述的氮气气源、空气气源、水蒸汽气源连接至所述的加热部件的入口,所述的加热部件的出口连接至所述的反应器系统的入口。
进一步优选地,所述的检测装置还包括换热部件,所述的氮气气源、空气气源连接至所述的换热部件的入口,所述的换热部件的出口连接至所述的加热部件的入口。
进一步优选地,所述的换热部件的入口包括冷端入口和热端入口,所述的换热部件的出口包括冷端出口和热端出口,所述的氮气气源、空气气源连接至所述的换热部件的冷端入口,所述的换热部件的冷端出口连接至所述的加热部件的入口;所述的反应器系统的出口连接至所述的加热部件的热端入口。
进一步优选地,所述的检测装置还包括用于去除模拟烟气中有害成分的烟气吸收系统。
进一步优选地,所述的氨气气源、二氧化硫气源、一氧化氮气源、氮气气源、空气气源分别包括有用于进行气体流量调节的质量流量控制器。
进一步优选地,所述的氨气气源的气体流量调节范围为0-200ml/min,二氧化硫气源的气体流量调节范围为0-2000ml/min,一氧化氮气源的气体流量调节范围为0-200ml/min,氮气气源的气体流量调节范围为0-300ml/min,空气气源的气体流量调节范围为0-150ml/min。
本发明的另一个目的是提供一种长小试烟气脱硝催化剂性能检测方法。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种长小试烟气脱硝催化剂性能检测方法,包括:生成包含有氨气、二氧化硫、三氧化硫、一氧化氮、氮气、空气以及水蒸汽中至少一种的模拟烟气;将模拟烟气通入盛装有催化剂试样的反应器系统中进行反应;检测流入所述的反应器系统前模拟烟气的NOx浓度C1、流出所述的反应器系统后模拟烟气的NOx浓度C2,计算出催化剂试样的脱硝效率:η=(C1-C2/C1)×100。
优选地,所述的氮气、空气以及水蒸汽加热至150-450℃后通入所述的反应器系统。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点和效果:
本发明能够满足在催化剂单元体全长度下,催化剂活性、SO2/SO3转化率、脱硝效率、压降等工艺参数的测试,同时具有小试反应器耗气量小、时间短等特点,既可以提高测试的准确性,又可以大大降低试验成本,减少测试时间。
该装置的研究和使用既对新催化剂的研发,又对催化剂再生方案研究过程中药剂的筛选、工艺参数的优化具有重要意义。
附图说明
附图1为本实施例的示意图。
其中:10、氨气气源;11、二氧化硫气源;12、三氧化硫气源;13、一氧化氮气源;14、氮气气源;15、空气气源;160、除盐水储罐;161、蒸汽加热炉;2、主加热器;3、换热器;4、烟气吸收系统;50、第一级反应器;51、第二级反应器;52、第三级反应器。
具体实施方式
下面结合附图及实施案例对本发明作进一步描述:
如图1所示的一种长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置,包括用于产生模拟烟气的配气系统、用于盛装催化剂试样的反应器系统、用于检测并计算催化剂试样脱硝效率的烟气分析系统,配气系统连接至反应器系统的入口,烟气分析系统分别连接至反应器系统的入口和出口。
在本实施例中:配气系统包括氨气气源10、二氧化硫气源11、三氧化硫气源12、一氧化氮气源13、氮气气源14、空气气源15以及水蒸汽气源。其中:
氨气气源10包括氨气储气罐、用于进行氨气流量调节的氨气质量流量控制器;二氧化硫气源11包括二氧化硫储气罐、用于进行二氧化硫流量调节的二氧化硫质量流量控制器;三氧化硫气源12包括三氧化硫发生器;一氧化氮气源13包括一氧化氮储气罐、用于进行一氧化氮流量调节的一氧化氮质量流量控制器;氮气气源14包括氮气储气罐、用于进行氮气流量调节的氮气质量流量控制器;空气气源15包括空气储气罐、用于进行空气流量调节的空气质量流量控制器;水蒸汽气源包括除盐水储罐160、用于将除盐水加热至水水蒸汽的蒸汽加热炉161、除盐水罐、蠕动泵、计量秤等,除盐水储罐160出口与蠕动泵的入口相连接,蠕动泵的出口与蒸汽加热炉161的入口相连接。根据需要上述各气源还可以采用不锈钢管路、减压阀、过滤器等。
检测装置还包括加热部件,加热部件包括主加热器2,还可以设置控温仪表进行温度控制,氮气气源14、空气气源15、水蒸汽气源的蒸汽加热炉161的出口连接至主加热器2的入口,主加热器2的出口连接至反应器系统的入口。
检测装置还包括换热部件,换热部件包括换热器3,
换热器3的入口包括冷端入口和热端入口,换热器3的出口包括冷端出口和热端出口,氮气气源14、空气气源15连接至换热器3的冷端入口,换热器3的冷端出口连接至主加热器2的入口;反应器系统的出口连接至换热器3的热端入口,换热器3的热端出口连接至用于去除模拟烟气中有害成分的烟气吸收系统4,烟气吸收系统4用于将烟气中的氨气、二氧化硫和三氧化硫除去,如通过碱洗喷淋方法等。氮气和空气经过换热器3时,反应器系统中反应后的烟气将温度传递给氮气和空气,使得氮气和空气进行初步升温,温度可达到200-250℃,降低了烟气加热的能耗,同时也使排放到烟气吸收系统4的尾气温度得到有效降低。
在本实施例中:换热器3采用管壳式对流换热器,其冷端入口和冷端出口、热端入口和热端出口均含压力表和热电偶,可实时监测换热器3内差压、堵塞情况以及换热效果,同时换热器3烟气侧含有喷淋冲洗装置,可在线清洗烟气侧流通管道。
反应器系统包括第一级反应器50、第二级反应器51以及第三级反应器52,第一级反应器50、第二级反应器51以及第三级反应器52依次串联连接,在本实施例中:第一级反应器50、第二级反应器51以及第三级反应器52上下依次设置,形成S型布置,可同时最多模拟三层催化剂布置的现场反应器的运行工况。配气系统连接至第一级反应器50的入口,第三级反应器52的出口连接至换热器3的热端入口。
以下具体阐述下本检测装置的检测过程:
(1)、生成模拟烟气:
按照烟气成分调节所需氨气、二氧化硫、一氧化氮、氮气、空气的流量,氨气流量调节范围为0-200ml/min,二氧化硫流量调节范围为0-2000ml/min,一氧化氮流量调节范围为0-200ml/min,氮气流量调节范围为0-300ml/min,空气流量调节范围为0-150ml/min;通过三氧化硫发生器产生三氧化硫;通过蒸汽加热炉161将除盐水加热至水蒸汽,氮气、空气经换热器3换热后与水蒸汽经主加热器2加热至150-450℃,所有气体在进入反应器系统前混合;
(2)、将全长度0-1300mm,截面50×50mm的催化剂试样(蜂窝催化剂6孔×6孔,板式6片)放置在第一级反应器50、第二级反应器51以及第三级反应器52中的至少一个中,对放置有催化剂试样的反应器升温至所需温度后与通入模拟烟气进行反应;
(3)、烟气分析系统检测流入反应器系统前模拟烟气的NOx浓度C1(mg/m3)、流出反应器系统后模拟烟气的NOx浓度C2(mg/m3),计算出催化剂试样的脱硝效率:η=(C1-C2/C1)×100。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置,其特征在于:包括用于产生模拟烟气的配气系统、用于盛装催化剂试样的反应器系统、用于检测并计算催化剂试样脱硝效率的烟气分析系统,所述的配气系统连接至所述的反应器系统的入口,所述的烟气分析系统分别连接至所述的反应器系统的入口和出口。
2.根据权利要求1所述的长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置,其特征在于:所述的反应器系统包括第一级反应器、第二级反应器以及第三级反应器,所述的第一级反应器、第二级反应器以及第三级反应器依次串联连接,催化剂试样盛装在所述的第一级反应器、第二级反应器以及第三级反应器中的至少一个中。
3.根据权利要求2所述的长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置,其特征在于:所述的第一级反应器、第二级反应器以及第三级反应器能够盛装:截面小于50×50mm、全长度0-1300mm的催化剂试样。
4.根据权利要求1所述的长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置,其特征在于:所述的配气系统包括氨气气源、二氧化硫气源、三氧化硫气源、一氧化氮气源、氮气气源、空气气源以及水蒸汽气源中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置,其特征在于:所述的检测装置还包括加热部件,所述的氮气气源、空气气源、水蒸汽气源连接至所述的加热部件的入口,所述的加热部件的出口连接至所述的反应器系统的入口。
6.根据权利要求5所述的长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置,其特征在于:所述的检测装置还包括换热部件,所述的氮气气源、空气气源连接至所述的换热部件的入口,所述的换热部件的出口连接至所述的加热部件的入口。
7.根据权利要求6所述的长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置,其特征在于:所述的换热部件的入口包括冷端入口和热端入口,所述的换热部件的出口包括冷端出口和热端出口,所述的氮气气源、空气气源连接至所述的换热部件的冷端入口,所述的换热部件的冷端出口连接至所述的加热部件的入口;所述的反应器系统的出口连接至所述的加热部件的热端入口。
8.根据权利要求1或7所述的长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置,其特征在于:所述的检测装置还包括用于去除模拟烟气中有害成分的烟气吸收系统。
9.一种采用权利要求1至8中任意一项权利要求所述的长小试烟气脱硝催化剂性能检测装置的检测方法,其特征在于:包括:生成包含有氨气、二氧化硫、三氧化硫、一氧化氮、氮气、空气以及水蒸汽中至少一种的模拟烟气;将模拟烟气通入盛装有催化剂试样的反应器系统中进行反应;检测流入所述的反应器系统前模拟烟气的NOx浓度C1、流出所述的反应器系统后模拟烟气的NOx浓度C2,计算出催化剂试样的脱硝效率:η=(C1-C2/C1)×100。
10.根据权利要求9所述的检测方法,其特征在于:所述的氮气、空气以及水蒸汽加热至150-450℃后通入所述的反应器系统。
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