CN109932472A - 一种scr脱硝催化剂性能检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种SCR脱硝催化剂性能检测装置及检测方法。本发明中所述空压机与过滤器连接，所述过滤器分别与一级空气罐和二级空气罐连接，所述一级空气罐与制氮机连接，所述制氮机与氮气罐连接，所述氮气罐与氮气流量计连接，所述二级空气罐与空气流量计交流，所述氮气流量计和空气流量计均与一级静态混合器连接；所述一级静态混合器与气气烟气换热器连接，所述气气烟气换热器与二级静态混合器连接，所述二级静态混合器与三级静态混合器连接，所述三级静态混合器与烟气加热器连接，所述烟气加热器与四级静态混合器连接，所述四级静态混合器与五级静态混合器连接；所述模拟反应系统的进口和出口、以及尾气处理系统的排气口均安装有烟气分析系统。

Description

一种SCR脱硝催化剂性能检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种SCR脱硝催化剂性能检测装置及检测方法。

背景技术

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。

有鉴于此，在申请号为201410196866.4的专利文献中公开了脱硝催化剂检测装置，所述催化剂检测装置包括，提供N₂、NO、NO₂、O₂、SO₂和CO₂的混合气体的配气系统；用于气体混合的混合器；用于将混合气体进行加热的加热器；接入NH3并设置有催化剂的反应器；对混合气体和NH3组成的模拟烟气进行温度，压力，流量，各组分含量测试的测试装置；对测试装置进行控制的控制系统；所述配气系统与混合器相连接；所述混合器与加热器相连接；所述加热器与反应器相连接，所述测试装置分别与加热器与反应器相连接。上述对比文件不能保证催化剂性能检测的准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的SCR脱硝催化剂性能检测装置。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该SCR脱硝催化剂性能检测装置，其特点在于：包括氧氮制备系统、特气配备系统、混合加热系统、模拟反应系统、尾气处理系统和烟气分析系统，

所述氧氮制备系统包括空压机、过滤器、一级空气罐、制氮机、氮气罐、氮气流量计、二级空气罐和空气流量计，所述特气配备系统包括SO₂储罐、NO储罐、NH₃储罐、水蒸气储罐和流量计，

所述混合加热系统包括一级静态混合器、二级静态混合器、三级静态混合器、四级静态混合器、五级静态混合器、气气烟气换热器和烟气加热器，所述模拟反应系统包括流量测定仪和模拟反应炉，所述尾气处理系统包括气水烟气换热器和尾气吸收塔；

所述空压机与过滤器连接，所述过滤器分别与一级空气罐和二级空气罐连接，所述一级空气罐与制氮机连接，所述制氮机与氮气罐连接，所述氮气罐与氮气流量计连接，所述二级空气罐与空气流量计交流，所述氮气流量计和空气流量计均与一级静态混合器连接；

所述一级静态混合器与气气烟气换热器连接，所述气气烟气换热器与二级静态混合器连接，所述二级静态混合器与三级静态混合器连接，所述三级静态混合器与烟气加热器连接，所述烟气加热器与四级静态混合器连接，所述四级静态混合器与五级静态混合器连接；

所述SO₂储罐与二级静态混合器、所述NO储罐与三级静态混合器、以及NH₃储罐与四级静态混合器均通过流量调节管路连接，每个流量调节管路上各安装有一个流量计，所述水蒸气储罐与五级静态混合器连接；

所述五级静态混合器与流量测定仪连接，所述流量测定仪与模拟反应炉连接；

所述模拟反应炉与气气烟气换热器连接，所述气气烟气换热器与气水烟气换热器连接，所述气水烟气换热器与尾气吸收塔连接；

所述模拟反应系统的进口和出口、以及尾气处理系统的排气口均安装有烟气分析系统。

该SCR脱硝催化剂性能检测装置及检测方法，通过脱硝催化剂性能检测装置可以开展SCR脱硝催化剂的性能检测工作，脱硝催化剂性能检测装置可以有效的模拟脱硝催化剂的实际运行情况。

进一步地，所述流量计包括大量程流量计和小量程流量计，所述大量程流量计与小量程流量计连接。

进一步地，所述大量程流量计与小量程流量计并联。

进一步地，所述特气配备系统还包括水流量计和水蒸汽蒸发炉，所述水蒸气储罐与水流量计连接，所述水流量计与水蒸汽蒸发炉连接，所述水蒸汽蒸发炉与五级静态混合器连接。

进一步地，所述烟气分析系统包括进口烟气分析仪、出口烟气分析仪和尾气排口烟气分析仪，所述进口烟气分析仪安装在流量测定仪与模拟反应炉之间，所述出口烟气分析仪安装在模拟反应炉与气气烟气换热器之间，所述尾气排口烟气分析仪与尾气吸收塔连接。

进一步地，所述流量测定仪为文丘里流量测定仪或平衡流量测定仪。

进一步地，所述尾气吸收塔为碱液吸收塔或活性焦吸附塔。

进一步地，所述模拟反应炉为四级模拟反应器。

进一步地，所述四级模拟反应器采用2+2串并联方式、4级串联方式、2+2并联方式或1+1+1+1串并联方式布置。

进一步地，本发明的另一个技术 目的在于提供一种SCR脱硝催化剂性能检测装置的检测方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的。

一种SCR脱硝催化剂性能检测装置的检测方法，其特点在于：所述检测方法如下：

氧氮制备系统中：

空气通过空压机压缩后，经过过滤器过滤后，分别进入一级空气罐和二级空气罐，一级空气罐中的压缩空气经制氮机后生成氮气进入氮气罐，氮气罐中的氮气和二级空气罐中的压缩空气分别流经氮气流量计和空气流量计进入一级静态混合器；

特气配备系统中：

SO₂储罐中的特气与二级静态混合器中的氧、氮混合气体混合，NO储罐中的特气与三级静态混合器中的氧、氮和SO₂混合气体混合，NH₃储罐中的特气与四级静态混合器中的氧、氮、SO₂和NO混合气体混合，水蒸气储罐中的蒸气与五级静态混合器中的氧、氮、SO₂、NO和NH₃混合气体混合，通过大量程流量计和小量程流量计自动切换，从而实现不同浓度烟气组分的有效控制，满足不同浓度烟气组分条件下的测量；

混合加热系统中：

氮、氧气体先经过一级静态混合器混合后经气气烟气换热器进行换热，实现氮、氧混合气体的加热，后经过二级静态混合器和三级静态混合器，形成氧、氮、SO₂和NO的混合气体，再经过烟气加热器后，通过四级静态混合器和五级静态混合器，从而形成氧、氮、SO₂、NO、NH₃和水蒸汽的混合模拟烟气，经过五个级别烟气静态混合器保证烟气的充分混合，从而保证进入模拟反应系统的烟气组分均匀分布；

模拟反应系统中：

烟气先经过流量测定仪后进入模拟反应炉；

尾气处理系统中：

尾气先经过气水烟气换热器进行换热后进入尾气吸收塔进行吸收处理，后净烟气排出。

本专利可以保证模拟烟气的均布性和组分的均匀性，从而保证催化剂性能检测的准确性，同时四级模拟反应器可以采用灵活的布置方式，满足所有催化剂布置型式性能检测的需要。同时采样气气换热器和烟气加热器，保证烟气的预热和烟温的灵活控制，达到稳定烟温和节能的效果，且气水换热器进一步降低尾气温度，可以有效的实现尾气的有效吸收或处置。

进一步地，通过进口烟气分析仪和出口烟气分析仪分别对模拟反应系统的进口和出口的烟气成分进行检测分析，反应后的烟气由气水烟气换热器进行降温后，再由尾气吸收塔吸收处理，处理后的烟气经尾气排口烟气分析仪检测合格后排放。

相比现有技术，本发明具有以下优点：

1、五级静态混合器保证烟气组分重复的混合，且通过分级先后混合有效抑制气体副反应发生，保证模拟气体组分稳定。

2、通过气气换热器保证烟气的预热，达到节能的效果，烟气加热器可以有效且稳定控制进入模拟反应系统的烟气温度，保证模拟烟气温度的稳定。

3、气水烟气换热器进一步降低尾气温度，可以有效的实现尾气的有效吸收或处置。

4、各气体组分大小流量控制，可以有效的满足不同组分烟气成分的有效的控制。

5、四级模拟反应系统可灵活布置，满足催化剂各种布置工况下的检测需要。

6、该装置实际操作简单，布置灵活，易于实现，值得推广。

附图说明

图1是本发明实施例的SCR脱硝催化剂性能检测装置的连接关系示意图。

图2是本发明实施例的模拟反应炉采用2+2串并联方式布置的连接关系示意图。

图3是本发明实施例的模拟反应炉采用4级串联方式布置的连接关系示意图。

图4是本发明实施例的模拟反应炉采用2+2并联方式布置的连接关系示意图。

图5是本发明实施例的模拟反应炉采用1+1+1+1串并联方式布置的连接关系示意图。

图中：氧氮制备系统31、特气配备系统32、混合加热系统33、模拟反应系统34、尾气处理系统35、烟气分析系统30、空压机1、过滤器2、一级空气罐3、制氮机4、氮气罐5、氮气流量计6、二级空气罐7、空气流量计8、SO₂储罐11、NO储罐12、NH₃储罐13、水蒸气储罐14、大量程流量计15、小量程流量计16、水流量计17、水蒸汽蒸发炉18、流量调节管路19、一级静态混合器9、二级静态混合器21、三级静态混合器22、四级静态混合器24、五级静态混合器25、气气烟气换热器20、烟气加热器23、流量测定仪26、模拟反应炉27、气水烟气换热器28、尾气吸收塔29、进口烟气分析仪301、出口烟气分析仪302、尾气排口烟气分析仪303。

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5所示，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中若用引用如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本实施例中的SCR脱硝催化剂性能检测装置，其特征在于：包括氧氮制备系统31、特气配备系统32、混合加热系统33、模拟反应系统34、尾气处理系统35和烟气分析系统30。

本实施例中的氧氮制备系统31包括空压机1、过滤器2、一级空气罐3、制氮机4、氮气罐5、氮气流量计6、二级空气罐7和空气流量计8，特气配备系统32包括SO₂储罐11、NO储罐12、NH₃储罐13、水蒸气储罐14、流量计、水流量计17和水蒸汽蒸发炉18，混合加热系统33包括一级静态混合器9、二级静态混合器21、三级静态混合器22、四级静态混合器24、五级静态混合器25、气气烟气换热器20和烟气加热器23，模拟反应系统34包括流量测定仪26和模拟反应炉27，尾气处理系统35包括气水烟气换热器28和尾气吸收塔29。

本实施例中的空压机1与过滤器2连接，过滤器2分别与一级空气罐3和二级空气罐7连接，一级空气罐3与制氮机4连接，制氮机4与氮气罐5连接，氮气罐5与氮气流量计6连接，二级空气罐7与空气流量计8交流，氮气流量计6和空气流量计8均与一级静态混合器9连接。

本实施例中的一级静态混合器9与气气烟气换热器20连接，气气烟气换热器20与二级静态混合器21连接，二级静态混合器21与三级静态混合器22连接，三级静态混合器22与烟气加热器23连接，烟气加热器23与四级静态混合器24连接，四级静态混合器24与五级静态混合器25连接。

本实施例中的SO₂储罐11与二级静态混合器21、NO储罐12与三级静态混合器22、以及NH₃储罐13与四级静态混合器24均通过流量调节管路19连接，每个流量调节管路19上各安装有一个流量计，水蒸气储罐14与五级静态混合器25连接；水蒸气储罐14与水流量计17连接，水流量计17与水蒸汽蒸发炉18连接，水蒸汽蒸发炉18与五级静态混合器25连接；流量计包括大量程流量计15和小量程流量计16，大量程流量计15与小量程流量计16连接；大量程流量计15与小量程流量计16并联。

本实施例中的五级静态混合器25与流量测定仪26连接，流量测定仪26与模拟反应炉27连接。

本实施例中的模拟反应炉27与气气烟气换热器20连接，气气烟气换热器20与气水烟气换热器28连接，气水烟气换热器28与尾气吸收塔29连接。

本实施例中的模拟反应系统34的进口和出口、以及尾气处理系统35的排气口均安装有烟气分析系统30。

本实施例中的烟气分析系统30包括进口烟气分析仪301、出口烟气分析仪302和尾气排口烟气分析仪303，进口烟气分析仪301安装在流量测定仪26与模拟反应炉27之间，出口烟气分析仪302安装在模拟反应炉27与气气烟气换热器20之间，尾气排口烟气分析仪303与尾气吸收塔29连接。

本实施例中的尾气吸收塔29为碱液吸收塔或活性焦吸附塔；尾气处理系统35中的气水烟气换热器28可实现尾气温度由80～120℃降低到40～50℃。

本实施例中的模拟反应炉27为四级模拟反应器；四级模拟反应器采用2+2串并联方式、4级串联方式、2+2并联方式或1+1+1+1串并联方式布置；流量测定仪26为文丘里流量测定仪或平衡流量测定仪。

本实施例中的SCR脱硝催化剂性能检测装置的检测方法，如下：

氧氮制备系统31中：空气通过空压机1压缩后，经过过滤器2过滤后，分别进入一级空气罐3和二级空气罐7，一级空气罐3中的压缩空气经制氮机4后生成氮气进入氮气罐5，氮气罐5中的氮气和二级空气罐7中的压缩空气分别流经氮气流量计6和空气流量计8进入一级静态混合器9；氧氮制备系统31中氧气和氮气的总流量可实现0～250m³/h的调节，氧、氮混合气可实现O₂含量在0～20%调节。

特气配备系统32中：SO₂储罐11中的特气与二级静态混合器21中的氧、氮混合气体混合，NO储罐12中的特气与三级静态混合器22中的氧、氮和SO₂混合气体混合，NH₃储罐13中的特气与四级静态混合器24中的氧、氮、SO₂和NO混合气体混合，水蒸气储罐14中的蒸气与五级静态混合器25中的氧、氮、SO₂、NO和NH₃混合气体混合，通过大量程流量计15和小量程流量计16自动切换，从而实现不同浓度烟气组分的有效控制，满足不同浓度烟气组分条件下的测量；特气配备系统32可实现混合气中可实现SO₂、NO、NH₃和水蒸汽含量分别在0～18000mg/m³、0～1500mg/m³、0～1500mg/m³和0～20%调节。

混合加热系统33中：氮、氧气体先经过一级静态混合器9混合后经气气烟气换热器20进行换热，实现氮、氧混合气体的加热，后经过二级静态混合器21和三级静态混合器22，形成氧、氮、SO₂和NO的混合气体，再经过烟气加热器23后，通过四级静态混合器24和五级静态混合器25，从而形成氧、氮、SO₂、NO、NH₃和水蒸汽的混合模拟烟气，经过五个级别烟气静态混合器保证烟气的充分混合，从而保证进入模拟反应系统34的烟气组分均匀分布；混合加热系统33中气气烟气换热器20可实现氧氮混合气烟温由常温升高到200～280℃，尾气烟温由320～450℃降低到80～120℃；烟气加热器23可实现混合气温度由200～280℃加热到320～450℃。

模拟反应系统34中：烟气先经过流量测定仪26后进入模拟反应炉27。

尾气处理系统35中：尾气先经过气水烟气换热器28进行换热后进入尾气吸收塔29进行吸收处理，后净烟气排出。

本实施例中，通过进口烟气分析仪301和出口烟气分析仪302分别对模拟反应系统34的进口和出口的烟气成分进行检测分析，反应后的烟气由气水烟气换热器28进行降温后，再由尾气吸收塔29吸收处理，处理后的烟气经尾气排口烟气分析仪303检测合格后排放。

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SCR脱硝催化剂性能检测装置，其特征在于：包括氧氮制备系统（31）、特气配备系统（32）、混合加热系统（33）、模拟反应系统（34）、尾气处理系统（35）和烟气分析系统（30），

所述氧氮制备系统（31）包括空压机（1）、过滤器（2）、一级空气罐（3）、制氮机（4）、氮气罐（5）、氮气流量计（6）、二级空气罐（7）和空气流量计（8），所述特气配备系统（32）包括SO₂储罐（11）、NO储罐（12）、NH₃储罐（13）、水蒸气储罐（14）和流量计，

所述混合加热系统（33）包括一级静态混合器（9）、二级静态混合器（21）、三级静态混合器（22）、四级静态混合器（24）、五级静态混合器（25）、气气烟气换热器（20）和烟气加热器（23），所述模拟反应系统（34）包括流量测定仪（26）和模拟反应炉（27），所述尾气处理系统（35）包括气水烟气换热器（28）和尾气吸收塔（29）；

所述空压机（1）与过滤器（2）连接，所述过滤器（2）分别与一级空气罐（3）和二级空气罐（7）连接，所述一级空气罐（3）与制氮机（4）连接，所述制氮机（4）与氮气罐（5）连接，所述氮气罐（5）与氮气流量计（6）连接，所述二级空气罐（7）与空气流量计（8）交流，所述氮气流量计（6）和空气流量计（8）均与一级静态混合器（9）连接；

所述一级静态混合器（9）与气气烟气换热器（20）连接，所述气气烟气换热器（20）与二级静态混合器（21）连接，所述二级静态混合器（21）与三级静态混合器（22）连接，所述三级静态混合器（22）与烟气加热器（23）连接，所述烟气加热器（23）与四级静态混合器（24）连接，所述四级静态混合器（24）与五级静态混合器（25）连接；

所述SO₂储罐（11）与二级静态混合器（21）、所述NO储罐（12）与三级静态混合器（22）、以及NH₃储罐（13）与四级静态混合器（24）均通过流量调节管路（19）连接，每个流量调节管路（19）上各安装有一个流量计，所述水蒸气储罐（14）与五级静态混合器（25）连接；

所述五级静态混合器（25）与流量测定仪（26）连接，所述流量测定仪（26）与模拟反应炉（27）连接；

所述模拟反应炉（27）与气气烟气换热器（20）连接，所述气气烟气换热器（20）与气水烟气换热器（28）连接，所述气水烟气换热器（28）与尾气吸收塔（29）连接；

所述模拟反应系统（34）的进口和出口、以及尾气处理系统（35）的排气口均安装有烟气分析系统（30）。

2.根据权利要求1所述的SCR脱硝催化剂性能检测装置，其特征在于：所述流量计包括大量程流量计（15）和小量程流量计（16），所述大量程流量计（15）与小量程流量计（16）连接；和/或；所述大量程流量计（15）与小量程流量计（16）并联。

3.根据权利要求1所述的SCR脱硝催化剂性能检测装置，其特征在于：所述特气配备系统（32）还包括水流量计（17）和水蒸汽蒸发炉（18），所述水蒸气储罐（14）与水流量计（17）连接，所述水流量计（17）与水蒸汽蒸发炉（18）连接，所述水蒸汽蒸发炉（18）与五级静态混合器（25）连接。

4.根据权利要求1所述的SCR脱硝催化剂性能检测装置，其特征在于：所述烟气分析系统（30）包括进口烟气分析仪（301）、出口烟气分析仪（302）和尾气排口烟气分析仪（303），所述进口烟气分析仪（301）安装在流量测定仪（26）与模拟反应炉（27）之间，所述出口烟气分析仪（302）安装在模拟反应炉（27）与气气烟气换热器（20）之间，所述尾气排口烟气分析仪（303）与尾气吸收塔（29）连接。

5.根据权利要求1所述的SCR脱硝催化剂性能检测装置，其特征在于：所述流量测定仪（26）为文丘里流量测定仪或平衡流量测定仪。

6.根据权利要求1所述的SCR脱硝催化剂性能检测装置，其特征在于：所述尾气吸收塔（29）为碱液吸收塔或活性焦吸附塔。

7.根据权利要求1所述的SCR脱硝催化剂性能检测装置，其特征在于：所述模拟反应炉（27）为四级模拟反应器。

8.根据权利要求7所述的SCR脱硝催化剂性能检测装置，其特征在于：所述四级模拟反应器采用2+2串并联方式、4级串联方式、2+2并联方式或1+1+1+1串并联方式布置。

9.一种如权利要求1-8中任意一项权利要求所述的SCR脱硝催化剂性能检测装置的检测方法，其特征在于：所述检测方法如下：

氧氮制备系统（31）中：

空气通过空压机（1）压缩后，经过过滤器（2）过滤后，分别进入一级空气罐（3）和二级空气罐（7），一级空气罐（3）中的压缩空气经制氮机（4）后生成氮气进入氮气罐（5），氮气罐（5）中的氮气和二级空气罐（7）中的压缩空气分别流经氮气流量计（6）和空气流量计（8）进入一级静态混合器（9）；

特气配备系统（32）中：

SO₂储罐（11）中的特气与二级静态混合器（21）中的氧、氮混合气体混合，NO储罐（12）中的特气与三级静态混合器（22）中的氧、氮和SO₂混合气体混合，NH₃储罐（13）中的特气与四级静态混合器（24）中的氧、氮、SO₂和NO混合气体混合，水蒸气储罐（14）中的蒸气与五级静态混合器（25）中的氧、氮、SO₂、NO和NH₃混合气体混合，通过大量程流量计（15）和小量程流量计（16）自动切换，从而实现不同浓度烟气组分的有效控制，满足不同浓度烟气组分条件下的测量；

混合加热系统（33）中：

氮、氧气体先经过一级静态混合器（9）混合后经气气烟气换热器（20）进行换热，实现氮、氧混合气体的加热，后经过二级静态混合器（21）和三级静态混合器（22），形成氧、氮、SO₂和NO的混合气体，再经过烟气加热器（23）后，通过四级静态混合器（24）和五级静态混合器（25），从而形成氧、氮、SO₂、NO、NH₃和水蒸汽的混合模拟烟气，经过五个级别烟气静态混合器保证烟气的充分混合，从而保证进入模拟反应系统（34）的烟气组分均匀分布；

模拟反应系统（34）中：

烟气先经过流量测定仪（26）后进入模拟反应炉（27）；

尾气处理系统（35）中：

尾气先经过气水烟气换热器（28）进行换热后进入尾气吸收塔（29）进行吸收处理，后净烟气排出。

10.根据权利要求9所述的SCR脱硝催化剂性能检测装置的检测方法，其特征在于：

通过进口烟气分析仪（301）和出口烟气分析仪（302）分别对模拟反应系统（34）的进口和出口的烟气成分进行检测分析，反应后的烟气由气水烟气换热器（28）进行降温后，再由尾气吸收塔（29）吸收处理，处理后的烟气经尾气排口烟气分析仪（303）检测合格后排放。