CN203705414U - Scr催化剂性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种SCR催化剂性能检测装置。该SCR催化剂性能检测装置包括：反应单元，具有进气口和出气口，SCR催化剂放置在反应单元内；分析单元，连接在反应单元的出气口上，收集并分析从出气口流出的气体，获得并输出分析结果。通过该SCR催化剂性能检测装置能够快速地检测SCR催化剂的再生性能检测，节省检测时间。

Description

SCR催化剂性能检测装置

技术领域

本实用新型涉及燃煤电力设备领域，具体而言，涉及一种SCR催化剂性能检测装置。

背景技术

选择性催化还原（SCR）脱硝技术因具有高效、可靠的脱硝性能被广泛应用于燃煤电厂的脱硝系统。在整个SCR脱硝系统中，催化剂是核心组件，在设备直接投资中占的比重比较大。SCR脱硝催化剂的外观形态有蜂窝式、平板式和波纹式。SCR脱硝系统的催化剂模块大部分采取高尘布置方案，运行一段时间后催化剂的脱硝性能会下降，造成催化剂失活。催化剂失活的原因有很多，既有运行工况的影响，例如烟气中的粉尘和温度波动对催化剂宏观结果造成的损害，也有烟气中各种有毒有害化学成分的作用，其中砷元素、碱金属、碱土金属及金属氧化物所具有的毒害作用最为明显。这些因素使得SCR脱硝催化剂的使用寿命仅为2至3年，而催化剂的初期投资占SCR脱硝系统总投资的40%—60%，这使催化剂成为昂贵的消耗品。此外失活的SCR催化剂如不加以适当处理将对人体和环境造成极强的毒害作用。这样不仅会造成生产成本提高，而且会危害人类的健康。若将失活的催化剂进行再生处理则可有效延长SCR催化剂使用周期，降低经济成本和毒害作用。因此对SCR脱硝催化剂进行再生意义重大。

而催化剂再生过程中需要对催化剂性能进行检测，以确定再生后的催化剂是否能够满足生产需要的性能。但由于催化剂再生工期紧，因此需要及时出具检测结果，而现有的催化剂性能检测，需要经过复杂的检测过程、且没有完备的检测装置。检测时需要的催化剂体积较大，检测耗时长，不能满足再生过程中催化剂性能检测的需要，且会造成很大的催化剂浪费。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种SCR催化剂性能检测装置，以解决现有技术中的SCR催化剂的性能检测操作复杂和检测耗时长的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种SCR催化剂性能检测装置，该SCR催化剂性能检测装置包括：反应单元，反应单元具有进气口和出气口，SCR催化剂放置在反应单元内；分析单元，分析单元连接在反应单元的出气口上，收集并分析从出气口流出的气体，获得并输出分析结果。

进一步地，SCR催化剂性能检测装置还包括模拟生成待脱硝气体的烟气模拟单元，烟气模拟单元通过进气口与反应单元连接，待脱硝气体从烟气模拟单元流出并进入反应单元内与SCR催化剂反应。

进一步地，烟气模拟单元包括：气罐组，气罐组包括多个用于承载气体的气罐，各气罐上均设置有出气管；气体混合器，各气罐的出气管连通至气体混合器，各气罐内的气体进入气体混合器内并混合；烟气加热件，烟气加热件连接在气体混合器与反应单元的进气口之间，并加热从气体混合器内流出的气体。

进一步地，烟气模拟单元还包括多个质量流量计，各气罐均对应设置有一个质量流量计，各质量流量计连接在相对应的气罐与气体混合器之间，以控制进入气体混合器内的各气体的比例。

进一步地，分析单元包括：气体分析仪，气体分析仪与反应单元的出气口连接，收集并分析从出气口流出的气体，获得检测结果；第一控制阀，第一控制阀连接在气体分析仪的入口与反应单元的出气口之间，以控制反应单元与气体分析仪之间的气路通断。

进一步地，SCR催化剂性能检测装置还包括净化器，净化器的进气端连接在反应单元的出气口和第一控制阀之间。

进一步地，SCR催化剂性能检测装置还包括进气分析支路，进气分析支路包括：连接管路，连接管路连接在烟气模拟单元与气体分析仪之间，使待脱硝气体绕过反应单元直接进入气体分析仪；第二控制阀，第二控制阀连接在烟气模拟单元的气体出口与反应单元的进气口之间，连接管路的第一端连接在第二控制阀上，第二控制阀控制待脱硝气体的流向。

进一步地，烟气模拟单元还包括还原剂储罐，还原剂储罐的出口端连接在第二控制阀与烟气模拟单元的出口端之间。

进一步地，反应单元包括：反应器，进气口位于反应器的第一端，出气口位于反应器的第二端，SCR催化剂放置在反应器内；控温器，控温器设置在反应器上，并控制反应器内的温度。

进一步地，反应器的进气口处设置有测量进气口温度的温度监测元件，温度监测元件与控温器连接，以控制控温器工作。

应用本实用新型的技术方案，SCR催化剂性能检测装置包括反应单元和分析单元。其中，反应单元具有进气口和出气口，SCR催化剂放置在反应单元内，反应单元用于承载SCR催化剂并进行脱硝反应。分析单元连接在反应单元的出气口上，收集并分析从出气口流出的气体，获得并输出分析结果，通过分析单元分析反应后的气体成分，进而能够根据反应后的气体成分确定SCR催化剂的性能。通过该SCR催化剂性能检测装置仅需将少量气体通入反应单元内使其反应，之后收集分析反应后的气体即可测得SCR催化剂的性能。这一过程操作简单、耗时少，能够有效地快速地检测SCR催化剂的性能，且该SCR催化剂性能检测装置结构简单且体积小，便于运输携带，具有更好地适用性。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的实施例的SCR催化剂性能检测装置的结构示意图。

附图标记说明：10、气罐组；11、第一气罐；12、第二气罐；13、第三气罐；14、第四气罐；20、质量流量计；30、气体混合器；40、烟气加热件；50、反应单元；51、反应器；511、进气口；512、出气口；52、控温器；60、分析单元；61、气体分析仪；62、第一控制阀；70、净化器；80、进气分析支路；81、连接管路；82、第二控制阀；90、还原剂储罐。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，根据本实用新型的实施例，SCR催化剂性能检测装置包括反应单元50和分析单元60。其中，反应单元50具有进气口511和出气口512，SCR催化剂放置在反应单元50内，反应单元50用于承载SCR催化剂并进行脱硝反应。分析单元60连接在反应单元50的出气口512上，收集并分析从出气口512流出的气体，获得并输出分析结果，通过分析单元60分析反应后的气体成分，进而能够根据反应后的气体成分确定SCR催化剂的性能。通过该SCR催化剂性能检测装置仅需将少量气体通入反应单元50内使其反应，之后收集分析反应后的气体即可测得SCR催化剂的性能。这一过程操作简单、耗时少，能够有效地快速地检测SCR催化剂的性能，且该SCR催化剂性能检测装置结构简单且体积小，便于运输携带，具有更好地适用性。

将本SCR催化剂性能检测装置应用至燃煤电厂发电的工序中时，烟气从反应单元50的进气口511进入反应单元50内，并在SCR催化剂的催化下发生脱硝反应，反应后的气体从出气口512流出，并进入分析单元60内进行气体成分分析，通过分析结果能够得出SCR催化剂的性能是否符合应用需要。

本SCR催化剂性能检测装置也可应用于对再生后的SCR催化剂进行性能检测，以便能够确定再生后的SCR催化剂是否符合生产需求。

在本实施例中，为了更加准确且快速地测量再生后的SCR催化剂的性能，SCR催化剂性能检测装置还包括模拟出待脱硝气体的烟气模拟单元，烟气模拟单元通过进气口511与反应单元50连接，待脱硝气体从烟气模拟单元流出并进入反应单元50内与SCR催化剂性反应。通过烟气模拟单元可以根据不同的需要调节待脱硝气体的成分，模拟出最符合实际生产工况的烟气，进而获得更加准确的检测结果。

烟气模拟单元包括气罐组10、质量流量计20、气体混合器30、烟气加热件40和还原剂储罐90。

气罐组10包括多个用于承载气体的气罐，各气罐上均设置有出气管。各气罐均对应设置有一个质量流量计20，各质量流量计20连接在相对应的气罐与气体混合器30之间，以控制进入气体混合器30内的各气体的比例，进而实现对烟气成分的精确模拟。各气罐的出气管的端口均连接至气体混合器30上，从各气罐内流出的气体通过质量流量计20后流入气体混合器30内成为混合气体。烟气加热件40与气体混合器30的出口连接，混合气体进入烟气加热件40并在其内加热至实际工况下的烟气的温度。烟气加热件40的出口端连接有还原剂储罐90的出气管的出口，已将催化剂气体与加热后的混合气体混合成待脱硝气体。

其中，在本实施例中，气罐组10包括第一气罐11、第二气罐12、第三气罐13和第四气罐14，四个气罐分别用于承载不同的气体。第一气罐11内盛放有一氧化氮NO或二氧化氮NO₂或二者的混合气。第二气罐12内盛放有氧气O₂。第三气罐13内盛放有二氧化硫SO₂。第四气罐14内盛放有氮气N₂。通过质量流量计20能够调节各气罐内的气体流出的比例，进而控制混合气中的气体组分，以模拟出不同组分的烟气。

气体混合器30用于混合从各气罐的出气管流入的气体，使其均匀地混合成为混合气。优选地，气体混合器30包括不锈钢壳体，壳体内设置有涡流件，涡流件能够使各种气体均匀地混合。

烟气加热件40连接在气体混合器30与反应单元50的进气口511之间，并加热从气体混合器30内流出的混合气。烟气加热件40包括加热件和不锈钢气管，加热件对不锈钢气管内的混合气进行加热。加热件可以为加热炉。

在本实施例中，还原剂储罐90内盛放有氨气NH₃。还原剂储罐90的出口端连接在烟气加热件40的出口端与反应单元50的进气口511之间。从烟气加热件40中流出的加热后的混合气与氨气混合后流入反应单元50内，并与SCR催化剂反应。

优选地，可以进一步提高检测精度，SCR催化剂性能检测装置还包括进气分析支路80，进气分析支路80连接在烟气加热件40的出口端与分析单元60之间，以使反应前的待脱硝气体绕过反应单元50直接进入分析单元60内进行气体分析，以获得反应前的待脱硝气体的精确成分，以便能够和反应后的气体成分进行比较，获得最精确的SCR性能检测结果。进气分析支路80包括连接管路81和第二控制阀82。

连接管路81连接在烟气模拟单元的烟气加热件40的出口端分析单元的进口端之间，以使从烟气模拟单元流出的待脱硝气体绕过反应单元50直接进入分析单元60，进行气体组分分析。

第二控制阀82连接在烟气加热件40的出口端与反应单元50的进气口511之间，还原剂储罐90的出口端连接在第二控制阀82和烟气加热件40的出口端之间的管路上。连接管路81的第一端连接在第二控制阀82上，第二控制阀82能够控制待脱硝气体的流向。

反应单元50包括反应器51和控温器52。进气口511位于反应器51的第一端，出气口512位于反应器51的第二端，SCR催化剂放置在反应器51内。在本实施例中，反应器51为圆柱形不锈钢管，待脱硝气体从进气口511进入反应器51内并与SCR催化剂反应，反应后的气体从出气口512流出反应器51。

控温器52设置在反应器51上，并控制反应器51内的温度。控温器52包括电加热元件、保温元件和控温元件组成。控温元件控制电加热元件的加热或停止，以控制反应器51的温度。

为了根据精确地控制反应器51内的温度，在反应器51的进气口511处设置有测量进气口511温度的温度监测元件，温度监测元件与控温器连接，以控制控温器52工作。温度监测元件与控温元件连接，将检测到的温度数据传输至控温元件，控温元件根据接收到的数据控制电加热元件的加热或停止，以保证反应器51的温度始终在需要的温度范围内，保证模拟出的反应环境与SCR催化剂的实际工作环境一致，进而保证了检测的准确性。

分析单元60包括气体分析仪61和第一控制阀62。

气体分析仪61与反应单元50的出气口512连接，收集并分析从出气口512流出的气体，获得检测结果，根据该检测结果能够确定出SCR催化剂的性能是否符合生产需要。第一控制阀62连接在气体分析仪61的入口与反应单元50的出气口512之间，以控制反应单元50与气体分析仪61之间的气路通断。当需要对反应后的气体进行分析时，将第一控制阀62打开，使反应后的气体进入气体分析仪61内进行气体组分分析，以获得分析结果。

为了避免含有污染物的气体排放至空气中造成气体污染，SCR催化剂性能检测装置还包括净化器70，净化器70的进气端连接在反应单元50的出气口512和第一控制阀62之间，用以净化需要排出的气体，将可能污染空气的气体净化。

实施例1：取运行24000小时的规整块状蜂窝式催化剂，体积约200cm³，将催化剂放入反应器51中，催化剂与反应器51的器壁之间的空隙用密封材料密封，调整模拟出的烟气组分NO为200mg/cm³，SO₂为1000mg/m³，O₂为6%，NH₃/NO为1.0，控制模拟出的烟气温度和反应器51的温度在380℃左右。气体总流量为20L/min，分别检测再生前后催化剂脱硝效率，检测用时6小时检测结果：再生前催化剂脱硝效率55.2%，再生后催化剂脱硝效率88.6%。

实施例2：取运行24000小时的规整块状板式催化剂，体积约200cm³，将催化剂放入反应器51中，催化剂与反应器51的器壁之间的空隙用密封材料密封，调整模拟出的烟气组分NO为500mg/cm³，SO₂为1500mg/m³，O₂为6%，NH₃/NO为1.0，控制模拟出的烟气温度和反应器51的温度在380℃左右。气体总流量为20L/min，分别检测再生前后催化剂脱硝效率，检测用时8小时检测结果：再生前催化剂脱硝效率43.2%，再生后催化剂脱硝效率80.4%。

实施例3：取运行24000小时的规整块状波纹式催化剂，体积约200cm³，将催化剂放入反应器51中，催化剂与反应器51的器壁之间的空隙用密封材料密封，调整模拟出的烟气组分NO为800mg/cm³，SO₂为2000mg/m³，O₂为6%，NH₃/NO为1.0，控制模拟出的烟气温度和反应器51的温度在380℃左右。气体总流量为20L/min，分别检测再生前后催化剂脱硝效率，检测用时8小时检测结果：再生前催化剂脱硝效率63.4%，再生后催化剂脱硝效率91.2%。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：SCR催化剂性能检测装置的体积小，结构简单，造价低廉，检测过程操作简单，能够及时准确地对催化剂性能进行检测。能够根据不同检测需要改变模拟出的烟气的组分，具有更好的适用性。能够对反应器进行均匀加热和控温，使测试更加精准。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种SCR催化剂性能检测装置，其特征在于，包括： 

反应单元(50)，所述反应单元(50)具有进气口(511)和出气口(512)，SCR催化剂放置在所述反应单元(50)内； 

分析单元(60)，所述分析单元(60)连接在所述反应单元(50)的出气口(512)上，收集并分析从所述出气口(512)流出的气体，获得并输出分析结果； 

所述SCR催化剂性能检测装置还包括模拟生成待脱硝气体的烟气模拟单元，所述烟气模拟单元通过所述进气口(511)与所述反应单元(50)连接，所述待脱硝气体从所述烟气模拟单元流出并进入所述反应单元(50)内与所述SCR催化剂反应； 

所述分析单元(60)包括： 

气体分析仪(61)，所述气体分析仪(61)与所述反应单元(50)的出气口(512)连接，收集并分析从所述出气口(512)流出的气体，获得检测结果； 

第一控制阀(62)，所述第一控制阀(62)连接在所述气体分析仪(61)的入口与所述反应单元(50)的出气口(512)之间，以控制所述反应单元(50)与所述气体分析仪(61)之间的气路通断。 

2.根据权利要求1所述的SCR催化剂性能检测装置，其特征在于，所述烟气模拟单元包括： 

气罐组(10)，所述气罐组(10)包括多个用于承载气体的气罐，各所述气罐上均设置有出气管； 

气体混合器(30)，各所述气罐的出气管连通至所述气体混合器(30)，各所述气罐内的气体进入所述气体混合器(30)内并混合； 

烟气加热件(40)，所述烟气加热件(40)连接在所述气体混合器(30)与所述反应单元(50)的进气口(511)之间，并加热从所述气体混合器(30)内流出的气体。 

3.根据权利要求2所述的SCR催化剂性能检测装置，其特征在于，所述烟气模拟单元还包括多个质量流量计(20)，各所述气罐均对应设置有一个所述质量流量计(20)，各所述质量流量计(20)连接在相对应的所述气罐与所述气体混合器(30)之间，以控制进入所述气体混合器(30)内的各气体的比例。 

4.根据权利要求1所述的SCR催化剂性能检测装置，其特征在于，所述SCR催化剂性能检测装置还包括净化器(70)，所述净化器(70)的进气端连接在所述反应单元(50)的出气口(512)和所述第一控制阀(62)之间。 

5.根据权利要求1所述的SCR催化剂性能检测装置，其特征在于，所述SCR催化剂性能检测装置还包括进气分析支路(80)，所述进气分析支路(80)包括： 

连接管路(81)，所述连接管路(81)连接在所述烟气模拟单元与所述气体分析仪(61)之间，使所述待脱硝气体绕过所述反应单元(50)直接进入所述气体分析仪(61)； 

第二控制阀(82)，所述第二控制阀(82)连接在所述烟气模拟单元的气体出口与所述反应单元(50)的进气口(511)之间，所述连接管路(81)的第一端连接在所述第二控制阀(82)上，所述第二控制阀(82)控制所述待脱硝气体的流向。 

6.根据权利要求5所述的SCR催化剂性能检测装置，其特征在于，所述烟气模拟单元还包括还原剂储罐(90)，所述还原剂储罐(90)的出口端连接在所述第二控制阀(82)与所述烟气模拟单元的出口端之间。 

7.根据权利要求1所述的SCR催化剂性能检测装置，其特征在于，所述反应单元(50)包括： 

反应器(51)，所述进气口(511)位于所述反应器(51)的第一端，所述出气口(512)位于所述反应器(51)的第二端，所述SCR催化剂放置在所述反应器(51)内； 

控温器(52)，所述控温器(52)设置在所述反应器(51)上，并控制所述反应器(51)内的温度。 

8.根据权利要求7所述的SCR催化剂性能检测装置，其特征在于，所述反应器(51)的所述进气口(511)处设置有测量所述进气口(511)温度的温度监测元件，所述温度监测元件与所述控温器(52)连接，以控制所述控温器(52)工作。