CN111624018A - 一种对蜂窝式scr脱硝催化剂模块内一般单元体的取样方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种对蜂窝式SCR脱硝催化剂模块内一般单元体的取样方法，包括将挑选的催化剂单元体的紧邻催化剂外壁并垂直于该外壁的内壁破坏，使催化剂单元体与外壁分离，抽取催化剂单元体。装置包括驱动铲单元、催化剂抽取单元，驱动铲单元包括驱动组件、连接支杆、铲体，铲体能够在连接支杆的延伸方向上来回移动；催化剂抽取单元包括平行设置的第一、第二夹紧板、夹紧操作件，夹紧操作件带动第一、第二夹紧板相互靠拢或者远离。本发明通过使催化剂单元体与周围单元体产生足够的间隙，将分离的催化剂单元体抽出，装置简单可靠，便于携带；操作方便、安全、简单、快捷，保证了实验室检测结果的代表性。

Description

一种对蜂窝式SCR脱硝催化剂模块内一般单元体的取样方法 及装置

技术领域

本发明涉及环保技术领域，特别是涉及一种对蜂窝式SCR脱硝催化剂模块内一般单元体的取样方法。

背景技术

目前大部分锅炉、窑炉设备都安装了SCR脱硝装置，SCR催化剂是其核心部件。由于SCR催化剂运行条件较为恶劣，运行一定的时间后会在各种因素的作用下失活。催化剂失活是一个逐渐累积增加的过程，达到一定程度后会影响SCR的安全经济运行，因此催化剂用户需要对脱硝催化剂的性能衰减进行定期跟踪，以便及时了解其性能变化，从而进行有效的寿命管理。现场测试能够反映出SCR脱硝装置的整体性能，但现场测试工作量大，反应器速度场、浓度场的不均匀也会影响测试结果，无法准确反映出催化剂的性能变化；而且，装置运行期间无法得到SCR反应器内部催化剂物理外观的完整情况。

装置停机后的现场取样以及取样后的样品实验室检测，对于准确掌握催化剂本身性能变化是一种性质有效的方法。在机组停机后，工作人员进入SCR反应器内部，考察所有催化剂模块，并根据催化剂模块的平均水平寻找具有代表性的催化剂取样单元体，抽出后带回实验室进行化学成分、比表面积、脱硝性能、SO₂转化率等催化剂特性的测试，进而综合评估催化剂的性能，对催化剂寿命提出管理建议。催化剂实验室测试的目的由具体的测试项目决定，在反应器内取样时需要综合考虑所有催化剂的平均水平，然后选取最具代表性的样品。催化剂生产厂家对使用方供货时，会在部分模块中设置取样单元体，能够直接抽取，取样单元体以外的模块内其它单元体则无法抽取。

但是，催化剂模块内取样块存在以下问题：（1）大部分SCR反应器内有积灰，积灰覆盖催化剂迎风面，使取样块难以寻找，往往难以寻找到合适的取样块。（2）部分脱硝催化剂用户定期抽取取样块测试，但不能选择同一个测试机构，每次取样均未标记取样位置，数个测试周期后，无法分辨取样块为原始样品或替换样品，如果取得了替换样品，会使测试代表性大大下降，从而做出错误的寿命管理决策。（3）催化剂模块在反应器内需要按照特定的分布规律进行安装，但部分用户的安装施工方未按照设计的分布安装，带有取样单元体的模块过于集中，如果整个反应器截面上不同区域的催化剂磨损或堵塞等有所差异，可能无法取得具有代表性的样品。（4）催化剂取样块安装在一个外壳内，外壳的存在会影响流经取样单元体的烟气，使取样单元体的外侧孔道较非取样块的孔道更容易堵塞，堵塞孔道的比例显著增加，降低了取样的代表性。上述因素导致催化剂取样块的抽取困难，或者抽取的取样块不具有代表性，最终影响实验室测试的准确性。

目前未见有能够实现对非取样块一般单元体进行抽取的方法或装置。鉴于此，开发一种能够以简单、快捷的操作，完整地将具有测试代表性的模块内非取样块一般单元体取出的方法或装置是尤为必要与重要的。

发明内容

蜂窝式催化剂是一种陶瓷材料的产品，泥料通过模具挤压成蜂窝孔结构的截面，挤出所需长度，然后焙烧成型，成为成品催化剂单体。催化剂单体最外围的四个壁面称为外壁，内部互相垂直交错形成蜂窝孔的都称为内壁。催化剂模块是SCR反应器中的由若干单元体排列好后封装在大型框架内的结构。模块内所有的单元体都是竖直向下的。有些模块内设置取样块，催化剂单元体装在一个特制铁盒内，方便取样时抽出，但由于运行时的积灰，取样块常常难以找到，且难于取出，或不具备代表性。模块内的非取样块一般单元体正常情况下无法抽出。

本发明的一个目的是提供一种对蜂窝式SCR脱硝催化剂模块内一般单元体的取样方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种对蜂窝式SCR脱硝催化剂模块内一般单元体的取样方法，包括在反应器内考察所有催化剂模块的磨损、堵塞分布情况，并挑选最具代表性的催化剂单元体，将挑选的所述的催化剂单元体的紧邻催化剂外壁并垂直于该外壁的内壁破坏，使所述的催化剂单元体与外壁分离，这样向内一层的内壁就成为了新的外壁，而且与外壁断开了连接，从而抽取所述的催化剂单元体，所述的催化剂单元体为非取样块一般单体。

优选地，还包括对取出所述的催化剂单元体标注编号，记录所述的催化剂单元体抽取位置，将替换催化剂样品插入抽取了所述的催化剂单元体的空位。

本发明的另一个目的是提供一种对蜂窝式SCR脱硝催化剂模块内一般单元体的取样装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种对蜂窝式SCR脱硝催化剂模块内一般单元体的取样装置，包括驱动铲单元、催化剂抽取单元，其中：

所述的驱动铲单元包括驱动组件、与所述的驱动组件相连接的连接支杆、与所述的连接支杆相连接的铲体，所述的驱动组件驱动所述的铲体在所述的连接支杆的延伸方向上来回移动；

所述的催化剂抽取单元包括相平行设置的第一夹紧板和第二夹紧板、与所述的第一夹紧板、第二夹紧板相连接的夹紧操作件，所述的夹紧操作件带动所述的第一夹紧板、第二夹紧板相互靠拢或者远离。

优选地，所述的驱动组件包括驱动外壳、设置在所述的驱动外壳内部的驱动电机、为所述的驱动电机进行供电的电源、一端与所述的驱动电机相连接的连接主杆，所述的连接主杆的另一端与所述的连接支杆的一端相连接，所述的连接主杆、连接支杆的延伸方向一致。

进一步优选地，所述的连接主杆的另一端具有连接头且伸出所述的驱动外壳，所述的连接支杆的一端通过所述的连接头与所述的连接主杆相连接。所述的连接主杆通过所述的连接头可以所述的连接支杆牢固连接，方便更换。

进一步优选地，所述的电源为电池或外接电源。外接电源电压12V，保证使用安全。

优选地，所述的连接支杆、铲体采用刚性材料。

进一步优选地，所述的连接支杆采用高强度的金属材料或合成材料，具有足够的刚性，保证在带动所述的铲体来回移动的同时不会产生明显形变，从而保证不影响周围催化剂壁面；所述的铲体采用金属材料，具有足够的刚性，在冲击催化剂内壁时不产生明显的形变，从而保证不影响周围催化剂壁面。

优选地，所述的连接支杆设置有两根。

进一步优选地，两根所述的连接支杆之间设置有加强筋，防止所述的连接支杆长度过长整体刚度降低易产生过大形变。

优选地，所述的连接支杆的直径小于5mm，从而保证只破坏一个孔，不会影响周围的蜂窝孔。

优选地，所述的铲体的一端与所述的连接支杆的另一端相连接，所述的铲体的另一端呈刀刃状或锯齿状。通过所述的铲体另一端的刀刃或锯齿在来回移动过程中轻易破坏内壁面。

优选地，所述的铲体的宽度为130-145cm，能够适用于不同蜂窝孔径的催化剂单元体；所述的铲体的厚度小于3cm，从而保证只破坏一个孔，不会影响周围的蜂窝孔。

优选地，所述的驱动铲单元还包括连接在所述的驱动组件上的握把，方便操作人员手持。

优选地，所述的铲体来回移动的距离为1-5cm，在破坏需要破坏的壁面的同时避免影响周围催化剂内壁。

优选地，所述的夹紧操作件包括第一夹紧操作件、第二夹紧操作件，所述的第一夹紧操作件、第二夹紧操作件为圆杆，所述的第一夹紧操作件、第二夹紧操作件的一端部形成旋转端，所述的第一夹紧操作件、第二夹紧操作件的另一端的周面上具有螺纹；所述的第一夹紧板、第二夹紧板中的至少一个上设置有螺栓，所述的第一夹紧操作件、第二夹紧操作件的另一端与所述的螺栓螺纹配合。

进一步优选地，所述的第一夹紧操作件的另一端穿过所述的第一夹紧板并与所述的第二夹紧板上的螺栓螺纹配合，所述的第二夹紧操作件的另一端穿过所述的第二夹紧板并与所述的第一夹紧板上的螺栓螺纹配合。

进一步优选地，所述的第一夹紧操作件、第二夹紧操作件垂直于所述的第一夹紧板、第二夹紧板。

优选地，所述的第一夹紧板、第二夹紧板包括板主体、位于板主体内侧的内衬，所述的板主体采用金属材料或合成材料，具有足够的刚性，保证能够使整个所述的第一夹紧板、第二夹紧板都能贴近待抽出的催化剂样品，并产生足够的压力；所述的内衬采用橡胶材料，保证与催化剂接触部分有足够的摩擦系数，且摩擦系数μ>0.2。

优选地，所述的第一夹紧板、第二夹紧板与催化剂接触部分的长度为50-80mm，宽度为90-110mm，厚度小于5mm。

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：

本发明的方法通过使催化剂单元体与周围单元体产生足够的间隙，从而将分离的催化剂单元体抽出；本发明的装置简单可靠，便于携带；操作方便、安全、简单、快捷；能够根据实际需求完整地将具有测试代表性的模块内非取样块一般单元体取出，保证了实验室检测结果的代表性；

同时，通过本发明方法取出的催化剂样品迎风面截面发生了变化，但是测试时烟气量做相应调整，仍然能保证催化剂蜂窝孔道内烟气流通的特性与实际运行一致，对于中试检测并没有影响，能够保证测试的准确性。

附图说明

附图1为本实施例中驱动铲单元的结构示意图；

附图2为本实施例中驱动铲单元中驱动组件的结构示意图；

附图3a为本实施例中驱动铲单元中连接支杆的示意图一；

附图3b为本实施例中驱动铲单元中连接支杆的示意图二；

附图4为本实施例中曲柄连杆机构的示意图；

附图5为本实施例中催化剂抽取单元的结构示意图；

附图6为催化剂外壁、内壁的示意图。

其中：10、驱动组件；100、驱动外壳；101、驱动电机；1010、输出轴；102、电源；103、连接主杆；1030、连接头；104、曲柄；105、限位板；11、连接支杆；12、铲体；13、握把；14、加强筋；20a、第一夹紧板；20b、第二夹紧板；200、板主体；201、内衬；21a、第一夹紧操作件；21b、第二夹紧操作件；22、螺栓；a、外壁；b、内壁。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种对蜂窝式SCR脱硝催化剂模块内一般单元体的取样装置，主要包括驱动铲单元、催化剂抽取单元。其中：

如图1所示：驱动铲单元包括驱动组件10、与驱动组件10相连接的连接支杆11、与连接支杆11相连接的铲体12、连接在驱动组件10上的握把13。

在本实施例中：驱动组件包括驱动外壳100、设置在驱动外壳100内部的驱动电机101、为驱动电机101进行供电的电源102、一端与驱动电机101相连接的连接主杆103，连接主杆103的另一端与连接支杆11的一端相连接，连接主杆103、连接支杆11的延伸方向一致。具体的说：电源102为电池或外接电源。连接主杆103的另一端具有连接头1030且伸出驱动外壳100，连接支杆11的一端通过连接头1030与连接主杆103相连接，连接头1030例如插孔等，驱动电机101通过连接主杆103、连接支杆11带动铲体12在连接支杆11的延伸方向上来回移动。

以下给出一种驱动电机101带动连接主杆103来回移动的方式：

本实施例采用曲柄连杆机构，具体为驱动电机101的输出轴1010连接一曲柄104，并带动曲柄104作圆周运动，圆周运动的曲柄104再带动连接主杆10在限位板105的限位下作来回往复运动，如图4所示。具体参数就是往复运动的频率，在1次/秒-3次/秒即可，即驱动电机101的转速在60转/秒-180转/秒。

连接支杆11设置有两根，其采用高强度的金属材料或合成材料。连接支杆11的直径小于5mm。连接支杆11可以包含两种长度的类型，一类长900mm，一类长1500mm，长900mm的类型适用于850mm以下长度的催化剂；长度较长的类型适用于850mm-1350mm长度的催化剂，并且长1500mm的两根连接支杆11之间可以设置加强筋14，如图3a、3b所示。目前未出现长度超过1350mm的蜂窝式催化剂，如有，可以制作更长的连接支杆11。

铲体12的一端与连接支杆11的另一端相连接，铲体12的另一端形成锋利的刃部。铲体12也采用金属材料，铲体12的宽度为130-145cm；铲体12的厚度小于3cm。

握把13连接在驱动外壳100上，可以设置两个。

如图5所示：催化剂抽取单元包括相平行设置的第一夹紧板20a和第二夹紧板20b、与第一夹紧板20a、第二夹紧板20b相连接的夹紧操作件，夹紧操作件带动第一夹紧板20a、第二夹紧板20b相互靠拢或者远离。

在本实施例中：第一夹紧板20a、第二夹紧板20b包括板主体200、位于板主体200内侧的内衬201，板主体200采用金属材料或合成材料；内衬201采用橡胶材料。第一夹紧板20a、第二夹紧板20b与催化剂接触部分的长度为50-80mm，宽度为100mm，厚度小于5mm。

夹紧操作件包括第一夹紧操作件21a、第二夹紧操作件21b，第一夹紧操作件21a、第二夹紧操作件21b为圆杆，第一夹紧操作件21a、第二夹紧操作件21b的一端部形成旋转端，第一夹紧操作件21a、第二夹紧操作件21b的另一端的周面上具有螺纹；第一夹紧板20a、第二夹紧板20b上设置有螺栓22，第一夹紧操作件21a、第二夹紧操作件21b的另一端与螺栓22螺纹配合；第一夹紧操作件21a、第二夹紧操作件21b垂直于第一夹紧板20a、第二夹紧板20b。具体为：第一夹紧操作件21a的另一端穿过第一夹紧板20a并与第二夹紧板20b上的螺栓22螺纹配合，第二夹紧操作件21b的另一端穿过第二夹紧板20b并与第一夹紧板20a上的螺栓22螺纹配合。第一夹紧操作件21a、第二夹紧操作件21b相对设置，使受力更平衡，也可以同向设置；第一夹紧操作件21a、第二夹紧操作件21b上下设置，可以平衡力矩，保证第一夹紧板20a、第二夹紧板20b的平行。这样只需要旋转第一夹紧操作件21a、第二夹紧操作件21b，两个第一夹紧板20a、第二夹紧板20b自然就能靠近，最终夹住催化剂并施加足够的压力。

以下具体阐述下对SCR反应器内蜂窝式催化剂模块中非取样块一般单体取样的方法：

S1、在反应器内考察所有催化剂模块的磨损、堵塞分布情况，

S2、根据催化剂模块的整体磨损、堵塞分布情况，挑选最具代表性的催化剂单元体，该催化剂单元体为非取样块一般单体，

S3、将铲体12垂直于该催化剂单元体待破坏的孔，铲体12尽量贴近外壁，双手握稳握把13，打开电源102，使铲体12开始来回移动，被铲体12破坏掉的内壁会从旁边自然掉落，观察铲体12对于垂直外壁的内壁的破坏，逐渐向下移动铲体12，直至将一侧完全破坏，与外壁平行的第一层内壁与外壁完全分离，

将垂直于四个外壁的内壁全部破坏后，减少2个孔的催化剂与外壁自然分离，分离后的催化剂被模块下方的支撑托住而不会掉落，最后抽出铲体12，

S4、将催化剂抽取单元的第一夹紧板20a、第二夹紧板20b分开至催化剂单元体宽度的距离，并插入催化剂单元体新形成的最外侧的内壁，转动夹紧操作件21使第一夹紧板20a、第二夹紧板20b夹紧，直至能够稳定安全地将催化剂单元体取出，取出后将第一夹紧板20a、第二夹紧板20b松开，得到催化剂单元体，

S5、在催化剂单元体上标注编号，记录催化剂单元体抽取位置，将替换催化剂样品插入抽取了催化剂单元体的空位，完成一次抽样。

实施例一：

催化剂长800mm，选用900mm长度的连接支杆11，

外接电源，电源电压12V，

催化剂内壁较厚，选用锯齿铲体12，铲体12宽度130mm，铲体12运动幅度为2cm，铲体12运动频率3次/秒，

2分钟铲好一个边，共花费约10分钟完成。

催化剂抽取单元的第一夹紧操作件21a、第二夹紧操作件21b的旋转端在同一侧，将催化剂提出。

实施例二：

催化剂长1200mm，选用1500mm长度的连接支杆11，

内置电池电源，

催化剂内壁较薄，选用锋利的刃状铲体12，铲体12宽度145mm，铲体12运动幅度为5cm，铲体12运动频率1次/秒，

1.5分钟铲好一个边，共花费约8分钟完成。

催化剂抽取单元的第一夹紧操作件21a、第二夹紧操作件21b的旋转端在相对两侧，将催化剂提出。

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)

1.一种对蜂窝式SCR脱硝催化剂模块内一般单元体的取样方法，其特征在于：包括在反应器内考察所有催化剂模块的磨损、堵塞分布情况，并挑选最具代表性的催化剂单元体，将挑选的所述的催化剂单元体的紧邻催化剂外壁并垂直于该外壁的内壁破坏，使所述的催化剂单元体与外壁分离，从而抽取所述的催化剂单元体，所述的催化剂单元体为非取样块一般单体。

2.一种实现权利要求1所述的对一种对蜂窝式SCR脱硝催化剂模块内一般单元体的取样方法的装置，其特征在于：包括驱动铲单元、催化剂抽取单元，其中：

所述的驱动铲单元包括驱动组件、与所述的驱动组件相连接的连接支杆、与所述的连接支杆相连接的铲体，所述的驱动组件驱动所述的铲体在所述的连接支杆的延伸方向上来回移动；

所述的催化剂抽取单元包括相平行设置的第一夹紧板和第二夹紧板、与所述的第一夹紧板、第二夹紧板相连接的夹紧操作件，所述的夹紧操作件带动所述的第一夹紧板、第二夹紧板相互靠拢或者远离。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的驱动组件包括驱动外壳、设置在所述的驱动外壳内部的驱动电机、为所述的驱动电机进行供电的电源、一端与所述的驱动电机相连接的连接主杆，所述的连接主杆的另一端与所述的连接支杆的一端相连接，所述的连接主杆、连接支杆的延伸方向一致。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的铲体的一端与所述的连接支杆的另一端相连接，所述的铲体的另一端呈刀刃状或锯齿状。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的夹紧操作件包括第一夹紧操作件、第二夹紧操作件，所述的第一夹紧操作件、第二夹紧操作件为圆杆，所述的第一夹紧操作件、第二夹紧操作件的一端部形成旋转端，所述的第一夹紧操作件、第二夹紧操作件的另一端的周面上具有螺纹；所述的第一夹紧板、第二夹紧板中的至少一个上设置有螺栓，所述的第一夹紧操作件、第二夹紧操作件的另一端与所述的螺栓螺纹配合。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的第一夹紧操作件的另一端穿过所述的第一夹紧板并与所述的第二夹紧板上的螺栓螺纹配合，所述的第二夹紧操作件的另一端穿过所述的第二夹紧板并与所述的第一夹紧板上的螺栓螺纹配合。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述的第一夹紧操作件、第二夹紧操作件垂直于所述的第一夹紧板、第二夹紧板。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的连接支杆、铲体采用刚性材料，所述的连接支杆采用高强度的金属材料或合成材料；所述的铲体采用金属材料。

9.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的第一夹紧板、第二夹紧板包括板主体、位于板主体内侧的内衬，所述的板主体采用金属材料或合成材料；所述的内衬采用橡胶材料。

10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述的连接支杆的直径小于5mm；所述的铲体的宽度为130-145cm,所述的铲体的厚度小于3cm；所述的第一夹紧板、第二夹紧板与催化剂接触部分的长度为50-80mm，宽度为90-110mm，厚度小于5mm。

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