CN201828550U

CN201828550U - 用于测试二噁英降解催化剂性能的检测装置

Info

Publication number: CN201828550U
Application number: CN2010205751184U
Authority: CN
Inventors: 俞勇梅; 李咸伟; 何晓蕾
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2011-05-11
Anticipated expiration: 2020-10-25

Abstract

本实用新型公开了一种用于测试二噁英降解催化剂性能的检测装置，包括顺次连接的气体采集单元、催化反应器单元、气体吸收单元以及控制单元。利用本实用新型的检测装置，可便携地对以实际烟气为气源的二噁英降解催化剂的性能进行测试。

Description

用于测试二噁英降解催化剂性能的检测装置

技术领域

本实用新型涉及气体检测装置，更具体地，是一种可对二恶英降解催化剂的性能进行测试的检测装置。

背景技术

二恶英一般指多氯二苯并-对-二恶英(Poly-chlorinated dibenzodioxin，简称为PCDDs)及多氯二苯并呋喃(Polychlorinateddibenzofurans，简称为PCDFs)的总称，为剧毒性有机氯化物。目前，二恶英的污染主要来自城市垃圾的燃烧、有害废弃物的燃烧以及金属冶炼的过程，所产生的二恶英随燃烧过程中的排放烟气被释放大气中去。通常，去除烟气中二恶英的办法主要是通过类似除尘的方法将其从烟气中分离出来，再进行进一步无害化处置。尽管如此，烟气中仍然会有一部分二恶英物质排放到大气中去。因此，彻底去除烟气中的微量二恶英物质主要还是要依靠一些对二恶英物质有催化氧化作用的物质将其彻底分解并氧化成CO₂、H₂O和HCl，以达到完全去除二恶英物质的目的。然而，二恶英为剧毒物质，而烟气中的二恶英含量又属于痕量，因此在催化剂的研发阶段，往往会采用模拟的烟气进行试验，烟气中的二恶英组分用其它一些毒性较低的物质进行替代实验，如邻二氯苯等。这虽然能反映出催化剂的多种性能，但是模拟烟气和实际烟气仍然存在巨大的差别。为此，还需要建设具有一定规模的在线装置进行现场试验。这些装置往往属于一次性投资，体积比较庞大，占地面积较大，并且还需要另外单独进行烟气样品的采集以最终评价催化剂的实际使用效果。

目前，在已公开的专利文献中主要是针对烟气脱硝催化剂的测试技术和装备，还没有评价二恶英降解能力的催化剂测试装备，并且也没有可移动的便携式设备。

例如，申请号为200510025647.0的中国专利申请“一种用于快速测试催化剂耐久性能的试验装置”提供了一种用于快速测试催化剂耐久性能的试验装置，适用于检测汽车尾气催化剂的耐久性能，为实验室测试装备。专利号为ZL200920037467.8的中国专利“SCR脱硝催化剂磨损性能测试装置”公开了一种SCR脱硝催化剂磨损性能的测试装置，所测试用的烟气为模拟烟气，同时也是一种在实验室用的测试装备。申请号为200710092609.6的中国专利申请“分仓式脱硝催化剂测试分析装置”公开了一种针对电厂SCR脱硝催化剂性能评价的分析装置，但该装置无法做到针对二恶英的降解性能进行评价和测试。申请号为03150580.5的中国专利申请“催化剂表面性质综合测定仪及其应用”公开了一种能够将表征催化剂和催化反应多种技术集于一体的综合性仪器设备，然而该设备仍然只是针对模拟烟气的实验室试验装备。申请号200810215186.7的中国专利申请“催化剂的测定方法和装置”公开了一种从至少两种候选配方的集合中测试或选择能催化转化给定反应物或反应物混合物的多个催化剂配方的方法及装置，可用于多种催化剂性能的同时测定，但也属于实验室试验装备。

因此，需要一种新的可移动的便携式检测装置，用于对以实际烟气为气源的二恶英降解催化剂的性能进行测试。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于提供一种可移动的用于对二恶英降解催化剂的性能进行测试的检测装置。

本实用新型的用于测试二恶英降解催化剂性能的检测装置包括顺次连接的气体采集单元、催化反应器单元、气体吸收单元以及控制单元，其中：

所述气体采集单元包括采样枪、套在该采样枪外部的加热套管、与所述采样枪的一端相连接的采样嘴、设置于所述加热套管上的S型皮托管和第一温度传感器、与所述采样枪另一端相连接的滤纸套筒、罩于所述滤纸套筒外部的滤纸加热箱、以及设置在所述滤纸加热箱上的第二温度传感器；

所述催化反应器单元包括反应器内管、套在所述反应器内管外部的加热套、套在所述加热套外部的不锈钢外壳、以及设置在所述反应器内管上的第三温度传感器，其中所述反应器内管中设置有玻璃砂芯；

所述气体吸收单元包括顺次连接的冷凝管、树脂筒、冷凝水收集瓶、吸收瓶、两个缓冲瓶、以及脱水瓶；

所述控制单元包括大流量抽气泵以及控制箱，其中所述S型皮托管通过软管与所述控制箱相连接，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器和所述第三温度传感器分别通过补偿导线与所述控制箱相连接。

优选地，所述控制箱上设置有气体流量计。

优选地，所述反应器内管内设置有玻璃纤维棉。

利用本实用新型的检测装置，可便携地对以实际烟气为气源的二恶英降解催化剂的性能进行测试。具体地，通过该装置，可在利用少量二恶英降解催化剂的情况下进行现场烟气检测，而不需要建设体积较为庞大的在线测试装置，从而减少了催化剂的使用量和工程建设费用；同时，利用本发明的检测装置，可将样品的采集和催化性能的测试同时进行，不需要另外的样品采集步骤，这减少了实验误差，可对催化剂性能评价提供更加准确的数据。

附图说明

图1是本实用新型的用于测试二恶英降解催化剂性能的检测装置的总体示意图；

图2是本实用新型的气体采集单元的分解示意图；

图3是本实用新型的催化器反应单元的组成示意图，其中部分被打开；

图4是本实用新型的气体吸收单元的组成示意图；

图5是本实用新型的控制单元的组成示意图。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施方式，对本实用新型的具体组成和工作原理进行详细说明。

如图1所示，是本实用新型的用于测试二恶英降解催化剂性能的检测装置的总体示意图。该检测装置包括顺次连接的气体采集单元100、催化反应器单元200、气体吸收单元300、以及控制单元400。

更具体地，结合图2，为气体采集单元100的分解示意图。气体采集单元100包括采样枪110、套在该采样枪110外部的加热套管120、与所述采样枪110的一端相连接的采样嘴130、设置于所述加热套管120上的S型皮托管140和第一温度传感器150、与所述采样枪110另一端相连接的滤纸套筒160、罩于所述滤纸套筒160外部的滤纸加热箱170、以及设置在所述滤纸加热箱170上的第二温度传感器180。S型皮托管140通过软管与控制单元400的控制箱420(参见图5)相连接，可直接测得烟气的瞬时流速，控制箱420则根据烟气的瞬时流速，自动调节烟气的采集速度，使二者的速度偏差维持在±20％以内，以满足等速采集烟气的需求。第一温度传感器150可由热电偶组成，能够直接测得烟气温度，并通过补偿导线与控制箱420相连接。S型皮托管140和第一温度传感器150通过不锈钢钢环固定在采样枪110的加热套管120上。第二温度传感器180亦可由热电偶组成，能够测得滤纸加热箱170的温度，并通过补偿导线与控制箱420(参见图5)相连接。设置加热套管120和滤纸加热箱170，是为保证所采集的烟气在抽取过程中保持在一定的温度范围内，以避免烟气中的水分过早冷凝，影响烟气成分。滤纸套筒160用于对烟气中的粉尘进行过滤。滤纸套筒160和滤纸加热箱170可根据需要设置在催化反应器单元200之前或者之后。

参考图3，是本实用新型的催化反应器单元200的结构示意图。具体地，催化反应器单元200包括反应器内管210、套在所述反应器内管210外部的加热套220、套在所述加热套220外部的不锈钢外壳230、以及设置在所述反应器内管210上的第三温度传感器240，其中所述反应器内管210中设置有玻璃砂芯211。被测催化剂填充在反应器内管210内的一端，为防止催化剂流失，可在反应器内管210内设置玻璃纤维棉，该玻璃纤维棉具体设置于反应器内管210内的另一端。流经催化剂的烟气温度可通过加热套220进行调节，具体的温度调节范围为50～400℃，进而可测得催化剂在不同温度下的催化性能。第三温度传感器240为热电偶，其通过补偿导线与控制箱420(参见图5)相连接，其反映催化反应器单元200内的实际温度。

如图4所示，为本实用新型的气体吸收单元300的组成示意图。气体吸收单元300包括顺次连接的冷凝管310、树脂筒320、冷凝水收集瓶330、吸收瓶340、两个缓冲瓶350、360、以及脱水瓶370。冷凝管310用于对经催化反应器单元处理后的烟气进行冷却。树脂筒320用于吸附气体和冷凝水中包括二恶英在内的有机成分。冷凝水收集瓶330负责收集烟气中被冷凝下来的水分。吸收瓶340内预先装入100mL左右的去离子水，用于吸收气体中剩余的水溶性物质。缓冲瓶350、360主要起缓冲作用，以防止气体反吸，同时避免带入过多的水分。脱水瓶370内装有一定量的变色硅胶，目的是进一步进行脱水，以保护控制单元400的大流量抽气泵410(参见图5)，延长其使用寿命。

如图5所示是本实用新型的控制单元400的组成示意图。控制单元400包括大流量抽气泵410和控制箱420。控制箱内带有气体流量计421，以记录烟气的实际采集量。

以下结合图1-5，对本实用新型的检测装置的工作过程进行描述。该检测装置的各部分在现场进行组装后，带有S型皮托管140的采样枪110被一起送入烟道，按照自动等速采样的原理进行烟气抽取。气体采集的速度通过控制单元400的控制箱420随时根据与采样枪110处于同样位置的S型皮托管140所测得的烟气流速进行调整，等速比可保持在±20％以内，以保证所采集的气体组分能够最大程度地接近实际烟气情况。采集后的烟气经过滤纸套筒160过滤后，进入催化反应器单元200。加热套管120和滤纸加热箱170可保证气体在传输过程中的温度高于露点，避免烟气中的水分发生冷凝现象。催化反应器单元200的加热套220可单独控制，温度可在50～400℃范围内进行调节，能够分别测试在不同温度条件下的催化剂活性。气体经催化反应后进入气体吸收单元300，经冷凝管310冷凝后，气体中的有机成分，包括二恶英物质都被树脂管320内的树脂所组成的吸附剂所吸附，其余水溶性成分，包括二恶英的分解产物HCl则顺次进入冷凝水收集瓶330及吸收瓶340内的冷凝水和吸收液中，然后，气体经缓冲瓶350、360缓冲处理后，进一步经脱水瓶370进行脱水处理，脱水后的洁净气体则通过大流量抽气泵410后排放到大气中去。吸附剂以及吸收液中的二恶英物质经实验室分析后，与原烟气中的二恶英含量相比，则可给出最直接的二恶英脱除效率。同时通过评价吸收液和冷凝水中HCl的含量与原烟气中HCl含量的变化还可以评价催化剂的实际催化降解效率。

如上所述，利用本实用新型的检测装置，可便携地对以实际烟气为气源的二恶英降解催化剂的性能进行测试。具体地，通过该装置，可在利用少量二恶英降解催化剂的情况下进行现场烟气检测，而不需要建设体积较为庞大的在线测试装置，从而减少了催化剂的使用量和工程建设费用；同时，利用本发明的检测装置，可将样品的采集和催化性能的测试同时进行，不需要另外的样品采集步骤，这减少了实验误差，可对催化剂性能评价提供更加准确的数据。

Claims

1.一种用于测试二恶英降解催化剂性能的检测装置，其特征在于，所述检测装置包括顺次连接的气体采集单元、催化反应器单元、气体吸收单元以及控制单元，其中：

所述气体采集单元包括采样枪、套在所述采样枪外部的加热套管、与所述采样枪的一端相连接的采样嘴、设置于所述加热套管上的S型皮托管和第一温度传感器、与所述采样枪另一端相连接的滤纸套筒、罩于所述滤纸套筒外部的滤纸加热箱、以及设置在所述滤纸加热箱上的第二温度传感器；

2.根据权利要求1所述的用于测试二恶英降解催化剂性能的检测装置，其特征在于，所述控制箱上设置有气体流量计。

3.根据权利要求1或2所述的用于测试二恶英降解催化剂性能的检测装置，其特征在于，所述反应器内管内设置有玻璃纤维棉。