CN109061036A - 一种可自检的scr脱硝催化剂活性检测装置及自检方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可自检的SCR脱硝催化剂活性检测装置及自检方法，包括若干供气管路、注水泵、储水罐、预热炉、反应炉和校准气体管路，若干供气管路上均设有质量流量计和阀门，若干供气管路并联后形成混合气体管路并与预热炉入口连接，混合气体管路上设有混合气体阀门，注水泵入口与储水罐连接，出口与预热泵入口连接，预热炉出口通过管路与反应炉入口连接，测试样品设置于反应炉内，校准气体管路连接在混合气体管路上并位于混合气体阀门前，校准气体管路上还设有质量流量计和阀门。该检测装置可对各路气体流量及加水速率进行校准，并同步完成对检测装置的气密性、反应单元内烟气温度场流场稳定性检验。
Description
技术领域
本发明涉及一种可自检的微型SCR脱硝催化剂活性检测装置及自检方法，属于SCR脱硝催化剂性能检测技术领域。
背景技术
催化剂是选择性催化还原（SCR）脱硝工艺中的核心环节。在催化剂的作用下，烟气中的氮氧化物（NOx）能够与喷入烟道中的还原剂氨（NH3）反应生成无害的N2 和H2O。微型SCR脱硝催化剂活性检测装置是一种专门用于检测评估SCR脱硝催化剂催化活性的实验测量装置。其通过模拟烟气脱硝催化剂的运行工况环境，测量模拟烟气通过催化剂样品前后的组分变化，以检测样品的活性，并进一步评估样品的品质性能和失活特性等。
为获取准确的且可重复的活性测定结果，检测装置自身在对实验工况条件的控制上需满足精确性和稳定性的要求，其中须把控的核心参数包括反应区域的烟气流量、烟气组分、烟气温度场及流场的均匀性和稳定性。国内现有的微型SCR脱硝催化剂活性检测装置均为非标准化设备，基本不具备自状态检定和校准的功能。由于检测过程中装置与高温、高湿且具有腐蚀性的模拟烟气直接接触，易造成装置自身性能状态的漂变甚至故障。一旦检测装置的异常状况未被及时发现，会对最终检测结果的准确性造成极大的影响。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供一种可自检的微型SCR脱硝催化剂活性检测装置及自检方法，可在检测实验之前通过自检功能对装置自身的性能状态进行检查和调整，确保其对实验工况条件控制的精确性和稳定性，以此保障SCR脱硝催化剂活性测定结果的准确性和可重复性。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：一种可自检的SCR脱硝催化剂活性检测装置，包括配气单元、注水单元、预热单元和反应单元；所述配气单元包括若干供气管路，所述注水单元包括注水泵和储水罐，所述预热单元包括预热炉，反应单元包括反应炉，若干供气管路上均设有质量流量计和阀门，若干供气管路并联后形成混合气体管路并与预热炉入口连接，混合气体管路上设有混合气体阀门，注水泵入口与储水罐连接，出口与预热泵入口连接，预热炉出口通过管路与反应炉入口连接，测试样品设置于反应炉内，该检测装置还包括自检单元，所述自检单元包括校准气体管路，校准气体管路连接在混合气体管路上并位于混合气体阀门前，所述校准气体管路上还设有质量流量计和阀门。
对上述技术方案的进一步设计为：所述注水泵出口与预热炉之间设有第一注水泵出口阀，所述自检单元还包括第二注水泵出口阀，第二注水泵出口阀与第一注水泵出口阀并联在注水泵出口，第二注水泵出口阀一端与注水泵出口连接，另一端悬空。
所述供气管路包括N2、压缩空气、NO、SO2和NH3供气管路，NH3供气管路上设有并联的第一NH3质量流量计尾部阀和第二NH3质量流量计尾部阀，NH3供气管路通过第一NH3质量流量计尾部阀与混合气体管路连接，NH3供气管路通过第二NH3质量流量计尾部阀与预热炉出口处的管路连接。
所述校准气体管路设有两个，两个校准气体管路并联在混合气体管路上，且均设有质量流量计和阀门。
所述反应炉入口管路设有反应炉入口压力表，反应炉出口处设有反应炉尾部阀门。
所述反应炉内部在测试样品前后均设有压力测点，两压力测点分别通过管路连接有测试样品前压力表和测试样品后压力表，测试样品前压力表和测试样品后压力表之前分别设有测试样品前压力表一次阀和测试样品后压力表一次阀；所述反应炉入口处设有整流网。
所述反应炉内部在测试样品前后分别设有测试样品前热电偶和测试样品后热电偶。
该检测装置还包括烟气检测单元，所述烟气检测单元包括烟气分析仪，所述烟气分析仪分别与测试样品前后两端连接。
所述预热炉出口处设有预热炉出口热电偶，预热炉内设有预热炉温控热电偶。
一种上述可自检的微型SCR脱硝催化剂活性检测装置的自检方法，包括配气单元检测、注水单元检测和气密性检测，所述配气单元的检测步骤为：打开待测供气管路上的阀门和校准气体管路上的阀门，关闭其余供气管路上的阀门，比对待测供气管路上的质量流量计及校准气体管路上质量流量计的流量，若流量相同则表示该待测供气管路上的质量流量计工作正常，否则异常；
所述注水单元检测步骤为：取一烧杯称重为m1，置于第二注水泵出口阀悬空的出口处，用于盛放注出的水，打开第二注水泵出口阀，关闭第一注水泵出口阀，启动注水泵并设置测试所需注水流量Q，并计时注水时间T，注水后，将盛水后的烧杯称重为m2，通过计算实际流量Q1与Q的值，若相同则表示注水泵正常，否则为异常；其中，；
气密性检测的步骤为：关闭校准气体管路上的阀门、第一NH3质量流量计尾部阀、反应炉尾部阀门、第二注水泵出口阀，打开N2、压缩空气、NO和SO2供气管路上的阀门、第二NH3质量流量计尾部阀15、混合气体阀门、第一注水泵出口阀，向预热炉及反应炉内通气，待反应炉入口压力表25示数达到0.1Mpa时停止通气，观察反应炉入口压力表示数是否下降，如未下降则表明装置气密性良好。
本发明的有益效果为：
一、本发明的可自检的微型SCR脱硝催化剂活性检测装置及自检方法，通过配气单元和注水单元的自检可有效避免因配气单元流量计及注水泵的异常造成检测结果的错误。
二、本发明的检测装置的反应单元的测试样品前后装有压力测点，通过测点的压力值可实时监测因整流网堵塞而造成的流场不均。
三、本发明的检测装置的反应单元出口装有手动阀及压力表，可通过关闭手动阀对整个装置进行打压进行气密性测试。
四、本发明的检测装置的反应单元的测试样品前后装有热电偶，可实时监测通过样品的烟气温度，确保反应温度为实验设计温度值。
五、本发明的检测装置可在开展SCR脱硝催化剂活性检测实验前，对配气单元的各路气体流量及加水速率进行校准，并同步完成对检测装置的气密性、反应单元内烟气温度场流场稳定性检验。通过对实验检测装置本身关键性能参数的自校准和确认，确保检测结果的准确性和可重复性。
附图说明
图1为本本发明装置的流程结构示意图。
图中：1：N2质量流量计；2：压缩空气质量流量计；3：NO质量流量计；4：SO2质量流量计；5：NH3质量流量计；6：第一校准用质量流量计，7：第二校准用质量流量计；8：N2质量流量计尾部阀；9：压缩空气质量流量计尾部阀；10：NO质量流量计尾部阀；11：SO2质量流量计尾部阀；12：第一校准用质量流量计前端阀；13：第二校准用质量流量计前端阀；14：第一NH3质量流量计尾部阀；15：第二NH3质量流量计尾部阀；16：混合气体阀门；17：第一注水泵出口阀；18：第二注水泵出口阀；19：注水泵；20：储水罐；21：预热炉出口热电偶；22：预热炉温控热电偶；23：预热炉；24：测试样品前热电偶；25：反应炉入口压力表；26：测试样品前压力表一次阀；27：测试样品前压力表；28：反应炉；29：测试样品后压力表一次阀；30：测试样品后压力表；31：测试样品后热电偶；32：反应炉尾部阀门；33：烟气分析仪；34：整流网。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例一
如图1所示，本实施例的一种可自检的微型SCR脱硝催化剂活性检测装置，包括配气单元、注水单元、预热单元、反应单元、烟气检测单元及自检单元；所述预热单元包括预热炉23，反应单元包括反应炉28，预热炉23出口通过管路与反应炉28入口连接，所述配气单元包括满足模拟烟气组分配比的原料气体N2、压缩空气、NO、SO2和NH3的供气管路，各供气管路上分别设有N2质量流量计1、压缩空气质量流量计2、NO质量流量计3、SO2质量流量计4和NH3质量流量计5，N2、压缩空气、NO和SO2质量流量计后分别设有N2质量流量计尾部阀8、压缩空气质量流量计尾部阀9、NO质量流量计尾部阀10和SO2质量流量计尾部阀11，NH3质量流量计后并联有第一NH3质量流量计尾部阀14和第二NH3质量流量计尾部阀15，N2、压缩空气、SO2和NO供气管路并联后形成混合气体管路并与预热炉23入口连接，混合气体管路上设有混合气体阀门16，其中NH3供气管路和管路上的第一NH3质量流量计尾部阀14与其他供气管路并联，并连接在混合气体管路上且位于混合气体阀门16前，第二NH3质量流量计尾部阀15与预热炉23出口处的管路连接。
注水单元包括互相连接的注水泵19、储水罐20和注水管路，注水管路与预热炉23入口连接，注水泵19用于通过注水管路从储水罐20内向预热炉23入口泵水，注水泵19出口处并联有第一注水泵出口阀17和第二注水泵出口阀18，第一注水泵出口阀17设置于注水泵19与预热炉23之间，第二注水泵出口阀18一端悬空。
预热炉23出口处设有预热炉出口热电偶21，预热炉23内设有预热炉温控热电偶22。
反应炉28内设有测试样品，测试样品前后分别设有测试样品前热电偶24和测试样品后热电偶31，反应炉28入口处的管路设有反应炉入口压力表25，反应炉内测试样品前的压力测点通过管路连接有测试样品前压力表27，测试样品前压力表27前设有测试样品前压力表一次阀26；反应炉内测试样品后的压力测点通过管路连接有测试样品后压力表30，测试样品后压力表30前设有测试样品后压力表一次阀29；反应炉28尾部设有反应炉尾部阀门32，反应炉入口处设有整流网34。
烟气检测单元包括烟气分析仪33，烟气分析仪33分别与测试样品前后两端连接。
自检单元包括第一、第二校准气体管路和第二注水泵出口阀18，第一、第二校准气体管路并联在混合气体管路的混合气体阀门16之前，第一校准气体管路上设有第一校准用质量流量计6和第一校准用质量流量计前端阀12，第二校准气体管路上设有第二校准用质量流量计7和第二校准用质量流量计前端阀13，两校准气体管路分别与各供气管路并联。
上述实施例的可自检的微型SCR脱硝催化剂活性检测装置的自检方法包括如下内容：
检测各个供气管路上质量流量计是否工作正常的方法为：打开N2质量流量计尾部阀8及第一校准用质量流量计前端阀12，关闭压缩空气质量流量计尾部阀9、NO质量流量计尾部阀10、SO2质量流量计尾部阀11、第二校准用质量流量计前端阀13、第一NH4质量流量计尾部阀14、混合气体阀门16，通过对比N2质量流量计1及第一校准用质量流量计6的流量即可反应N2质量流量计1是否工作正常。
同理，打开压缩空气质量流量计尾部阀9及第一校准用质量流量计前端阀12，关闭N2质量流量计尾部阀8、NO质量流量计尾部阀10、SO2质量流量计尾部阀11、第二校准用质量流量计前端阀13、第一NH3质量流量计尾部阀14、混合气体阀门16，通过对比压缩空气质量流量计2及第一校准用质量流量计6的流量即可反应压缩空气质量流量计2是否工作正常。
打开NO质量流量计尾部阀10及第二校准用质量流量计前端阀13，关闭N2质量流量计尾部阀8、压缩空气质量流量计尾部阀9、SO2质量流量计尾部阀11、第一校准用质量流量计前端阀12、第一NH3质量流量计尾部阀14、混合气体阀门16，通过对比NO质量流量计3及第二校准用质量流量计7的流量即可反应NO质量流量计3是否工作正常。
打开SO2质量流量计尾部阀11及第二校准用质量流量计前端阀13，关闭N2质量流量计尾部阀8、压缩空气质量流量计尾部阀8、NO质量流量计尾部阀10、第一校准用质量流量计前端阀12、第一NH3质量流量计尾部阀14、混合气体阀门16，通过对比SO2质量流量计4及第二校准用质量流量计13的流量即可反应SO2质量流量计4是否工作正常。
打开第一NH3质量流量计尾部阀14及第二校准用质量流量计前端阀13，关闭N2质量流量计尾部阀8、压缩空气质量流量计尾部阀9、NO质量流量计尾部阀10、SO2质量流量计尾部阀11、第一校准用质量流量计前端阀12、第二NH3质量流量计尾部阀15、混合气体阀门16，通过对比NH3质量流量计5及第二校准用质量流量计7的流量即可反应NH3质量流量计5是否工作正常。
由于组成混合气体的NO、SO2和NH3均为腐蚀性气体，所以本实施例中校准气体管路设有两个，第一校准气体管路用于检测N2和压缩空气管路的质量流量计，第二校准气体管路用于检测NO、SO2和NH3等腐蚀性气体管路的质量流量计，避免腐蚀性气体与其他气体的混合以及避免腐蚀性气体腐蚀所有校准气体管路上的质量流量计和阀门。
检测注水泵是否正常的方法为：取一烧杯称重为m1，置于第二注水泵出口阀18悬空的出口处，用于盛放注出的水，打开第二注水泵出口阀18关闭第一注水泵出口阀17，启动注水泵19并设置测试所需注水流量Q，并计时注水时间T，将盛水后的烧杯称重为m2，通过计算与Q的值即可判断注水泵19是否异常。
配气系统的自检可避免因配气系统流量计的异常造成检测结果的错误，下一步可通过测试实验装置气压对整个装置进行气密性检查。当测试样品装载完成后，关闭第一校准用质量流量计前端阀12、第二校准用质量流量计前端阀13、第一NH3质量流量计尾部阀14、反应炉尾部阀门32、第二注水泵出口阀18，打开N2质量流量计尾部阀8、压缩空气质量流量计尾部阀9、NO质量流量计尾部阀10、SO2质量流量计尾部阀11、第二NH3质量流量计尾部阀15、混合气体阀门16、第一注水泵出口阀17，通过N2质量流量计1向反应装置通入N2，待反应炉入口压力表25示数达到0.1Mpa时停止通气，观察反应炉入口压力表25示数是否下降，如未下降则表明装置气密性良好。
测试时可通过观察测试样品的前后压力测点测试样品前压力表27和测试样品后压力表30的压差是否高于设定的正常值来判断整流网34是否因堵塞而造成的流场不均。
本实施例还可通过测试样品前热电偶24、测试样品后热电偶31实时监测通过样品的烟气温度，确保反应温度为实验设计温度值，并可通过烟气分析仪33来对反应前后烟气进行分析。
本发明的技术方案不局限于上述各实施例，凡采用等同替换方式得到的技术方案均落在本发明要求保护的范围内。
Claims (10)
1.一种可自检的SCR脱硝催化剂活性检测装置，包括配气单元、注水单元、预热单元和反应单元；所述配气单元包括若干供气管路，所述注水单元包括注水泵和储水罐，所述预热单元包括预热炉，反应单元包括反应炉，若干供气管路上均设有质量流量计和阀门，若干供气管路并联后形成混合气体管路并与预热炉入口连接，混合气体管路上设有混合气体阀门，注水泵入口与储水罐连接，出口与预热泵入口连接，预热炉出口通过管路与反应炉入口连接，测试样品设置于反应炉内，其特征在于：还包括自检单元，所述自检单元包括校准气体管路，校准气体管路连接在混合气体管路上并位于混合气体阀门前，所述校准气体管路上还设有质量流量计和阀门。
2.根据权利要求1所述可自检的SCR脱硝催化剂活性检测装置，其特征在于：所述注水泵出口与预热炉之间设有第一注水泵出口阀，所述自检单元还包括第二注水泵出口阀，第二注水泵出口阀与第一注水泵出口阀并联在注水泵出口，第二注水泵出口阀一端与注水泵出口连接，另一端悬空。
3.根据权利要求2所述可自检的SCR脱硝催化剂活性检测装置，其特征在于：所述供气管路包括N2、压缩空气、NO、SO2和NH3供气管路，NH3供气管路上设有并联的第一NH3质量流量计尾部阀和第二NH3质量流量计尾部阀，NH3供气管路通过第一NH3质量流量计尾部阀与混合气体管路连接，NH3供气管路通过第二NH3质量流量计尾部阀与预热炉出口处的管路连接。
4.根据权利要求3所述可自检的SCR脱硝催化剂活性检测装置，其特征在于：所述校准气体管路设有两个，两个校准气体管路并联在混合气体管路上，且均设有质量流量计和阀门。
5.根据权利要求4所述可自检的SCR脱硝催化剂活性检测装置，其特征在于：所述反应炉入口管路设有反应炉入口压力表，反应炉出口处设有反应炉尾部阀门。
6.根据权利要求5所述可自检的SCR脱硝催化剂活性检测装置，其特征在于：所述反应炉内部在测试样品前后均设有压力测点，两压力测点分别通过管路连接有测试样品前压力表和测试样品后压力表，测试样品前压力表和测试样品后压力表之前分别设有测试样品前压力表一次阀和测试样品后压力表一次阀；所述反应炉入口处设有整流网。
7.根据权利要求6所述可自检的SCR脱硝催化剂活性检测装置，其特征在于：所述反应炉内部在测试样品前后分别设有测试样品前热电偶和测试样品后热电偶。
8.根据权利要求7所述可自检的微型SCR脱硝催化剂活性检测装置，其特征在于：还包括烟气检测单元，所述烟气检测单元包括烟气分析仪，所述烟气分析仪分别与测试样品前后两端连接。
9.根据权利要求8所述可自检的SCR脱硝催化剂活性检测装置，其特征在于：预热炉出口处设有预热炉出口热电偶，预热炉内设有预热炉温控热电偶。
10.一种可自检的SCR脱硝催化剂活性检测装置的自检方法，该方法使用权利要求5所述检测装置，其特征在于：包括配气单元检测、注水单元检测和气密性检测，所述配气单元的检测步骤为：打开待测供气管路上的阀门和校准气体管路上的阀门，关闭其余供气管路上的阀门，比对待测供气管路上的质量流量计及校准气体管路上质量流量计的流量，若流量相同则表示该待测供气管路上的质量流量计工作正常，否则异常；
所述注水单元检测步骤为：取一烧杯称重为m1，置于第二注水泵出口阀悬空的出口处，用于盛放注出的水，打开第二注水泵出口阀，关闭第一注水泵出口阀，启动注水泵并设置测试所需注水流量Q，并计时注水时间T，注水后，将盛水后的烧杯称重为m2，通过计算实际流量Q1与Q的值，若相同则表示注水泵正常，否则为异常；其中，；
气密性检测的步骤为：关闭校准气体管路上的阀门、第一NH3质量流量计尾部阀、反应炉尾部阀门、第二注水泵出口阀，打开N2、压缩空气、NO和SO2供气管路上的阀门、第二NH3质量流量计尾部阀15、混合气体阀门、第一注水泵出口阀，向预热炉及反应炉内通气，待反应炉入口压力表25示数达到0.1Mpa时停止通气，观察反应炉入口压力表示数是否下降，如未下降则表明装置气密性良好。
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