一種等長中型煙氣脫硝催化劑性能檢測裝置及檢測方法與流程

本發明涉及一種等長中型煙氣脫硝催化劑性能檢測裝置及檢測方法，屬于環保技術領域。

背景技術：

“十二五”中前期，由于脫硝改造工程的快速推進與脫硝催化劑供應能力的不足，脫硝催化劑市場出現供不應求的局面，導致脫硝催化劑質量難以有效控制；“十二五”后期，隨著脫硝改造工程建設速度的放緩，以及催化劑生產廠家和產能的急劇增長，使得催化劑市場的產能過剩加劇了惡性競爭局面，進而導致了偷工減料、降低標準等質量問題。

由于SCR市場多樣化，催化劑質量參差不齊，催化劑存在著多種質量問題，因此通過催化劑的性能檢測可有效的控制催化劑的質量，從而有效的保障脫硝工程的質量，進一步能夠延長催化劑的壽命，有效的降低脫硝工程運行成本。

催化劑性能檢測主要體現在工藝特性檢測方面，而催化劑工藝特性中的脫硝效率直接反映SCR反應器對氮氧化物的脫除效果，決定脫硝裝置出口氮氧化物是否達標；催化劑的活性是指氨與氮氧化物反映的綜合能力，對運行中催化劑的管理和評價有很強的指導意義；SO₂/SO₃轉化率直接影響SCR反應器對后續設備的影響。

催化劑性能檢測可以有效直觀地判斷催化劑的實際性能，能對催化劑運行壽命管理，包括催化劑加裝備用層、更換或再生等生產計劃具有較強的指導意義。催化劑工藝特性檢測裝置可以對催化劑的脫硝效率、活性、氨逃逸、SO₂/SO₃轉化率等進行測試分析，進而確定實際運行過程中的效果。

現在雖然有一些脫硝催化劑性能檢測的技術，如公開日為CN2015年10月07日，公開號為CN104965050A的中國中，公開的一種全尺寸煙氣脫硝催化劑性能檢測裝置及檢測方法，又如公開日為2016年02月24日，公開號為CN105353071A的中國中，公開的一種脫硝催化劑的性能檢測裝置，但是這些技術均不能解決現有SCR脫硝催化劑性能檢測成本高或無法完整模擬現場實際運行工況的不足。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有SCR脫硝催化劑性能檢測成本高或無法完整模擬現場實際運行工況的不足，提供了一種等長中型煙氣脫硝催化劑性能檢測裝置及檢測方法。

本發明解決上述問題所采用的技術方案是：該等長中型煙氣脫硝催化劑性能檢測裝置的結構特點在于：包括煙氣模擬單元、一級預熱單元、蒸汽發生單元、化學分析采樣單元、數據分析采集單元、尾氣吸收處理單元和二級預熱反應單元，所述二級預熱反應單元包括四路相互并聯的二級預熱反應管路，每路二級預熱反應管路上均安裝有高溫氣動調節閥、二級預熱器和SCR反應器，該高溫氣動調節閥、二級預熱器和SCR反應器沿煙氣流動方向依次排列，相鄰兩路二級預熱反應管路各通過一根串聯管串聯，串聯管的一端位于一路二級預熱反應管路的末段，串聯管的另一端位于另一路二級預熱反應管路的高溫氣動調節閥和二級預熱器之間，使得四個SCR反應器之間形成串聯結構；所述煙氣模擬單元分別與一級預熱單元和數據分析采集單元連接，所述數據分析采集單元和尾氣吸收處理單元連接，所述一級預熱單元和二級預熱反應單元連接，所述蒸汽發生單元連接在用于連接一級預熱單元和二級預熱反應單元的管路上，所述二級預熱反應單元和化學分析采樣單元連接，所述化學分析采樣單元分別與數據分析采集單元和尾氣吸收處理單元連接。

作為優選，本發明所述煙氣模擬單元包括氣體儲罐、手動球閥、解壓閥、流量計、氣動球閥和氣體混合罐，所述氣體儲罐、手動球閥、解壓閥、流量計和氣動球閥依次連接，所述氣體混合罐和一級預熱單元連接。

作為優選，本發明所述一級預熱單元包括兩臺一級預熱器，將混合后的模擬煙氣加熱到150-200℃。

作為優選，本發明所述蒸汽發生單元包括蒸汽發生器，按照設定流量供應水分調節煙氣濕度，蒸汽與經過一級預熱器加熱后的煙氣混合，從而有效的保證煙氣中水分狀態，模擬出完整的實際煙氣成分。

作為優選，本發明所述SCR反應器包括反應單元體、均勻加熱器和五溫區對開爐，五溫區對開爐通過設置五段均勻加熱器從而保證反應單元體內煙氣溫度穩定，保證反應單元體內的恒溫區大于1.5m，從而滿足所有催化劑單元體等長檢測的要求。

作為優選，本發明所述反應單元體的材質為316L不銹鋼，內徑為70-80mm，長度為2500mm，從而能夠滿足6×6孔以下催化劑等長單元模塊的檢測。

作為優選，本發明所述化學分析采樣單元包括化學取樣器，以實現每臺SCR反應器的單獨取樣，用于采集逃逸的NH₃和轉化的SO₃。

作為優選，本發明所述數據分析采集單元包括煙氣分析儀，可自動切換檢測SCR反應器進出口的煙氣成分，有效降低檢測儀表誤差。

作為優選，本發明所述尾氣吸收處理單元包括反應尾氣吸收塔和檢測尾氣吸收瓶，所述二級預熱反應單元和反應尾氣吸收塔連接，所述數據分析采集單元和檢測尾氣吸收瓶連接，所述反應尾氣吸收塔用于吸收SCR反應器出口的煙氣尾氣，所述檢測尾氣吸收瓶用于吸收數據分析采集單元檢測后排放的尾氣。

作為優選，本發明所述二級預熱單元包括高溫氣動調節閥、二級預熱器，按照一臺反應器單獨設置，將預熱后的完整模擬煙氣進一步加熱到檢測所需煙溫(300-450℃)。

一種采用所述的等長中型煙氣脫硝催化劑性能檢測裝置的檢測方法，其特點在于：所述檢測方法的步驟如下：模擬煙氣經預熱后進入SCR反應器進行反應，由煙氣分析儀對進出口煙氣成分進行檢測，反應后的煙氣和檢測后的煙氣由反應尾氣吸收塔和檢測尾氣吸收瓶分別吸收；在檢測過程中通過化學取樣器采集逃逸的氨氣；在停止供氨的條件下通過化學取樣器采集轉化后的SO₃濃度；從而計算出樣品對應的脫硝效率、氨逃逸率和SO₂/SO₃轉化率；通過設置氣動切換閥門和手段切換閥門實現整個反應的集中控制。

本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果：1）通過兩級預熱有效且穩定控制進入反應器煙氣溫度，同時通過五段均勻加熱器保證反應器單體內的煙氣溫度恒定，從而有效的降低溫度對檢測結果的影響；2）通過控制各氣體組分流量有效的控制了煙氣組分，完整模擬實際運行情況，更真實反映催化劑實際運行性能；3）采用等長中型煙氣脫硝催化劑性能檢測裝置，可完整模擬現場實際運行狀況，同時可實現樣品串并聯切換，可滿足多個樣品檢測；4）用于6×6孔及以下催化劑等長單元模塊的檢測，可有效降低檢測煙氣量和尾氣處理量，大大降低檢測成本，節省模擬煙氣費用和尾氣處理費用；5）該裝置實際操作簡單，布置靈活，易于實現，值得推廣。

本發明通過搭建一種等長中型煙氣脫硝催化劑性能檢測裝置可實現脫硝催化劑的科學化性能檢測，采用“3+1”平行對比配置模式以適應目前火電機組脫硝改造工程的需要，從而有效地控制催化劑的質量；該檢測裝置能夠完整模擬脫硝裝置實際運行情況，同時有效的降低檢測的成本，能夠為脫硝機組運行提供科學準確的檢測數據。本發明通過采用配氣法來配置模擬煙氣，對等長中型煙氣脫硝催化劑進行性能檢測，采用一套煙氣分析儀自動切換檢測反應器前后的煙氣成分。本發明通過設置氣動切換閥門和手段切換閥門可以實現整個反應的集中控制，四個反應器按照串、并聯方式布置，可同時檢測多個樣品，保證樣品線速度和面速度與實際完全一致，實現對實際脫硝裝置的完整模擬，同時采用小截面樣品，有效的減少反應煙氣量，進一步降低檢測成本。

附圖說明

圖1是本發明實施例等長中型煙氣脫硝催化劑性能檢測裝置的結構示意圖。

圖中：煙氣模擬單元1、一級預熱單元2、二級預熱單元3、蒸汽發生單元4、SCR反應單元5、化學分析采樣單元6、數據分析采集單元7、尾氣吸收處理單元8、氣體儲罐9、手動球閥10、解壓閥11、流量計12、氣動球閥13、液氮緩沖罐14、氣體混合罐15、一級預熱器16、蒸汽發生器17、高溫氣動調節閥18、二級預熱器19、SCR反應器20、化學取樣器21、反應尾氣吸收塔22、煙氣分析儀23、檢測尾氣吸收瓶24。

具體實施方式

下面結合附圖并通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明并不局限于以下實施例。

實施例。

參見圖1，本實施例中的等長中型煙氣脫硝催化劑性能檢測裝置包括煙氣模擬單元1、一級預熱單元2、蒸汽發生單元4、化學分析采樣單元6、數據分析采集單元7、尾氣吸收處理單元8和二級預熱反應單元。

本實施例中的二級預熱反應單元包括四路相互并聯的二級預熱反應管路，每路二級預熱反應管路上均安裝有高溫氣動調節閥18、二級預熱器19和SCR反應器20，該高溫氣動調節閥18、二級預熱器19和SCR反應器20沿煙氣流動方向依次排列，相鄰兩路二級預熱反應管路各通過一根串聯管串聯，串聯管的一端位于一路二級預熱反應管路的末段，串聯管的另一端位于另一路二級預熱反應管路的高溫氣動調節閥18和二級預熱器19之間，使得四個SCR反應器20之間形成串聯結構。

本實施例中的煙氣模擬單元1分別與一級預熱單元2和數據分析采集單元7連接，數據分析采集單元7和尾氣吸收處理單元8連接，一級預熱單元2和二級預熱反應單元連接，蒸汽發生單元4連接在用于連接一級預熱單元2和二級預熱反應單元的管路上，二級預熱反應單元和化學分析采樣單元6連接，化學分析采樣單元6分別與數據分析采集單元7和尾氣吸收處理單元8連接。

本實施例中的煙氣模擬單元1包括氣體儲罐9、手動球閥10、解壓閥11、流量計12、氣動球閥13和氣體混合罐15，氣體儲罐9、手動球閥10、解壓閥11、流量計12和氣動球閥13依次連接，氣體混合罐15和一級預熱單元2連接。通過調節各氣體的流量模擬實際煙氣成分，氣體流量可控制在0-300L/min，氣體儲罐9可以包括了氨氣儲罐、二氧化硫儲罐、一氧化氮儲罐、氧氣儲罐、二氧化碳儲罐和液氮儲罐，液氮儲罐與液氮緩沖罐14配合。

本實施例中的一級預熱單元2包括兩臺一級預熱器16，將混合后的模擬煙氣加熱到150-200℃。蒸汽發生單元4包括蒸汽發生器17，按照設定流量供應水分調節煙氣濕度，蒸汽與經過一級預熱器16加熱后的煙氣混合，從而有效的保證煙氣中水分狀態，模擬出完整的實際煙氣成分。

本實施例中的SCR反應器20包括反應單元體、均勻加熱器和五溫區對開爐，五溫區對開爐通過設置五段均勻加熱器從而保證反應單元體內煙氣溫度穩定，保證反應單元體內的恒溫區大于1.5m，從而滿足所有催化劑單元體等長檢測的要求。反應單元體的材質為316L不銹鋼，內徑為70-80mm，長度為2500mm，從而能夠滿足6×6孔以下催化劑等長單元模塊的檢測。

本實施例中的化學分析采樣單元6包括化學取樣器21，以實現每臺SCR反應器20的單獨取樣，用于采集逃逸的NH₃和轉化的SO₃。數據分析采集單元7包括煙氣分析儀23，可自動切換檢測SCR反應器20進出口的煙氣成分，有效降低檢測儀表誤差。

本實施例中的尾氣吸收處理單元8包括反應尾氣吸收塔22和檢測尾氣吸收瓶24，二級預熱反應單元和反應尾氣吸收塔22連接，數據分析采集單元7和檢測尾氣吸收瓶24連接，反應尾氣吸收塔22用于吸收SCR反應器20出口的煙氣尾氣，檢測尾氣吸收瓶24用于吸收數據分析采集單元7檢測后排放的尾氣。

當然，本實施例中的高溫氣動調節閥18和二級預熱器19可以作為二級預熱單元3中的一部分，SCR反應器20可以作為SCR反應單元5中的一部分。SCR反應單元5包括SCR反應器20，共設置四臺SCR反應器20，按照串并聯布置設置，可實現四臺SCR反應器20串并聯，經二級預熱器19加熱后的煙氣進入SCR反應器20進行反應。

本實施例中的等長中型煙氣脫硝催化劑性能檢測方法的步驟如下：模擬煙氣經預熱后進入SCR反應器20進行反應，由煙氣分析儀23對進出口煙氣成分進行檢測，反應后的煙氣和檢測后的煙氣由反應尾氣吸收塔22和檢測尾氣吸收瓶24分別吸收；在檢測過程中通過化學取樣器21采集逃逸的氨氣；在停止供氨的條件下通過化學取樣器21采集轉化后的SO₃濃度；從而計算出樣品對應的脫硝效率、氨逃逸率和SO₂/SO₃轉化率；通過設置氣動切換閥門和手段切換閥門實現整個反應的集中控制。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內容僅僅是對本發明結構所作的舉例說明。凡依據本發明專利構思所述的構造、特征及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括于本發明專利的保護范圍內。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。