CN204903485U - 一种scr脱硝催化剂双反应炉活性检测装置 - Google Patents

一种scr脱硝催化剂双反应炉活性检测装置 Download PDF

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李丽
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一种SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置，所述装置的组成和连接关系包括：O2、NO、SO2和N2气瓶先各自经管道汇集、再与从水汽蒸发器(9)的输出管道汇总后，依次经管道连接有混合预热炉(8)、反应炉(1)和冷凝吸收装置(11)，NH3气瓶则通过管路直接连接至反应炉(1)，其特征是：所述的反应炉(1)为两个并联的立式反应炉(1A和1B)，所述两个立式反应炉的进口处分别设有管道连通至第一烟气分析仪(10)、出口处分别设有管道连通至第二烟气分析仪(13)。本实用新型所结构简单、易于操作，可应用于SCR脱硝催化剂的活性检测，最多可同时放置四个催化剂样品，可实现两组催化剂样品的同时检测，也可用于相同工况下不同催化剂活性的对比分析。

Description

一种SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置
技术领域
本实用新型涉及一种SCR脱硝催化剂的活性检测装置，具体是一种SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置。
背景技术
随着环保要求的日益严格，选择性催化还原法(SelectiveCatalyticRedcution，SCR)脱硝技术在燃煤电厂得到了大规模推广应用。据数据统计，截至2014年底，已投运火电厂烟气脱硝机组容量约6.87亿千瓦，占全国煤电机组容量的83.2％。SCR烟气脱硝技术具有效率高、选择性好、运行稳定等优点，其中SCR脱硝催化剂是其核心所在，初期投入中催化剂成本约占脱硝工程总成本的20％～40％。随着脱硝系统运行时间的增加，SCR催化剂反应活性会逐渐下降，催化剂活性直接关系到整个脱硝系统的性能，因此对催化剂活性的定期检测至关重要。
公开号为CN102103047A的中国实用新型专利提出了一种用于烟气脱硝催化剂活性检测的方法和装置，该方法精确控制模拟烟气的主要组份，模拟烟气进入装有待测催化剂的反应器后完成脱硝反应过程，通过烟气分析仪检测反应器前后烟气NO浓度变化情况，从而得到催化剂的活性。该装置系统简单，参数控制精确，可用于小于500cm3的催化剂模块的活性检测。
公开号为CN202453333U的中国实用新型专利提出了一种评价催化剂的多通道装置，该装置包括有配气单元、多通道反应单元、检测单元等，可用于对多个粉末或从陶瓷载体上切割的多个柱状SCR催化剂的同时评价。但是该装置多通道反应单元内部为多根石英管，仅能用于对粉末状催化剂或柱状微型催化剂的检测，难以满足燃煤电厂实际用SCR催化剂单体模块的测试需求。
但，上述活性检测装置一次都只能放置1个催化剂样品进行活性检测，不能实现两组催化剂样品的同时检测，也难以用于相同工况下不同催化剂活性的对比分析。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置，该装置结构简单、易于操作，可应用于SCR脱硝催化剂的活性检测，最多可同时放置四个催化剂样品，可实现两组催化剂样品的同时检测，也可用于相同工况下不同催化剂活性的对比分析。
解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案来实现：
一种SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置，所述装置的组成和连接关系包括：O2、NO、SO2和N2气瓶先各自经管道汇集、再与从水汽蒸发器9的输出管道汇总后，依次经管道连接有混合预热炉8、反应炉1和冷凝吸收装置11，NH3气瓶则通过管路直接连接至反应炉1其特征是：所述的反应炉1为两个并联的立式反应炉，所述两个立式反应炉的进口处分别设有管道连通至第一烟气分析仪10、出口处分别设有管道连通至第二烟气分析仪13。
所述的立式反应炉为三段控温立式反应炉，设置有一温度控制仪7分别控制3台加热器6，3台加热器6分别设在立式反应炉上中下段炉内。
所述的反应炉为双层布置。
所述反应炉的外壁包覆有一层隔热保温层12。
所述的反应炉进口、出口、反应炉至烟气分析仪的连接管路上均设置有开关阀2。
所述的混合预热炉也设置有加热器和温度控制仪。
所述的NH3、N2、O2、SO2、NO气瓶的连接管路上设置有减压阀4和质量流量计5，所述的水汽蒸发器和混合预热炉的连接管路上也设置有质量流量计。
本实用新型的活性检测过程：
将不同的催化剂样品分别装入两个反应炉中，对催化剂样品进行活性检测，活性检测过程采用气瓶组模拟实际烟气条件，通过混合预热后，各组分气体进入反应炉内完成脱硝反应，通过烟气分析仪测试两台反应炉进口和出口的氮氧化物浓度，进而计算得到催化剂样品的活性常数K值；
SCR催化剂的活性常数K值根据下式计算：
K(α)＝-AVln(1-η)；
式中，K为催化剂的活性常数值，m/h；AV为空气流速，m3/Hstp,wet/m2；η为氮氧化物转化率，％，η＝(C0-C1)/C0，C0、C1分别为氮氧化物入口和出口浓度，mg/m3。
与现有技术相比，本实用新型具有如下显著效果：
(1)本实用新型可实现两个催化剂样品的同时检测，有效提升了催化剂检测过程的效率，同时便于对催化剂活性的对比分析；
(2)本实用新型的双反应炉温度可实现单独控制，可用于相同烟气条件下不同温度对催化剂活性影响的对比研究；
(3)本实用新型的NH3气路直接通入反应炉顶部，减少了NH3与SO2的副反应发生，避免了生成的硫酸盐和硫酸铵盐类物质对系统的堵塞；
(4)本实用新型的冷凝吸收装置可以吸收尾气中的NH3、SO2等，不会对环境造成二次污染；
(5)本实用新型的反应炉内布置灵活，可串联放置两个催化剂样品，也可单独放置一条催化剂单体，满足不同用户的催化剂活性检测需求，具有良好的应用前景。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
图1是本实用新型SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置的整体结构示意图。
附图标记说明：1-反应炉；2-开关阀；3-气瓶；4-减压阀；5-质量流量计；6-加热器；7-温度控制仪；8-混合预热炉；9-水汽蒸发器；10-第一烟气分析仪；11-冷凝吸收装置；12-隔热保温层；13-第二烟气分析仪。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置实施例，装置包括：O2、NO、SO2和N2气瓶先各自经管道汇集、再与从水汽蒸发器9的输出管道汇总后，依次经管道连接有混合预热炉8、反应炉1和冷凝吸收装置11，NH3气瓶则通过管路直接连接至反应炉1，反应炉1为两个并联的三段控温双层立式反应炉1A、1B，设置有一温度控制仪7分别控制3台加热器6，3台加热器6分别设在立式反应炉上中下段炉内；混合预热炉也设置有加热器和温度控制仪；反应炉的外壁包覆有一层隔热保温层12；
两个立式反应炉的进口处分别设有管道连通至第一烟气分析仪10、出口处分别设有管道连通至第二烟气分析仪13，反应炉进口、出口、反应炉至烟气分析仪的连接管路上均设置有开关阀2。
NH3、N2、O2、SO2、NO气瓶的连接管路上设置有减压阀4和质量流量计5，水汽蒸发器和混合预热炉的连接管路上也设置有质量流量计。
NH3气瓶通过管路连接至反应炉入口，N2、O2、SO2、NO气瓶与混合预热炉通过管路连通，各气体通至混合预热炉内进行混合和预加热，水汽蒸发器通过管路连接至混合预热炉入口，产生的水蒸气通入混合预热炉内，混合预热炉、反应炉和冷凝吸收装置依次连接，各气体经混合、预热、反应后，经冷凝吸收装置后处理排出。
反应炉设置有加热器和温度控制仪，可以使得催化剂进出口温差控制在±1℃以内，活性检测时控制反应炉温度为300～420℃，根据不同测试需求进行设置；双层布置可放置两层催化剂检测样品，每层催化剂样品长度不大于50cm，也可直接放置整条催化剂单体；反应炉进/出口、反应炉至烟气分析仪的连接管路上设置有开关阀用于两侧反应炉的相互隔离。
本混合预热炉设置有加热器和温度控制仪，活性检测时控制混合预热炉的温度为300℃。
减压阀和质量流量计用于对各组分流量的精确控制。
实施例1
采用本实用新型装置，分别取同一催化剂产品的新鲜催化剂样品A及运行12447h的催化剂样品B进行活性检测。所取催化剂为150mm×150mm×900mm的蜂窝式脱硝催化剂单体，截面规格为18孔×18孔。
分别将催化剂样品A、B装入反应炉1A和1B中，开启开关阀2A、2B、2C、2D，对催化剂样品A、B同时进行活性检测，活性检测过程如下：
首先开启N2气瓶3及减压阀4，调节质量流量计5，控制N2流量为10L/min；开启加热器6，调节温度控制仪7，设定混合预热炉8的温度为300℃，设定反应炉1A和1B的温度为350℃；待温度上升到设定温度并稳定后，开启其他气瓶3及水汽蒸发器9，按催化剂样品A、B的实际空速和烟气参数进行设定，通过质量流量计4调节入口烟气参数如下表：
项目 单位
O2 4.1(Vol％)
SO2 0.06(Vol％)
H2O 9.6(Vol％)
NO 408(mg/Nm3)
NH3 408(mg/Nm3)
N2 其他
开启第一烟气分析仪10和第二烟气分析仪13，开启开关阀2E、2F，对反应炉1A进出口NO浓度进行测量；开启开关阀2G、2H，对反应炉1B进出口NO浓度进行测量；当测量浓度稳定30min后，开始记录NO浓度，完成活性测试过程。计算得到新鲜催化剂样品A的活性常数K值为36.98m/h，运行后催化剂样品B的活性常数K值为27.63m/h，该催化剂相对活性K/K0值为0.747。
实施例2
采用本实用新型装置，分别取某电厂SCR反应器A、B两侧两层的四个催化剂样品进行活性检测。所取催化剂为150mm×150mm×870mm的蜂窝式脱硝催化剂单体，截面规格为16孔×16孔，催化剂运行时间为20432h。将所取催化剂截取为150mm×150mm×400mm的测试样品模块，分别标记为A1、A2、B1、B2。
将催化剂样品A1、A2装入反应炉1A的上下层，将催化剂样品B1、B2装入反应炉1B的上下层，开启开关阀2A、2B、2C、2D，对催化剂样品A1、A2、B1、B2同时进行活性检测，活性检测过程如下：
首先开启N2气瓶3及减压阀4，调节质量流量计5，控制N2流量为10L/min；开启加热器6，调节温度控制仪7，设定混合预热炉8的温度为300℃，设定反应炉1A和1B的温度为350℃；待温度上升到设定温度并稳定后，开启其他气瓶3及水汽蒸发器9，按催化剂样品的实际空速和烟气参数进行设定，通过质量流量计4调节入口烟气参数如下表：
项目 单位
O2 3.9(Vol％)
SO2 0.06(Vol％)
H2O 9.6(Vol％)
NO 450(mg/Nm3)
NH3 450(mg/Nm3)
N2 其他
开启第一烟气分析仪10和第二烟气分析仪13，开启开关阀2E、2F，对反应炉1A进出口NO浓度进行测量；开启开关阀2G、2H，对反应炉1B进出口NO浓度进行测量；当测量浓度稳定30min后，开始记录NO浓度，完成活性测试过程。计算得到催化剂样品A1、A2组的活性常数K值为17.54m/h，催化剂样品B1、B2组的活性常数K值为20.95m/h，催化剂样品A组的活性低于催化剂样品B组。

Claims (7)

1.一种SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置，所述装置的组成和连接关系包括：O2、NO、SO2和N2气瓶先各自经管道汇集、再与从水汽蒸发器(9)的输出管道汇总后，依次经管道连接有混合预热炉(8)、反应炉(1)和冷凝吸收装置(11)，NH3气瓶则通过管路直接连接至反应炉(1)，其特征是：所述的反应炉(1)为两个并联的立式反应炉(1A和1B)，所述两个立式反应炉的进口处分别设有管道连通至第一烟气分析仪(10)、出口处分别设有管道连通至第二烟气分析仪(13)。
2.根据权利要求1所述的SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置，其特征是：所述的立式反应炉为三段控温立式反应炉，设置有一温度控制仪(7)分别控制3台加热器(6)，3台加热器(6)分别设在立式反应炉上中下段炉内。
3.根据权利要求2所述的SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置，其特征是：所述的反应炉为双层布置。
4.根据权利要求3所述的SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置，其特征是：所述反应炉的外壁包覆有一层隔热保温层(12)。
5.根据权利要求4所述的SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置，其特征是：所述的反应炉进口、出口、反应炉至烟气分析仪的连接管路上均设置有开关阀(2)。
6.根据权利要求5所述的SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置，其特征是：所述的混合预热炉设置有加热器和温度控制仪。
7.根据权利要求6所述的SCR脱硝催化剂双反应炉活性检测装置，其特征是：所述的NH3、N2、O2、SO2、NO气瓶的连接管路上设置有减压阀(4)和质量流量计(5)，所述的水汽蒸发器和混合预热炉的连接管路上设置有质量流量计。
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