CN110187048A - 一种脱硝催化剂性能测试装置及测试方法 - Google Patents

一种脱硝催化剂性能测试装置及测试方法 Download PDF

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周宇昊
阮炯明
谢玉荣
张钟平
王世朋
柯冬冬
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Abstract

本发明涉及一种脱硝催化剂性能测试装置及测试方法，在NO储气罐、SO2储气罐、O2储气罐、N2储气罐和NH3储气罐的出气管道上均依次安装减压器、气体净化器、稳压阀、截止阀和单向阀，且在截止阀和单向阀之间的管路上连接质量流量控制器，NO储气罐、SO2储气罐、O2储气罐和N2储气罐的出气管道均与混流器连接，且混流器通过压力计与预热器连通，NH3储气罐的出气管道与预热器连通，预热器与管式炉中的反应器的入口连通，且在反应器的下方设置控温系统，反应器的进气管路和出气管路上均安装烟气分析仪，反应器的出口与尾气处理系统连通。本发明能够方便、灵活、准确和有效的检测脱硝催化剂性能，有利于脱除氮氧化物污染的实施。

Description

一种脱硝催化剂性能测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及性能测试技术领域，具体涉及一种脱硝催化剂性能测试装置及测试方法。
背景技术
煤炭是我国火电机组的主要燃料来源，燃煤产生的氮氧化物对大气环境的破坏很大，其可以与空气中的水蒸气反应生成硝酸，经大气循环形成酸雨，给水循环、森林生态系统以及人体健康等多方面造成严重危害。氮氧化物中的二氧化氮在紫外线照射条件下还会与大气中的有机物质发生反应生成一种新的污染物，这种新的污染物会破坏臭氧层，加剧温室效应，产生光化学烟雾等问题，直接损害人体健康，氮氧化物还是大气中PM2.5的重要来源，而PM2.5污染往往集中出现在人口密度比较大的发达地区，从而给人们的身体健康特别是呼吸道造成严重危害，严重影响人类的生活、工作、学习等活动。因此，如何控制氮氧化物的排放，成为越来越急迫的问题。日益恶化的环境使大气污染防治问题越来越受到重视，日益严格的排放标准给大气污染治理提出了更高的要求。目前应用最为广泛的V205-W03/TO2系SCR催化剂越来越无法适应新的脱硝环境，无法满足新的脱硝性能需求。探索出新型烟气脱硝催化剂己迫在眉睫。催化剂在整个脱硝过程中起着举足轻重的作用，是催化效率的关键，如申请号为201010596776.6的中国专利。然而，对于脱硝催化剂的性能检测往往做不到精准，现有检测设备系统复杂、灵活性差、测试结果偏差较大、缺乏安全性等，这样对催化剂的应用带来了很大的阻碍。目前还没有一种简单实用，行之有效的系统布局及方法，用以解决这个矛盾。
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，而提供一种设计合理，能够方便、灵活、准确、有效和安全的检测脱硝催化剂性能的装置及测试方法，有利于脱除氮氧化物污染的实施，可以有效解决背景技术中的问题。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种脱硝催化剂性能测试装置，包括NO储气罐、SO2储气罐、O2储气罐、N2储气罐和NH3储气罐；其特征在于，所述NO储气罐、SO2储气罐、O2储气罐、N2储气罐和NH3储气罐的出气管道上均依次安装有减压器、气体净化器、稳压阀、截止阀和单向阀，且在截止阀和单向阀之间的管路上连接有质量流量控制器，所述NO储气罐、SO2储气罐、O2储气罐和N2储气罐的出气管道均与混流器连接，且混流器通过压力计与预热器连通，所述NH3储气罐的出气管道与预热器连通，所述预热器与管式炉中的反应器的入口连通，且在反应器的下方设置有控温系统，所述反应器的进气管路和出气管路上均安装有烟气分析仪，所述反应器的出口与尾气处理系统连通。
进一步而言，所述预热器连接有温控仪。
进一步而言，所述混流器与压力计之间安装有阀门。
脱硝催化剂性能测试装置的测试方法包括以下步骤：
1）将已筛分的催化剂装入反应器的恒温区，催化剂下方用石英棉做支撑；
2）检查各连接件密封状况及整个系统的气密性，试验过程采用工况：NO浓度为500ppm，NH3浓度为500ppm，SO2浓度为500 ppm，O2体积百分数为5%，N2作平衡气，催化剂体积为10mg；
3）打开进气阀进行管路清扫，将进气管路中残留气体排出，开启预热器的电源，预热反应气；
4）开启管式炉的电源，设定升温程序，等待反应器温度恒定在设定值；
5）打开各种气体阀门，进行流量分配模拟烟气，观察烟气分析仪中各个气体组分的变化情况，反应稳定后记录此时烟气分析仪的数据；
6）反应器入口和出口处烟气中NO浓度由烟气分析仪进行测定，NO的脱除效率为：NOconversion %=(NO in-NO out)/NO in ×100%，式中，NO in和NO out为反应装置入口和出口处NO浓度，最后混合气体经过尾气处理系统处理后排入大气。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
本发明设计合理，控制精准，设备安全性高，能够方便、灵活、准确、有效和安全的检测脱硝催化剂性能，克服了原有技术中设备复杂且成本较贵、控制不灵活、测试结果偏差较大及缺少安全装置等缺点，并通过增加混流器与预热器，提高实验精度，在反应器前后同时监测气体组分，实现了连续实时精准监控气体组分变化情况，为进一步分析催化剂催化原理提供理论依据，有利于脱除氮氧化物污染的实施。
同时在测试安全方面，通过增加气体净化器、稳压阀与压力计，可及时发现测试过程中出现的气体泄漏等危及实验人员人身安全事件的发生，并通过在实验末端增加尾气处理系统，有效防止尾气危及人员身体健康及污染环境，更加安全、绿色、环保、可持续。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：减压器1、气体净化器2、稳压阀3、截止阀4、质量流量控制器5、单向阀6、混流器7、压力计8、预热器9、温控仪10、烟气分析仪11、管式炉12、反应器13、控温系统14、尾气处理系统15、NO储气罐16、SO2储气罐17、O2储气罐18、N2储气罐19、NH3储气罐20。
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，本实施例中的脱硝催化剂性能测试装置，包括NO储气罐16、SO2储气罐17、O2储气罐18、N2储气罐19和NH3储气罐20；NO储气罐16、SO2储气罐17、O2储气罐18、N2储气罐19和NH3储气罐20的出气管道上均依次安装有减压器1、气体净化器2、稳压阀3、截止阀4和单向阀6，且在截止阀4和单向阀6之间的管路上连接有质量流量控制器5，NO储气罐16、SO2储气罐17、O2储气罐18和N2储气罐19的出气管道均与混流器7连接，且混流器7通过压力计8与预热器9连通，NH3储气罐20的出气管道与预热器9连通，预热器9与管式炉12中的反应器13的入口连通，且在反应器13的下方设置有控温系统14，反应器13的进气管路和出气管路上均安装有烟气分析仪11，反应器13的出口与尾气处理系统15连通。
本实施例中，预热器9连接有温控仪10。
本实施例中，混流器7与压力计8之间安装有阀门。
脱硝催化剂性能测试装置的测试方法包括以下步骤：
1）将已筛分的催化剂装入反应器13的恒温区，催化剂下方用石英棉做支撑；
2）检查各连接件密封状况及整个系统的气密性，试验过程采用工况：NO浓度为500ppm，NH3浓度为500ppm，SO2浓度为500 ppm，O2体积百分数为5%，N2作平衡气，催化剂体积为10mg；
3）打开进气阀进行管路清扫，将进气管路中残留气体排出，开启预热器9的电源，预热反应气；
4）开启管式炉12的电源，设定升温程序，等待反应器13温度恒定在设定值；
5打开各种气体阀门，进行流量分配模拟烟气，观察烟气分析仪11中各个气体组分的变化情况，反应稳定后记录此时烟气分析仪11的数据；
6）反应器13入口和出口处烟气中NO浓度由烟气分析仪11进行测定，NO的脱除效率为：NO conversion %=(NO in-NO out)/NO in ×100%，式中，NO in和NO out为反应装置入口和出口处NO浓度，最后混合气体经过尾气处理系统15处理后排入大气。
虽然本发明以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种脱硝催化剂性能测试装置，包括NO储气罐（16）、SO2储气罐（17）、O2储气罐（18）、N2储气罐（19）和NH3储气罐（20）；其特征在于，所述NO储气罐（16）、SO2储气罐（17）、O2储气罐（18）、N2储气罐（19）和NH3储气罐（20）的出气管道上均依次安装有减压器（1）、气体净化器（2）、稳压阀（3）、截止阀（4）和单向阀（6），且在截止阀（4）和单向阀（6）之间的管路上连接有质量流量控制器（5），所述NO储气罐（16）、SO2储气罐（17）、O2储气罐（18）和N2储气罐（19）的出气管道均与混流器（7）连接，且混流器（7）通过压力计（8）与预热器（9）连通，所述NH3储气罐（20）的出气管道与预热器（9）连通，所述预热器（9）与管式炉（12）中的反应器（13）的入口连通，且在反应器（13）的下方设置有控温系统（14），所述反应器（13）的进气管路和出气管路上均安装有烟气分析仪（11），所述反应器（13）的出口与尾气处理系统（15）连通。
2.根据权利要求1所述的脱硝催化剂性能测试装置，其特征在于，所述预热器（9）连接有温控仪（10）。
3.根据权利要求1所述的脱硝催化剂性能测试装置，其特征在于，所述混流器（7）与压力计（8）之间安装有阀门。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述的脱硝催化剂性能测试装置的测试方法，其特征在于，所述测试方法包括以下步骤：
1）将已筛分的催化剂装入反应器（13）的恒温区，催化剂下方用石英棉做支撑；
2）检查各连接件密封状况及整个系统的气密性，试验过程采用工况：NO浓度为500ppm，NH3浓度为500ppm，SO2浓度为500 ppm，O2体积百分数为5%，N2作平衡气，催化剂体积为10mg；
3）打开进气阀进行管路清扫，将进气管路中残留气体排出，开启预热器（9）的电源，预热反应气；
4）开启管式炉（12）的电源，设定升温程序，等待反应器（13）温度恒定在设定值；
5）打开各种气体阀门，进行流量分配模拟烟气，观察烟气分析仪（11）中各个气体组分的变化情况，反应稳定后记录此时烟气分析仪（11）的数据；
6）反应器（13）入口和出口处烟气中NO浓度由烟气分析仪（11）进行测定，NO的脱除效率为：NO conversion %=(NO in-NO out)/NO in ×100%，式中，NO in和NO out为反应装置入口和出口处NO浓度，最后混合气体经过尾气处理系统（15）处理后排入大气。
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