CN109268803A - 一种用于scr脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置与方法 - Google Patents

一种用于scr脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置与方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置与方法，属于SCR脱硝催化剂性能检测与评价领域。如何快速制取水蒸气并实现水蒸气与配气系统来气进行良好的混合成为脱硝催化剂性能检测试验台设计中的一个重要环节。本发明的水蒸气发生装置的特点是：包括智能温控电加热炉系统、高温蒸发器系统和水蒸气导出系统，高温蒸发器系统包括高温蒸发器架板、毛细滴管固定块、毛细滴管、高温蒸发器本体、蓄热蒸发体、填料槽和气流均布板，毛细滴管的进口露在高温蒸发器本体外，蓄热蒸发体、填料槽和气流均布板均固定在高温蒸发器本体的蒸发腔中，毛细滴管位于蓄热蒸发体的正上方。本发明的结构设计合理，蒸发速率快，混合效果好。

Description

一种用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置与方法
技术领域
本发明涉及一种用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置与方法，属于SCR脱硝催化剂性能检测与评价领域。
背景技术
目前国内火电机组控制氮氧化物排放主要采用选择性催化还原（SCR）脱硝技术，该技术的核心部分是催化剂的选用与运行管理。为了评估催化剂的性能，跟踪了解催化剂的寿命衰减情况，以便催化剂的加装、更换与再生，各催化剂生产厂家、电科院、高等院校等科研机构纷纷开展催化剂的性能检测与评价工作。鉴于脱硝催化剂小试试验台不能准确反映催化剂活性的大小，催化剂的性能检测与评价主要采用中试试验台或全尺寸试验台开展检测工作，由配气系统、烟气预热系统、反应器系统、烟气采集分析系统及尾气处理系统构成。通过模拟实际的烟气条件，对催化剂的脱硝效率、氨逃逸、SO2/SO3转化率、活性等进行检测。模拟烟气一般由NO、SO2、NH3、O2、N2、水蒸气组成，前五种成分均可通过气瓶组配气予以实现，而水蒸气不能直接产生，需要利用蒸发器或其他装置制取。
国内现有的试验台有的利用电加热制取水蒸气，如公开日为2017年07月11日，公开号为CN106940009A的中国专利；也有直接通过蠕动泵将去离子水滴入配气系统并经预热后的混合气而产生水蒸气。前者产生的水蒸气直接与配气系统来气直接进行混合，存在混合效果差的问题，后者预热的温度一般不是很高，水滴与预热后的混合气接触并不能及时转变为水蒸气，延缓了水蒸气转化进度，不能准确模拟实际的烟气条件，而且混合效果也不好。因此如何快速制取水蒸气并实现水蒸气与配气系统来气进行良好的混合成为脱硝催化剂性能检测试验台设计中的一个重要环节。
发明内容
本发明的目的是针对当前SCR脱硝催化剂性能检测试验台水蒸气制取存在的蒸发速率慢，混合效果差的问题，而提供一种结构设计合理，蒸发速率快，混合效果好的用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置与方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置的结构特点在于：包括智能温控电加热炉系统、高温蒸发器系统和水蒸气导出系统，所述智能温控电加热炉系统包括电加热丝、电加热炉热电偶、智能温控仪、炉体保温层和电加热炉壳体，所述电加热丝、炉体保温层和电加热炉壳体由内而外依次固定而形成一个高温腔体，所述电加热炉热电偶的测温端位于高温腔体中，所述电加热丝和电加热炉热电偶均与智能温控仪连接；所述高温蒸发器系统包括高温蒸发器架板、毛细滴管固定块、毛细滴管、高温蒸发器本体、蓄热蒸发体、填料槽、气流均布板、安全阀和高温蒸发器系统热电偶，所述高温蒸发器本体设置有蒸发腔，所述高温蒸发器本体通过高温蒸发器架板安装在智能温控电加热炉系统的高温腔体内，该高温蒸发器本体的上部露在智能温控电加热炉系统外，所述毛细滴管通过毛细滴管固定块固定在高温蒸发器本体的蒸发腔中，所述毛细滴管的进口露在高温蒸发器本体外，所述蓄热蒸发体、填料槽和气流均布板均固定在高温蒸发器本体的蒸发腔中，所述毛细滴管位于蓄热蒸发体的正上方，所述填料槽位于蓄热蒸发体的下方，所述安全阀和高温蒸发器系统热电偶均与高温蒸发器本体连接；所述蒸气导出系统包括蒸发器引出管、气路单向阀、智能温控电伴热带、蒸发器引出管保温层、水蒸气导出系统热电偶和携载气供应管路，所述携载气供应管路与高温蒸发器本体的上部连接，所述蒸发器引出管的进口连接在高温蒸发器本体的底部，所述气路单向阀固定在蒸发器引出管的出口，所述智能温控电伴热带绕在蒸发器引出管上，所述蒸发器引出管保温层固定在蒸发器引出管外，所述水蒸气导出系统热电偶与蒸发器引出管连接。
作为优选，本发明所述高温蒸发器系统包括上部的颈部和下部的腔部；所述蓄热蒸发体的顶部设置有液滴破碎体，所述液滴破碎体的表面为锯齿形结构，所述蓄热蒸发体的中部为圆锥体、三角锥或棱台结构，该蓄热蒸发体的下部为圆柱体或棱柱体结构；所述蓄热蒸发体为实心结构，材质选用耐热合金钢。所述高温蒸发器系统总体外观呈“酒瓶”状，通过所述高温蒸发器架板置于智能温控电加热炉上方；所述蓄热蒸发体为高温蒸发器系统的核心部件，蓄热蒸发体表面为水滴的主要受热蒸发面，最顶部为一“倒碗”状液滴破碎体，表面为锯齿形结构，中间部分的斜面体可为圆锥体、三角锥或棱台，下部结构可为圆柱体或棱柱体，中间部分与下部结构之间的连接部分则根据中、下两部分的结构来确定；所述蓄热蒸发体为实心结构，材质选用耐热合金钢，能够长时间承受1000℃的高温。
作为优选，本发明所述毛细滴管用于将来自蠕动泵输送的去离子水滴入高温蒸发器系统内，采用毛细滴管固定块与高温蒸发器本体的壁面连成一体；所述毛细滴管的下部内径不大于1mm，该毛细滴管的材质选用耐热合金钢，能够长时间承受1000℃的高温。
作为优选，本发明所述气流均布板分为上下两层，上层的气流均布板与毛细滴管的管体固定并与高温蒸发器本体的壁面连成一体，用于保证携载气N2能够均匀地进入蓄热蒸发体上部空间内，进而与水蒸气充分地接触混合；下层的气流均布板与蓄热蒸发体的下部固定并与高温蒸发器本体的壁面连成一体，起到托举蓄热蒸发体的目的，用于保证N2与水蒸气的混合气能够均匀地从蒸发器引出管导出；所述气流均布板的网孔开成圆形或正多边形，材质选用耐热合金钢，能够长时间承受1000℃的高温。
作为优选，本发明所述填料槽布置于蓄热蒸发体的下方，为环形槽体结构，用于收纳上方溅落的水滴，并提供受热蒸发面；填料槽内的填料选用高纯石英砂或者采用耐热合金钢制作的金属小球，填料均匀紧致。
作为优选，本发明所述高温蒸发器系统热电偶用于监视高温蒸发器本体内气体的温度，对于调整携载气的流量具有一定的参考意义；所述高温蒸发器系统热电偶选用S型热电偶。
一种用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生方法，其特征在于：使用所述的用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置，所述用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生方法的步骤如下，水蒸气产生流程为来自蠕动泵的去离子水通过毛细滴管进入高温蒸发器本体内，大部分水滴与蓄热蒸发体的表面接触迅速蒸发，剩余的水滴溅落至蓄热蒸发体下方的填料槽内并蒸发，水蒸气与氮气储气罐支路来的携载气N2混合，经过蒸发器引出管并流过气路单向阀后进入反应器内参与脱硝反应。
作为优选，本发明所述携载气供应管路用于引入携载气N2，携载气一方面用于水蒸气的携带，提高水蒸气进入气瓶组来混合气管路的穿透力，改善混合效果，另一方面冷却进入所述毛细滴管内的去离子水，防止去离子水在毛细滴管内过早蒸发，而且N2与水蒸气的混合扰动有助于加快蒸发过程；所述携载气供应管路的材质选择不锈钢或耐热合金钢。
作为优选，本发明所述水蒸气导出系统用于引出来至高温蒸发系统产生的水蒸气，并保证水蒸气的温度维持在一定范围内而不至于在管内凝结；所述蒸发器引出管的外表面缠敷一层智能温控电伴热带，并在智能温控电伴热带的外侧敷设蒸发器引出管保温层，蒸发器引出管的材质选用不锈钢或耐热合金钢；所述水蒸气导出系统热电偶用于监视蒸发器引出管末端管内的气体温度，以便确定智能温控电伴热带是否需要启动加热及加热时设定温度的大小，水蒸气导出系统热电偶选用K型或E型热电偶。
作为优选，本发明智能温控电加热炉系统通过电加热丝对炉内进行加热，电加热炉热电偶的温度信号反馈给智能温控仪，与设定温度的数值进行比较，通过调节实现炉内温度的恒定，炉体保温层与电加热炉壳体用于减少炉体散热并保持炉体一定的外观；高温蒸发器系统的主体结构布置于智能温控电加热炉系统内，由高温蒸发器架板作为支撑，置于在炉体上表面，承受高温蒸发器系统的重量，高温蒸发器系统从炉内持续获取稳定的热量作为水分蒸发的热量补充；毛细滴管采用毛细滴管固定块与高温蒸发器本体的壁面连接成为一体，去离子水利用蠕动泵送至毛细滴管，通过滴加方式进入高温蒸发器本体内，水滴落至蓄热蒸发体的上表面，并与蓄热蒸发体上表面的锯齿状结构撞击分散为细小水滴，一部分水滴直接在锯齿状结构表面蒸发或在沿斜面下滑过程中蒸发，另一部分水滴溅落至蓄热蒸发体下方布置的环形填料槽内蒸发；来自氮气储气罐支路的氮气通过流量控制进入高温蒸发器本体内，流过上方的气流均布板，与水蒸气接触混合，并流过下方的气流均布板，氮气与水蒸气进一步掺混，混合气通过蒸发器引出管导出，经过气路单向阀汇入气瓶组配气系统来气管内，与配气系统来气充分混合后进入脱硝反应器内参与反应，最终通过末端的尾气处理装置进行尾气吸收并排空；安全阀用于防止蒸发器内部压力过大，保证系统的安全；高温蒸发器系统热电偶用于监视蒸发器内气体的温度，为携载气的流量调节提供一定的参考；智能温控电伴热带用于对蒸发器引出管进行加热，蒸发器引出管外面的引出管保温层用于减少热量向环境的散失；水蒸气导出系统热电偶用于监视引出管末端的气体温度，以便确定智能温控电伴热带是否需要启动加热及加热时设定温度的大小；气路单向阀只允许水蒸气与携载气的混合气通过，防止气瓶组配气来气管道内气体的反窜；通过上述系统，为SCR脱硝催化剂性能检测提供模拟用水蒸气，系统简单可靠，水蒸气产生速率快，温度有保证，与配气系统来气混合充分，对烟气参数具有良好的适应性，装置本身具有一定的可调性。
作为优选，本发明所述智能温控电加热炉系统采用智能温控仪、电加热丝、电加热炉热电偶、炉体保温层及电加热炉壳体来实现智能温控电加热炉系统内恒定的1000℃高温环境，为所述高温蒸发器系统提供稳定的热量来源。
作为优选，本发明所述安全阀用于保证高温蒸发器本体的安全操作，安全阀自带压力表，当压力超过规定值时通过排放高温蒸发器本体内的气体来避免爆炸危险。
作为优选，本发明所述气路单向阀只允许水蒸气与携载气的混合气通过，又能防止气瓶组配气来气管道内气体的反窜，具有气流导向作用；所述气路单向阀耐温性能应有所保障。
作为优选，本发明所述去离子水根据不同试验条件设定相应的蠕动泵流量，然后进入高温蒸发器系统内，携载气N2根据单位时间理论计算水蒸气体积设定相应的流量，控制N2:H2O(g)（体积比）为（2～3）:1，具体数值应根据不同催化剂检测项目烟气含湿量、烟气量等参数，结合理论计算与试验验证进行适当调整。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：通过将采用电加热制取水蒸气的方式和采用配气系统产生水蒸气的方式进行有机结合，可实现SCR脱硝催化剂性能检测所需水蒸气的连续、高效制取，同时可以改善水蒸气与配气系统来气的混合效果，因此具广泛的应用前景。
液态水在0℃以上便会出现蒸发行为，蒸发速率主要与水的温度、水的表面积及与水面接触的气流速度等因素有关。温度越高，水的表面积越大，气流速度越快，水的蒸发速率越高。水的蒸发是一个吸热相变过程，源源不断的热量补充是维持连续蒸发的基本条件，在一定条件下提高水分所在环境的温度，对于加快蒸发速率尤为明显。水分所在环境温度不能无限制地提高，温度的提高需要考虑材质的耐温极限和连续使用性能，温度较高时可考虑采用耐热合金钢。水分在高温条件下一般不会发生分解反应，只有在电解的条件下才会分解为H2和O2，因此在高温条件下，水蒸气的成分能够保持不变。
利用高温蒸发器产生水蒸气，主要是采用电加热炉维持容器内一定的高温环境，水通过注射或滴定等手段进入蒸发器内形成水蒸气，携载气一方面可以改善水表面气流状况，加快蒸发过程，另一方面与水蒸气混合增加了气流扰动，提高了蒸发器出口的气流穿透力，有助于改善混合效果。
通过分析、试验，小颗粒水滴在1000℃条件下，采用提高水分蒸发表面积等手段，可以实现液滴快速蒸发的目的。将高温蒸发器应用于SCR脱硝催化剂性能检测所需水蒸气的制取，有利于提高模拟烟气的混合效果和烟气成分的准确性。
附图说明
图1是本发明实施例中用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置的结构示意图。
图2是本发明实施例中用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置与反应器连接后参与脱硝反应时的结构示意图。
图中：1为电加热丝，2为电加热炉热电偶，3为智能温控仪，4为炉体保温层，5为电加热炉壳体，6为高温蒸发器架板，7为毛细滴管固定块，8为毛细滴管，9为高温蒸发器本体，10为蓄热蒸发体，11为填料槽，12为气流均布板，13为蒸发器引出管，14为气路单向阀，15为安全阀，16为高温蒸发器系统热电偶，17为智能温控电伴热带，18为蒸发器引出管保温层，19为水蒸气导出系统热电偶，20为携载气供应管路，21为高温腔体，22为蒸发腔。
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至图2，本实施例中用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置包括智能温控电加热炉系统、高温蒸发器系统和水蒸气导出系统，其中，智能温控电加热炉系统包括电加热丝1、电加热炉热电偶2、智能温控仪3、炉体保温层4和电加热炉壳体5，电加热丝1、炉体保温层4和电加热炉壳体5由内而外依次固定而形成一个高温腔体21，电加热炉热电偶2的测温端位于高温腔体21中，电加热丝1和电加热炉热电偶2均与智能温控仪3连接。
本实施例中的高温蒸发器系统包括高温蒸发器架板6、毛细滴管固定块7、毛细滴管8、高温蒸发器本体9、蓄热蒸发体10、填料槽11、气流均布板12、安全阀15和高温蒸发器系统热电偶16，高温蒸发器本体9设置有蒸发腔22，高温蒸发器本体9通过高温蒸发器架板6安装在智能温控电加热炉系统的高温腔体21内，该高温蒸发器本体9的上部露在智能温控电加热炉系统外，毛细滴管8通过毛细滴管固定块7固定在高温蒸发器本体9的蒸发腔22中，毛细滴管8的进口露在高温蒸发器本体9外，蓄热蒸发体10、填料槽11和气流均布板12均固定在高温蒸发器本体9的蒸发腔22中，毛细滴管8位于蓄热蒸发体10的正上方，填料槽11位于蓄热蒸发体10的下方，安全阀15和高温蒸发器系统热电偶16均与高温蒸发器本体9连接。
本实施例中的蒸气导出系统包括蒸发器引出管13、气路单向阀14、智能温控电伴热带17、蒸发器引出管保温层18、水蒸气导出系统热电偶19和携载气供应管路20，携载气供应管路20与高温蒸发器本体9的上部连接，蒸发器引出管13的进口连接在高温蒸发器本体9的底部，气路单向阀14固定在蒸发器引出管13的出口，智能温控电伴热带17绕在蒸发器引出管13上，蒸发器引出管保温层18固定在蒸发器引出管13外，水蒸气导出系统热电偶19与蒸发器引出管13连接。
本实施例中的高温蒸发器系统包括上部的颈部和下部的腔部；蓄热蒸发体10的顶部设置有液滴破碎体，液滴破碎体的表面为锯齿形结构，蓄热蒸发体10的中部为圆锥体、三角锥或棱台结构，该蓄热蒸发体10的下部为圆柱体或棱柱体结构；蓄热蒸发体10为实心结构，材质选用耐热合金钢。高温蒸发器系统总体外观呈“酒瓶”状，通过高温蒸发器架板6置于智能温控电加热炉上方；蓄热蒸发体10为高温蒸发器系统的核心部件，蓄热蒸发体10表面为水滴的主要受热蒸发面，最顶部为一“倒碗”状液滴破碎体，表面为锯齿形结构，中间部分的斜面体可为圆锥体、三角锥或棱台，下部结构可为圆柱体或棱柱体，中间部分与下部结构之间的连接部分则根据中、下两部分的结构来确定；蓄热蒸发体10为实心结构，材质选用耐热合金钢，能够长时间承受1000℃的高温。
本实施例中的毛细滴管8用于将来自蠕动泵输送的去离子水滴入高温蒸发器系统内，采用毛细滴管固定块7与高温蒸发器本体9的壁面连成一体；毛细滴管8的下部内径不大于1mm，该毛细滴管8的材质选用耐热合金钢，能够长时间承受1000℃的高温。
本实施例中的气流均布板12分为上下两层，上层的气流均布板12与毛细滴管8的管体固定并与高温蒸发器本体9的壁面连成一体，用于保证携载气N2能够均匀地进入蓄热蒸发体10上部空间内，进而与水蒸气充分地接触混合；下层的气流均布板12与蓄热蒸发体10的下部固定并与高温蒸发器本体9的壁面连成一体，起到托举蓄热蒸发体10的目的，用于保证N2与水蒸气的混合气能够均匀地从蒸发器引出管13导出；气流均布板12的网孔开成圆形或正多边形，材质选用耐热合金钢，能够长时间承受1000℃的高温。
本实施例中的填料槽11布置于蓄热蒸发体10的下方，为环形槽体结构，用于收纳上方溅落的水滴，并提供受热蒸发面；填料槽11内的填料选用高纯石英砂或者采用耐热合金钢制作的金属小球，填料均匀紧致。
本实施例中的高温蒸发器系统热电偶16用于监视高温蒸发器本体9内气体的温度，对于调整携载气的流量具有一定的参考意义；高温蒸发器系统热电偶16选用S型热电偶。
本实施例中的用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生方法的步骤如下，水蒸气产生流程为来自蠕动泵的去离子水通过毛细滴管8进入高温蒸发器本体9内，大部分水滴与蓄热蒸发体10的表面接触迅速蒸发，剩余的水滴溅落至蓄热蒸发体10下方的填料槽11内并蒸发，水蒸气与氮气储气罐支路来的携载气N2混合，经过蒸发器引出管13并流过气路单向阀14后进入反应器内参与脱硝反应。
本实施例中的携载气供应管路20用于引入携载气N2，携载气一方面用于水蒸气的携带，提高水蒸气进入气瓶组来混合气管路的穿透力，改善混合效果，另一方面冷却进入毛细滴管8内的去离子水，防止去离子水在毛细滴管8内过早蒸发，而且N2与水蒸气的混合扰动有助于加快蒸发过程；携载气供应管路20的材质选择不锈钢或耐热合金钢。
本实施例中的水蒸气导出系统用于引出来至高温蒸发系统产生的水蒸气，并保证水蒸气的温度维持在一定范围内而不至于在管内凝结；蒸发器引出管13的外表面缠敷一层智能温控电伴热带17，并在智能温控电伴热带17的外侧敷设蒸发器引出管保温层18，蒸发器引出管13的材质选用不锈钢或耐热合金钢；水蒸气导出系统热电偶19用于监视蒸发器引出管13末端管内的气体温度，以便确定智能温控电伴热带17是否需要启动加热及加热时设定温度的大小，水蒸气导出系统热电偶19选用K型或E型热电偶。
本实施例中的智能温控电加热炉系统通过电加热丝1对炉内进行加热，电加热炉热电偶2的温度信号反馈给智能温控仪3，与设定温度的数值进行比较，通过调节实现炉内温度的恒定，炉体保温层4与电加热炉壳体5用于减少炉体散热并保持炉体一定的外观；高温蒸发器系统的主体结构布置于智能温控电加热炉系统内，由高温蒸发器架板6作为支撑，置于在炉体上表面，承受高温蒸发器系统的重量，高温蒸发器系统从炉内持续获取稳定的热量作为水分蒸发的热量补充；毛细滴管8采用毛细滴管固定块7与高温蒸发器本体9的壁面连接成为一体，去离子水利用蠕动泵送至毛细滴管8，通过滴加方式进入高温蒸发器本体9内，水滴落至蓄热蒸发体10的上表面，并与蓄热蒸发体10上表面的锯齿状结构撞击分散为细小水滴，一部分水滴直接在锯齿状结构表面蒸发或在沿斜面下滑过程中蒸发，另一部分水滴溅落至蓄热蒸发体10下方布置的环形填料槽11内蒸发；来自氮气储气罐支路的氮气通过流量控制进入高温蒸发器本体9内，流过上方的气流均布板12，与水蒸气接触混合，并流过下方的气流均布板12，氮气与水蒸气进一步掺混，混合气通过蒸发器引出管13导出，经过气路单向阀14汇入气瓶组配气系统来气管内，与配气系统来气充分混合后进入脱硝反应器内参与反应，最终通过末端的尾气处理装置进行尾气吸收并排空；安全阀15用于防止蒸发器内部压力过大，保证系统的安全；高温蒸发器系统热电偶16用于监视蒸发器内气体的温度，为携载气的流量调节提供一定的参考；智能温控电伴热带17用于对蒸发器引出管13进行加热，蒸发器引出管13外面的引出管保温层18用于减少热量向环境的散失；水蒸气导出系统热电偶19用于监视引出管末端的气体温度，以便确定智能温控电伴热带17是否需要启动加热及加热时设定温度的大小；气路单向阀14只允许水蒸气与携载气的混合气通过，防止气瓶组配气来气管道内气体的反窜；通过上述系统，为SCR脱硝催化剂性能检测提供模拟用水蒸气，系统简单可靠，水蒸气产生速率快，温度有保证，与配气系统来气混合充分，对烟气参数具有良好的适应性，装置本身具有一定的可调性。
本实施例中的智能温控电加热炉系统采用智能温控仪3、电加热丝1、电加热炉热电偶2、炉体保温层4及电加热炉壳体5来实现智能温控电加热炉系统内恒定的1000℃高温环境，为高温蒸发器系统提供稳定的热量来源。安全阀15用于保证高温蒸发器本体9的安全操作，安全阀15自带压力表，当压力超过规定值时通过排放高温蒸发器本体9内的气体来避免爆炸危险。气路单向阀14只允许水蒸气与携载气的混合气通过，又能防止气瓶组配气来气管道内气体的反窜，具有气流导向作用；气路单向阀14耐温性能应有所保障。去离子水根据不同试验条件设定相应的蠕动泵流量，然后进入高温蒸发器系统内，携载气N2根据单位时间理论计算水蒸气体积设定相应的流量，控制N2:H2O(g)（体积比）为（2～3）:1，具体数值应根据不同催化剂检测项目烟气含湿量、烟气量等参数，结合理论计算与试验验证进行适当调整。
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。

Claims (10)

1.一种用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置，其特征在于：包括智能温控电加热炉系统、高温蒸发器系统和水蒸气导出系统，所述智能温控电加热炉系统包括电加热丝、电加热炉热电偶、智能温控仪、炉体保温层和电加热炉壳体，所述电加热丝、炉体保温层和电加热炉壳体由内而外依次固定而形成一个高温腔体，所述电加热炉热电偶的测温端位于高温腔体中，所述电加热丝和电加热炉热电偶均与智能温控仪连接；所述高温蒸发器系统包括高温蒸发器架板、毛细滴管固定块、毛细滴管、高温蒸发器本体、蓄热蒸发体、填料槽、气流均布板、安全阀和高温蒸发器系统热电偶，所述高温蒸发器本体设置有蒸发腔，所述高温蒸发器本体通过高温蒸发器架板安装在智能温控电加热炉系统的高温腔体内，该高温蒸发器本体的上部露在智能温控电加热炉系统外，所述毛细滴管通过毛细滴管固定块固定在高温蒸发器本体的蒸发腔中，所述毛细滴管的进口露在高温蒸发器本体外，所述蓄热蒸发体、填料槽和气流均布板均固定在高温蒸发器本体的蒸发腔中，所述毛细滴管位于蓄热蒸发体的正上方，所述填料槽位于蓄热蒸发体的下方，所述安全阀和高温蒸发器系统热电偶均与高温蒸发器本体连接；所述蒸气导出系统包括蒸发器引出管、气路单向阀、智能温控电伴热带、蒸发器引出管保温层、水蒸气导出系统热电偶和携载气供应管路，所述携载气供应管路与高温蒸发器本体的上部连接，所述蒸发器引出管的进口连接在高温蒸发器本体的底部，所述气路单向阀固定在蒸发器引出管的出口，所述智能温控电伴热带绕在蒸发器引出管上，所述蒸发器引出管保温层固定在蒸发器引出管外，所述水蒸气导出系统热电偶与蒸发器引出管连接。
2.根据权利要求1所述的用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置，其特征在于：所述高温蒸发器系统包括上部的颈部和下部的腔部；所述蓄热蒸发体的顶部设置有液滴破碎体，所述液滴破碎体的表面为锯齿形结构，所述蓄热蒸发体的中部为圆锥体、三角锥或棱台结构，该蓄热蒸发体的下部为圆柱体或棱柱体结构；所述蓄热蒸发体为实心结构，材质选用耐热合金钢。
3.根据权利要求1所述的用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置，其特征在于：所述毛细滴管用于将来自蠕动泵输送的去离子水滴入高温蒸发器系统内，采用毛细滴管固定块与高温蒸发器本体的壁面连成一体；所述毛细滴管的下部内径不大于1mm，该毛细滴管的材质选用耐热合金钢。
4.根据权利要求1所述的用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置，其特征在于：所述气流均布板分为上下两层，上层的气流均布板与毛细滴管的管体固定并与高温蒸发器本体的壁面连成一体，用于保证携载气N2能够均匀地进入蓄热蒸发体上部空间内，进而与水蒸气充分地接触混合；下层的气流均布板与蓄热蒸发体的下部固定并与高温蒸发器本体的壁面连成一体，起到托举蓄热蒸发体的目的，用于保证N2与水蒸气的混合气能够均匀地从蒸发器引出管导出；所述气流均布板的网孔开成圆形或正多边形，材质选用耐热合金钢。
5.根据权利要求1所述的用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置，其特征在于：所述填料槽布置于蓄热蒸发体的下方，为环形槽体结构；填料槽内的填料选用高纯石英砂或者采用耐热合金钢制作的金属小球。
6.根据权利要求1所述的用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置，其特征在于：所述高温蒸发器系统热电偶选用S型热电偶。
7.一种用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生方法，其特征在于：使用如权利要求1～6任一权利要求所述的用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生装置，所述用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生方法的步骤如下，水蒸气产生流程为来自蠕动泵的去离子水通过毛细滴管进入高温蒸发器本体内，大部分水滴与蓄热蒸发体的表面接触迅速蒸发，剩余的水滴溅落至蓄热蒸发体下方的填料槽内并蒸发，水蒸气与氮气储气罐支路来的携载气N2混合，经过蒸发器引出管并流过气路单向阀后进入反应器内参与脱硝反应。
8.根据权利要求7所述的用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生方法，其特征在于：所述携载气供应管路用于引入携载气N2，携载气一方面用于水蒸气的携带，提高水蒸气进入气瓶组来混合气管路的穿透力，改善混合效果，另一方面冷却进入所述毛细滴管内的去离子水，防止去离子水在毛细滴管内过早蒸发，而且N2与水蒸气的混合扰动有助于加快蒸发过程；所述携载气供应管路的材质选择不锈钢或耐热合金钢。
9.根据权利要求7所述的用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生方法，其特征在于：所述水蒸气导出系统用于引出来至高温蒸发系统产生的水蒸气，并保证水蒸气的温度维持在一定范围内而不至于在管内凝结；所述蒸发器引出管的外表面缠敷一层智能温控电伴热带，并在智能温控电伴热带的外侧敷设蒸发器引出管保温层，蒸发器引出管的材质选用不锈钢或耐热合金钢；所述水蒸气导出系统热电偶用于监视蒸发器引出管末端管内的气体温度，以便确定智能温控电伴热带是否需要启动加热及加热时设定温度的大小，水蒸气导出系统热电偶选用K型或E型热电偶。
10.根据权利要求7所述的用于SCR脱硝催化剂性能检测的水蒸气发生方法，其特征在于：智能温控电加热炉系统通过电加热丝对炉内进行加热，电加热炉热电偶的温度信号反馈给智能温控仪，与设定温度的数值进行比较，通过调节实现炉内温度的恒定，炉体保温层与电加热炉壳体用于减少炉体散热；高温蒸发器系统的主体结构布置于智能温控电加热炉系统内，由高温蒸发器架板作为支撑，高温蒸发器系统从炉内持续获取稳定的热量作为水分蒸发的热量补充；毛细滴管采用毛细滴管固定块与高温蒸发器本体的壁面连接成为一体，去离子水利用蠕动泵送至毛细滴管，通过滴加方式进入高温蒸发器本体内，水滴落至蓄热蒸发体的上表面，并与蓄热蒸发体上表面的锯齿状结构撞击分散为细小水滴，一部分水滴直接在锯齿状结构表面蒸发或在沿斜面下滑过程中蒸发，另一部分水滴溅落至蓄热蒸发体下方布置的环形填料槽内蒸发；来自氮气储气罐支路的氮气通过流量控制进入高温蒸发器本体内，流过上方的气流均布板，与水蒸气接触混合，并流过下方的气流均布板，氮气与水蒸气进一步掺混，混合气通过蒸发器引出管导出，经过气路单向阀汇入气瓶组配气系统来气管内，与配气系统来气充分混合后进入脱硝反应器内参与反应，最终通过末端的尾气处理装置进行尾气吸收并排空；安全阀用于防止蒸发器内部压力过大，保证系统的安全；高温蒸发器系统热电偶用于监视蒸发器内气体的温度。
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