CN206460011U - 一种可冲洗型脱硝催化剂评价装置 - Google Patents
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Abstract
一种可冲洗型脱硝催化剂评价装置，包括：气体混合器，设有上口、下口；A气源调配支路，所述每一A气源均依次通过第一三通阀、质量流量控制器与气体混合器上口连接；B气源调配支路，所述B气源依次通过第二三通阀、第二质量流量控制器与气体混合器下口连接；清洗支路；所述清洗气源通过二通阀、第三质量流量控制器与气体混合器上口连接；自二通阀与第三质量流量控制器之间引出清洗管道，所述清洗管道与多种A气源的第一三通阀、B气源的第二三通阀连接；蒸汽源，与气体混合器上口连接；反应器，与所述气体混合器下口连接；分析仪，与反应器的上、下两端口连接。
Description
技术领域
涉及一种可冲洗型脱硝催化剂评价装置。
背景技术
烟气脱硝系统中的重要组成部分是催化剂，目前，国内的SCR脱硝催化剂性能评价装置，许多不能满足仿真要求，影响到了评价指标的真实性结果，不利于掌握催化剂的各项性能指标及变化特征，因此为了研发适用燃煤电厂不同运行工况的脱硝催化剂，研发一种新型的SCR脱硝催化剂性能评价装置是非常必要的。
专利2008420838089.4设计一种SCR模拟装置，其反应器的入口和出口处分别连接烟气检测单元。采用热烟气为载体，再加入其他烟气成分，得与实际烟气状态相似的模拟烟气。NO气体采用氨气和空气制备，降低成本。专利201120502725.2公开一种用于燃煤电厂SCR脱硝催化剂活性评价的装置，包括：以管道依次连通的水汽蒸发器、预热混合罐、反应炉和出口加热罐。为了避免气体NH3与SO2反应生成硫酸铵盐和硫酸氢铵盐，而形成气路堵塞，该专利采用NH3气路直接进入到反应炉内部的方式。专利201320543659.2公开了一种SCR脱硝催化剂性能评价装置，同样采用NH3气路直接进入到反应炉内部的方式。
上述SCR模拟评价装置未考虑烟气(尤其是SO2、NH3)对气体管线、阀门、质量流量计的腐蚀影响，装置日常维护方面常发生因腐蚀引起故障。另外，NH3直接进反应器，可以减少与SO2反应生成硫酸铵盐和硫酸氢铵盐的机会，但是空速稍高时，易产生气体混合不均现象，与SCR催化剂实际运行工况差别大。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有气体可冲洗功能的SCR脱硝催化剂性能评价装置，可有效改善烟气(尤其是SO2、NH3)对气体管线、阀门、
质量流量计的腐蚀影响，提高装置运行寿命。另外，设计NH3与烟气的预混
合器，良好模拟工业SCR脱硝条件，满足各种空速条件下小试评价要求。
本实用新型提供的一种可冲洗型脱硝催化剂评价装置，包括：
气体混合器，为直管结构，设有上口、下口；
A气源调配支路，包括，多种A气源、多个第一质量流量控制器、多个第一三通阀，所述每一A气源均依次通过第一三通阀、第一质量流量控制器与气体混合器上口连接；
B气源调配支路，包括至少一种B气源、至少一第二三通阀、至少一第二质量流量控制器，所述B气源依次通过第二三通阀、第二质量流量控制器与气体混合器下口连接；
清洗支路；包括一清洗气源、一二通阀、一清洗管道、一第三质量流量控制器，所述清洗气源通过二通阀、第三质量流量控制器与气体混合器上口连接；自二通阀与第三质量流量控制器之间引出所述清洗管道，所述清洗管道与多种A气源的第一三通阀、B气源的第二三通阀连接；
一蒸汽源，与气体混合器上口连接；
一反应器，设有上下两端口，上端口与所述气体混合器下口连接；
一分析仪，与反应器的上、下两端口连接。
所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，所述A气源包括：空气气源、一氧化氮气源、二氧化碳气源、二氧化硫气源。
所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，所述B气源为氨气源。
所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，所述清洗气源为氮气源。
所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，蒸汽源包括一水蒸气发生器、一计量泵、一蒸馏水储罐，所述计量泵一端与所述水蒸气发生器连接，另一端与蒸馏水储罐连接，所述水蒸气发生器另一端与气体混合器上口连接。
所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，反应器上、下两端口分别通过球阀与分析仪连接。
所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，所述反应器包括：一反应器本体、上连接法兰、下连接法兰、加热炉体、带套管热电偶，所述上连接法兰设置于反应器本体上端口，所述下连接法兰设置于反应器本体下端口，所述带套管热电偶穿过所述上连接法兰伸入反应器本体内，所述加热炉体套设在所述反应器本体外表面上。
所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，所述反应器本体为方形不锈钢管。
所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，所述方形不锈钢管内中部安装SCR催化剂样块，所述带套管热电偶延伸至SCR催化剂样块处。
所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，所述气体混合器选用316L不锈钢材质。
实验数据采集完毕时，将其他线路的三通球阀转至N2为气源状态，即可快速实现线路吹扫，快速清除管线与质量流量控制器中残余腐蚀性气体。另外，气体混合器能够满足不同氨氮摩尔比、不同空速条件下气体的快速混合，能够混合均匀后迅速进入反应器，不会引起硫铵堵塞问题，提高了SCR模拟评价的可靠性。
附图说明
图1本实用新型结构示意图；
图2反应器结构示意图。
其中附图标记为：
a1-空气稳压气源；a2-NO稳压气源；a3-CO2稳压气源；a4-SO2稳压气源；b1-NH3稳压气源；c-N2稳压气源；1、7、8-二通阀；2～6-第一三通阀；11-第三质量流量控制器；12～15-第一质量流量控制器；16-第二质量流量控制器；21-蒸馏水储罐；22-计量泵；23-水蒸气发生器；24-气体混合器；25-反应器；251-上连接法兰；252-带套管热电偶；253-方形不锈钢管；254-SCR催化剂样块；255-加热炉体；256-下连接法兰。
具体实施方式
普通SCR脱硝催化剂性能评价装置随着使用时间的延长，质量流量控制器极易受气体腐蚀而损坏，本实用新型公开一种可冲洗型脱硝催化剂评价装置，实验结束时，通过切换传输气体，实现清洗，操作简单，效果显著，便于装置的日常维护，延长使用寿命；另外，通过气体混合器实现模拟烟气与NH3高效无沉积混合。具体技术方案如下：
本实用新型提供的一种可冲洗型脱硝催化剂评价装置，包括：气体混合器，为直管结构，设有上口、下口，气体混合器24选用316L不锈钢材质，采取纵向安装方式。
A气源调配支路，包括，多种A气源、多个第一质量流量控制器、多个第一三通阀，所述每一A气源均依次通过第一三通阀、第一质量流量控制器与气体混合器上口连接；本实用新型提供的A气源包括：空气稳压气源、一氧化氮稳压气源、二氧化碳稳压气源、二氧化硫稳压气源。
B气源调配支路，包括至少一种B气源、至少一第二三通阀、至少一第二质量流量控制器，所述B气源依次通过第二三通阀、第二质量流量控制器与气体混合器下口连接；本实用新型提供的B气源为氨气稳压气源。
清洗支路；包括一清洗气源、一二通阀、一清洗管道、一第三质量流量控制器，所述清洗气源通过二通阀、第三质量流量控制器与气体混合器上口连接；自二通阀与第三质量流量控制器之间引出清洗管道，所述清洗管道与多种A气源的第一三通阀、B气源的第二三通阀连接，清洗气源也可作为A气源使用，本实施例中清洗气源为氮气稳压气源；
蒸汽源，与气体混合器上口连接，蒸汽源包括一水蒸气发生器、一计量泵、一蒸馏水储罐，所述计量泵一端与所述水蒸气发生器连接，另一端与蒸馏水储罐连接，所述水蒸气发生器另一端与气体混合器上口连接。
反应器，设有上下两端口，上端口与所述气体混合器下口连接；反应器上、下两端口分别通过球阀与分析仪连接。反应器包括：一反应器本体、上连接法兰、下连接法兰、加热炉体、带套管热电偶，所述上连接法兰设置于反应器本体上端口，所述下连接法兰设置于反应器本体下端口，所述带套管热电偶穿过所述上连接法兰伸入反应器本体内，所述加热炉体套设在所述反应器本体外表面上。所述反应器本体为方形不锈钢管。在方形不锈钢管内中部安装SCR催化剂样块，带套管热电偶延伸至SCR催化剂样块处。
图1所示，N2稳压气源依次通过二通阀、第三质量流量控制器连接到气体混合器上口，自二通阀、第三质量流量控制器之间引出清洗管道，Air、NO、CO2、SO2稳压气源均分别通过第一三通阀连接到清洗管道上，Air、NO、CO2、SO2稳压气源之间并联连接，Air、NO、CO2、SO2稳压气源另一路依次通过第一三通阀、第一质量流量控制器连接到气体混合器上口，需要说明的是清洗管道直接与第一三通阀连接，NH3稳压气源有两路流向，一路是NH3气源通过第二三通阀连接到清洗管道，也就是NH3气源与N2气源连通，另一路NH3气源通过第二三通阀、第一质量流量控制器连接到气体混合器下口，来自A气源调配支路的混合气自上向下喷入气体混合器，来自B气源调配支路支的氨气自下而上在混合器中部逆向喷入，两者迅速混合，气体混合器24外围设电偶控温，设置温度280～350℃。气体混合器设相应保温装置用以防止气体冷凝。气体混合器24下口还连接反应器25，在进入反应器25前设置气体分析口，气体分析口与分析仪一端口连接，在分析口与分析仪之间安装球阀，流经反应器的气体再经球阀8进入分析仪的另一端，球阀可为二通阀。
第一三通阀2～6设有上端入气口、下端入气口，上端入气口连接Air、NO、CO2、SO2、NH3，下端入气口连接N2，便于切换清洗气路。正常实验时，Air、NO、CO2、SO2、NH3气体进入质量流量计，下端入气口关闭；实验数据采集完毕，分别将第一三通阀2-6切换，上端入气口关闭，下端入气口打开(气流方向如图所示)，通入N2，运行至尾气分析检测不到NO，关闭气路。
图2为反应器结构示意图。来自气体混合器的快速混合气体自上而下经上法兰251进入方形不锈钢管253，带套管热电偶穿过上法兰251伸入反应器，在方形不锈钢管253内中部安装SCR催化剂样块254，以便精准检测催化反应气体温度，带套管热电偶为插底管，插底管252的长度控制在接近催化剂样块254为宜，方形不锈钢管的外围由加热炉体255控温，反应后气体经下法兰256流出。
本评价装置的工作原理如下：
N2、Air、NO、CO2、SO2、H2O通过合理配比，在电加热条件下制成模拟烟气，低浓度NH3(浓度一般不超过6wt％)作为还原剂与模拟烟气在气体混合器快速混合，并进入反应器。气体混合器管径不宜过长，根据进入气体混合器中气体量计算，气体在气体混合器停留时间为0.1～0.5S。在预定的温度、体积空速、氨氮摩尔比条件下，NH3与模拟烟气中的NO在催化剂表面发生氧化还原反应生成N2和H2O。反应体系中，还伴随SO2与O2生成SO3、SO2与O2、H2O、NH3生成硫铵的副反应。在反应器的上下两端口分别可以检测烟气成分，对比确定脱硝效率、SO2/SO3转化率。脱硝效率＝(反应器入口NO浓度-反应器出口NO浓度)/反应器入口NO浓度×100％。实验条件下，SO2/SO3转化率＝(反应器出口SO3浓度-反应器入口SO3浓度)/反应器入口SO2浓度×100％。
Claims (10)
1.一种可冲洗型脱硝催化剂评价装置，其特征在于，包括：
一气体混合器，为直管结构，设有上口、下口；
一A气源调配支路，包括，多种A气源、多个第一质量流量控制器、多个第一三通阀，所述每一A气源均依次通过第一三通阀、第一质量流量控制器与气体混合器上口连接；
一B气源调配支路，包括至少一种B气源、至少一第二三通阀、至少一第二质量流量控制器，所述B气源依次通过第二三通阀、第二质量流量控制器与气体混合器下口连接；
一清洗支路；包括一清洗气源、一二通阀、一清洗管道、一第三质量流量控制器，所述清洗气源通过二通阀、第三质量流量控制器与气体混合器上口连接；自二通阀与第三质量流量控制器之间引出所述清洗管道，所述清洗管道与多种A气源的第一三通阀、B气源的第二三通阀连接；
一蒸汽源，与气体混合器上口连接；
一反应器，设有上下两端口，上端口与所述气体混合器下口连接；
一分析仪，与反应器的上、下两端口连接。
2.如权利要求1所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，其特征在于，所述A气源包括：空气气源、一氧化氮气源、二氧化碳气源、二氧化硫气源。
3.如权利要求1所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，其特征在于，所述B气源为氨气源。
4.如权利要求1所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，其特征在于，所述清洗气源为氮气源。
5.如权利要求1所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，其特征在于，蒸汽源包括一水蒸气发生器、一计量泵、一蒸馏水储罐，所述计量泵一端与所述水蒸气发生器连接，另一端与蒸馏水储罐连接，所述水蒸气发生器另一端与气体混合器上口连接。
6.如权利要求1所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，其特征在于，反应器上、下两端口分别通过球阀与分析仪连接。
7.如权利要求6所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，其特征在于，所述反应器包括：一反应器本体、上连接法兰、下连接法兰、加热炉体、带套管热电偶，所述上连接法兰设置于反应器本体上端口，所述下连接法兰设置于反应器本体下端口，所述带套管热电偶穿过所述上连接法兰伸入反应器本体内，所述加热炉体套设在所述反应器本体外表面上。
8.如权利要求7所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，其特征在于，所述反应器本体为方形不锈钢管。
9.如权利要求8所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，其特征在于，所述方形不锈钢管内中部安装SCR催化剂样块，所述带套管热电偶延伸至SCR催化剂样块处。
10.如权利要求1所述的可冲洗型脱硝催化剂评价装置，其特征在于，所述气体混合器选用316L不锈钢材质。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109507362A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-03-22 | 西安交通大学 | 用于结构化光热催化材料性能评价的实验装置及测试方式 |
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2016
- 2016-12-30 CN CN201621479400.6U patent/CN206460011U/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |