CN203405452U

CN203405452U - Scr脱硝系统的催化剂活性检测装置

Info

Publication number: CN203405452U
Application number: CN201320465822.8U
Authority: CN
Inventors: 李德波
Original assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2023-07-31

Abstract

本实用新型提供一种SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置，包括：气体控制单元控制包括N2、O2、NO、NH3、SO2的模拟烟气的质量流量计控制和加热保温，气体混合器放置在保温箱内，NH3经过流量计控制后直接进入混合器，所有气体和水再次混合后，进入到反应器内；水蒸气采用液体控制单元进行控制，液体贮罐中的水通过计量后首先进入汽化器，在汽化器内全部气化后再进入混合器与气体原料混合；加热器将反应器加热至所需要的反应温度，在所述反应器内各种模拟烟气和催化剂发生反应，反应后的气体经气液分离器将水与气体分开，然后气体进行烟气分析仪进行分析。能够对SCR脱硝系统的催化剂活性进行准确的检测，保障SCR脱硝系统的运行。

Description

SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置

技术领域

本实用新型涉及SCR脱硝系统的技术领域，特别是涉及一种SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置。

背景技术

SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原法)的原理是在催化剂作用下，还原剂NH3在290-400℃下将NO和NO2还原成N2，而几乎不发生NH3的氧化反应，从而提高了N2的选择性，减少了NH3的消耗。

随着SCR脱硝系统在我国火电厂的广泛应用，SCR催化剂及脱硝系统的运行管理问题日益突出。SCR脱硝系统在的催化剂活性是SCR脱硝系统运行的一项重要指标，关系到SCR脱硝系统的运行状况。因此如何准确地检测SCR脱硝系统的催化剂活性是SCR脱硝系统的一个重要问题。

然而，目前对于催化剂活性检测始终没有一种专门的设备，使得SCR脱硝系统的催化剂活性检测困难，因此无法准确指导SCR脱硝系统的运行。

实用新型内容

针对上述背景技术中存在的SCR脱硝系统的催化剂活性检测困难的问题，本实用新型的目的在于提供一种SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置，能够准确地测量在SCR脱硝系统的催化剂活性，保障SCR脱硝系统的运行。

一种SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置，其特征在于，包括：气体控制单元、液体控制单元、反应器单元以及产物控制和分析单元；

所述气体控制单元包括气流量控制系统、预热器、保温箱和混合器，所述气流量控制系统的输出端连接所述预热器的输入端，所述预热器的输出端连接所述混合器的输入端，所述混合器设置在所述保温箱内，所述混合器的输出端连接所述反应器单元；

所述液体控制单元包括液体储罐、计量泵和汽化器、所述液体储罐的输出端连接所述计量泵的输入端，所述计量泵的输出端连接所述汽化器的输入端，所述汽化器的输出端连接所述气体控制单元的混合器；

所述反应器单元包括互相连接的反应器和加热器，所述反应器的输入端连接所述混合器的输出端，所述反应器的输出端连接所述产物控制和分析单元；

所述产物控制和分析单元包括气液分离器和烟气分析仪，所述气体分离器的输入端连接所述反应器的输出端，其气体输出端连接所述烟气分析仪。

本实用新型的SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置中，所述气体控制单元控制包括N2、O2、NO、NH3、SO2的模拟烟气的质量流量计控制和加热保温，所述气体混合器放置在保温箱内，NH3经过流量计控制后直接进入混合器，所有气体和水再次混合后，进入到反应器内；水蒸气采用液体控制单元进行控制，液体贮罐中的水通过计量后首先进入汽化器，在汽化器内全部气化后再进入混合器与气体原料混合；加热器将反应器加热至所需要的反应温度，在所述反应器内各种模拟烟气和催化剂发生反应，反应后的气体经气液分离器将水与气体分开，然后气体进行烟气分析仪进行分析。因此，能够对SCR脱硝系统的催化剂活性进行准确的检测，保障SCR脱硝系统的运行。

通过本实用新型的SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置，根据活性测试步骤及测试条件可以对催化剂活性进行测试，同时也可以检测其SO2/SO3转化率。

附图说明

图1是本实用新型SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置的结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本实用新型提供的SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置的结构示意图。

本实用新型提供的SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置，包括气体控制单元、液体控制单元、反应器单元以及产物控制和分析单元；

对所述催化剂样本进行活性检测时，可将催化剂切割成50×50mm左右的试样块，长度可选20-400mm，来进行测试。

进行活性评价的气体采用模拟烟气，烟气成分包括N2、O2、NO、NH3、SO2。N2、O2、NO、SO2经质量流量计控制后进入气体预热器，预热器将混合气体加热至一定的温度，再经过保温管线，进入到反应器入口的保温箱内，气体混合器放置在保温箱内，NH3经过流量计控制后直接进入混合器，所有气体和水再次混合后，进入到反应器内。

计量泵优选采用连续柱塞泵，具有流量连续，控制准确的特点，流量范围0.01～9.99ml/min。模拟烟气中的水蒸气采用液体控制单元进行控制，液体贮罐中的水通过计量后首先进入汽化器，在汽化器内全部气化后再进入混合器与气体原料混合。

反应器优选为50×50×200mm的方形不锈钢反应器，加热器将反应器加热至所需要的反应温度；反应器内优选设置有一段高度为200mm的恒温区，催化剂可放置在恒温区内，以保证温度的均匀性。同时为了测定催化剂床层内真实反应温度及温度分布均匀性，在催化剂床层内插有Ф2x1的金属管，用于测量床层轴向温度分布。

反应后的气体经气液分离器将水与气体分开，以避免水对烟气分析仪的影响，然后气体进行烟气分析仪进行分析。

所述催化剂活性测试装置可进一步包括一系统控制单元，所述系统控制单元对所述气体控制单元、所述液体控制单元、所述反应器单元以及所述产物控制和分析单元进行计算机监控，可将所有操作和检测仪表进行计算机监控。

在进行活性测试时，可根据以下步骤进行：

（1）保持室内空气流通，检查气瓶剩余气体压力；

（2）接上实验台电源，保证电源供应正常；

（3）检测装置的气密性，检测合格后方可进行试验；

（4）根据测试要求进行烟气各组分浓度及烟气温度进行设定；

（5）当活性测试装置通入烟气后，首先要进行混合预热，混合预热炉的温度宜设定为200℃，期间对进出口烟气参数进行测试，当连续两次测试结果标准偏差小于10%后，可进入正式测试阶段；

（6）正式测试时，每隔30min测定一次烟气参数，至少测定5次，确保相邻两次的测量结果相对偏差小于10%。若烟气参数测量结果偏差较大，则应进行重新调整并稳定，重新进行计时；

（7）当测试结束时，关闭除N2外其余各烟气，继续通入N230min后，可关闭整个测试装置系统，确保反应器内其他烟气残留成分，以及催化剂温度在100℃以下，否则继续通入N2。

前燃煤电厂SCR反应空速的设计值为3000-4000h-1，因此催化剂测试条件拟定的空速为3500h-1。燃煤电厂SCR反应器入口烟气温度一般为320～400℃，确定催化剂活性检测过程中SCR反应器烟气温度为350℃。测试催化剂活性时，氨氮比必须大于1，本实验中的氨氮比为1.1。根据上述方法及测试条件，可对催化剂进行活性常数K值的测试。

根据活性测试步骤及测试条件可以对催化剂活性进行测试，同时也可以检测其SO2/SO3转化率。

在SO2/SO3转化率测试中，SO3的吸收和检测是个难点，目前广泛采用的是Cheney和Homolya提出的选择性冷凝方法，其原理主要是控制烟气的温度将SO3与水蒸气启程的硫酸蒸汽冷凝在所设定的位置。本实用新型也采用该方法进行收集，并根据本套试验装置对该方法进行了改进。SO2/SO3转化率评价与活性评价相同，但在产物控制和分析单元处有所不同，烟气经过催化剂床层后，在出口管道上接一个旁路，烟气经过冷凝管将硫酸蒸汽冷凝，冷凝管出口接吸收瓶，冷凝下来的硫酸蒸汽部分留在冷凝管壁上，部分会流入吸收瓶中。冷凝管和吸收瓶的温度均保持在70-90℃。采集好的样品用去离子水收集，并采用分光光度计或离子色谱进行测量。

对催化剂样品处理及测试时间需要注意的是：应选取外观无明显物理损伤的单元体作为待测样品，要求截取截面为50×50mm催化剂。切割长度为200mm。在对样品制备的切割过程中，应注意防止油等有机污染物的污染，及其试样之间的交叉污染。对于新催化剂，要求样品各截面光滑平整、无明显裂纹。对于已使用过的催化剂，测试前应采取压缩空气吹扫或其他物理方法以确保被测样品孔道内无肉眼可见的堵塞。

开始测试后，应在反应器入口的烟气条件参数稳定后，方可进入测试计时阶段，要求各烟气浓度参数波动低于5%。要求催化剂活性测试时间应至少在2小时以上。要保证在测试计时期内，烟气条件及运行工况的相对稳定。测试期间，若烟气条件发生变化时，应稳定1小时后方可进行数据采集。

下面以具体实施例说明催化剂的活性测试：

催化剂样品取自某机组脱硝装置。由于该催化剂为波纹板式，只能是整个模块取样，因此只对B反应器下层的催化剂进行了取样。该催化剂使用年限已达5年（40200h），催化剂样品基本信息下表所示。本次测试按烟气流动方向，将旧催化剂分成迎风面和背风面两部分分别进行。作为对比，还进行了新催化剂的测试，即通过对新鲜催化剂与旧催化剂进行对比，以确定运行后催化剂的失活情况。

催化剂基本信息

催化剂活性测试结果见下表。可以看出，旧催化剂的脱硝性能和SO2/SO3转化率低于新催化剂，说明催化剂长期投运后存在失活现象。另外，背风面催化剂的活性低于迎风面。旧催化剂与新催化剂的活性比值分别为：k迎/k0=0.61，k背/k0=0.64，由此计算得到的惰化速度分别为9.70%/10000h和8.96%/10000h。

催化剂活性测试结果

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置，其特征在于，包括：气体控制单元、液体控制单元、反应器单元以及产物控制和分析单元；

2.如权利要求1所述的SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置，其特征在于，所述计量泵为连续柱塞泵。

3.如权利要求1所述的SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置，其特征在于，所述反应器为50×50×200mm的方形不锈钢反应器；

4.如权利要求3所述的SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置，其特征在于，所述反应器内设置有一段高度为200mm的恒温区，

5.如权利要求1至4任意一项所述的SCR脱硝系统的催化剂活性检测装置，其特征在于，所述催化剂活性测试装置可进一步包括一系统控制单元，所述系统控制单元对所述气体控制单元、所述液体控制单元、所述反应器单元以及所述产物控制和分析单元进行计算机监控。