涉及一種可沖洗型脫硝催化劑評價裝置。

背景技術(shù)：

煙氣脫硝系統(tǒng)中的重要組成部分是催化劑，目前，國內(nèi)的SCR脫硝催化劑性能評價裝置，許多不能滿足仿真要求，影響到了評價指標(biāo)的真實性結(jié)果，不利于掌握催化劑的各項性能指標(biāo)及變化特征，因此為了研發(fā)適用燃煤電廠不同運行工況的脫硝催化劑，研發(fā)一種新型的SCR脫硝催化劑性能評價裝置是非常必要的。

專利2008420838089.4設(shè)計一種SCR模擬裝置，其反應(yīng)器的入口和出口處分別連接煙氣檢測單元。采用熱煙氣為載體，再加入其他煙氣成分，得與實際煙氣狀態(tài)相似的模擬煙氣。NO氣體采用氨氣和空氣制備，降低成本。專利201120502725.2公開一種用于燃煤電廠SCR脫硝催化劑活性評價的裝置，包括：以管道依次連通的水汽蒸發(fā)器、預(yù)熱混合罐、反應(yīng)爐和出口加熱罐。為了避免氣體NH₃與SO₂反應(yīng)生成硫酸銨鹽和硫酸氫銨鹽，而形成氣路堵塞，該專利采用NH₃氣路直接進入到反應(yīng)爐內(nèi)部的方式。專利201320543659.2公開了一種SCR脫硝催化劑性能評價裝置，同樣采用NH₃氣路直接進入到反應(yīng)爐內(nèi)部的方式。

上述SCR模擬評價裝置未考慮煙氣(尤其是SO₂、NH₃)對氣體管線、閥門、質(zhì)量流量計的腐蝕影響，裝置日常維護方面常發(fā)生因腐蝕引起故障。另外，NH₃直接進反應(yīng)器，可以減少與SO₂反應(yīng)生成硫酸銨鹽和硫酸氫銨鹽的機會，但是空速稍高時，易產(chǎn)生氣體混合不均現(xiàn)象，與SCR催化劑實際運行工況差別大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種具有氣體可沖洗功能的SCR脫硝催化劑性能評價裝置，可有效改善煙氣(尤其是SO2、NH3)對氣體管線、閥門、

質(zhì)量流量計的腐蝕影響，提高裝置運行壽命。另外，設(shè)計NH3與煙氣的預(yù)混

合器，良好模擬工業(yè)SCR脫硝條件，滿足各種空速條件下小試評價要求。

本實用新型提供的一種可沖洗型脫硝催化劑評價裝置，包括：

氣體混合器，為直管結(jié)構(gòu)，設(shè)有上口、下口；

A氣源調(diào)配支路，包括，多種A氣源、多個第一質(zhì)量流量控制器、多個第一三通閥，所述每一A氣源均依次通過第一三通閥、第一質(zhì)量流量控制器與氣體混合器上口連接；

B氣源調(diào)配支路，包括至少一種B氣源、至少一第二三通閥、至少一第二質(zhì)量流量控制器，所述B氣源依次通過第二三通閥、第二質(zhì)量流量控制器與氣體混合器下口連接；

清洗支路；包括一清洗氣源、一二通閥、一清洗管道、一第三質(zhì)量流量控制器，所述清洗氣源通過二通閥、第三質(zhì)量流量控制器與氣體混合器上口連接；自二通閥與第三質(zhì)量流量控制器之間引出所述清洗管道，所述清洗管道與多種A氣源的第一三通閥、B氣源的第二三通閥連接；

一蒸汽源，與氣體混合器上口連接；

一反應(yīng)器，設(shè)有上下兩端口，上端口與所述氣體混合器下口連接；

一分析儀，與反應(yīng)器的上、下兩端口連接。

所述的可沖洗型脫硝催化劑評價裝置，所述A氣源包括：空氣氣源、一氧化氮氣源、二氧化碳氣源、二氧化硫氣源。

所述的可沖洗型脫硝催化劑評價裝置，所述B氣源為氨氣源。

所述的可沖洗型脫硝催化劑評價裝置，所述清洗氣源為氮氣源。

所述的可沖洗型脫硝催化劑評價裝置，蒸汽源包括一水蒸氣發(fā)生器、一計量泵、一蒸餾水儲罐，所述計量泵一端與所述水蒸氣發(fā)生器連接，另一端與蒸餾水儲罐連接，所述水蒸氣發(fā)生器另一端與氣體混合器上口連接。

所述的可沖洗型脫硝催化劑評價裝置，反應(yīng)器上、下兩端口分別通過球閥與分析儀連接。

所述的可沖洗型脫硝催化劑評價裝置，所述反應(yīng)器包括：一反應(yīng)器本體、上連接法蘭、下連接法蘭、加熱爐體、帶套管熱電偶，所述上連接法蘭設(shè)置于反應(yīng)器本體上端口，所述下連接法蘭設(shè)置于反應(yīng)器本體下端口，所述帶套管熱電偶穿過所述上連接法蘭伸入反應(yīng)器本體內(nèi)，所述加熱爐體套設(shè)在所述反應(yīng)器本體外表面上。

所述的可沖洗型脫硝催化劑評價裝置，所述反應(yīng)器本體為方形不銹鋼管。

所述的可沖洗型脫硝催化劑評價裝置，所述方形不銹鋼管內(nèi)中部安裝SCR催化劑樣塊，所述帶套管熱電偶延伸至SCR催化劑樣塊處。

所述的可沖洗型脫硝催化劑評價裝置，所述氣體混合器選用316L不銹鋼材質(zhì)。

實驗數(shù)據(jù)采集完畢時，將其他線路的三通球閥轉(zhuǎn)至N2為氣源狀態(tài)，即可快速實現(xiàn)線路吹掃，快速清除管線與質(zhì)量流量控制器中殘余腐蝕性氣體。另外，氣體混合器能夠滿足不同氨氮摩爾比、不同空速條件下氣體的快速混合，能夠混合均勻后迅速進入反應(yīng)器，不會引起硫銨堵塞問題，提高了SCR模擬評價的可靠性。

附圖說明

圖1本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。

其中附圖標(biāo)記為：

a1-空氣穩(wěn)壓氣源；a2-NO穩(wěn)壓氣源；a3-CO₂穩(wěn)壓氣源；a4-SO₂穩(wěn)壓氣源；b1-NH₃穩(wěn)壓氣源；c-N₂穩(wěn)壓氣源；1、7、8-二通閥；2～6-第一三通閥；11-第三質(zhì)量流量控制器；12～15-第一質(zhì)量流量控制器；16-第二質(zhì)量流量控制器；21-蒸餾水儲罐；22-計量泵；23-水蒸氣發(fā)生器；24-氣體混合器；25-反應(yīng)器；251-上連接法蘭；252-帶套管熱電偶；253-方形不銹鋼管；254-SCR催化劑樣塊；255-加熱爐體；256-下連接法蘭。

具體實施方式

普通SCR脫硝催化劑性能評價裝置隨著使用時間的延長，質(zhì)量流量控制器極易受氣體腐蝕而損壞，本實用新型公開一種可沖洗型脫硝催化劑評價裝置，實驗結(jié)束時，通過切換傳輸氣體，實現(xiàn)清洗，操作簡單，效果顯著，便于裝置的日常維護，延長使用壽命；另外，通過氣體混合器實現(xiàn)模擬煙氣與NH₃高效無沉積混合。具體技術(shù)方案如下：

本實用新型提供的一種可沖洗型脫硝催化劑評價裝置，包括：氣體混合器，為直管結(jié)構(gòu)，設(shè)有上口、下口，氣體混合器24選用316L不銹鋼材質(zhì)，采取縱向安裝方式。

A氣源調(diào)配支路，包括，多種A氣源、多個第一質(zhì)量流量控制器、多個第一三通閥，所述每一A氣源均依次通過第一三通閥、第一質(zhì)量流量控制器與氣體混合器上口連接；本實用新型提供的A氣源包括：空氣穩(wěn)壓氣源、一氧化氮穩(wěn)壓氣源、二氧化碳穩(wěn)壓氣源、二氧化硫穩(wěn)壓氣源。

B氣源調(diào)配支路，包括至少一種B氣源、至少一第二三通閥、至少一第二質(zhì)量流量控制器，所述B氣源依次通過第二三通閥、第二質(zhì)量流量控制器與氣體混合器下口連接；本實用新型提供的B氣源為氨氣穩(wěn)壓氣源。

清洗支路；包括一清洗氣源、一二通閥、一清洗管道、一第三質(zhì)量流量控制器，所述清洗氣源通過二通閥、第三質(zhì)量流量控制器與氣體混合器上口連接；自二通閥與第三質(zhì)量流量控制器之間引出清洗管道，所述清洗管道與多種A氣源的第一三通閥、B氣源的第二三通閥連接，清洗氣源也可作為A氣源使用，本實施例中清洗氣源為氮氣穩(wěn)壓氣源；

蒸汽源，與氣體混合器上口連接，蒸汽源包括一水蒸氣發(fā)生器、一計量泵、一蒸餾水儲罐，所述計量泵一端與所述水蒸氣發(fā)生器連接，另一端與蒸餾水儲罐連接，所述水蒸氣發(fā)生器另一端與氣體混合器上口連接。

反應(yīng)器，設(shè)有上下兩端口，上端口與所述氣體混合器下口連接；反應(yīng)器上、下兩端口分別通過球閥與分析儀連接。反應(yīng)器包括：一反應(yīng)器本體、上連接法蘭、下連接法蘭、加熱爐體、帶套管熱電偶，所述上連接法蘭設(shè)置于反應(yīng)器本體上端口，所述下連接法蘭設(shè)置于反應(yīng)器本體下端口，所述帶套管熱電偶穿過所述上連接法蘭伸入反應(yīng)器本體內(nèi)，所述加熱爐體套設(shè)在所述反應(yīng)器本體外表面上。所述反應(yīng)器本體為方形不銹鋼管。在方形不銹鋼管內(nèi)中部安裝SCR催化劑樣塊，帶套管熱電偶延伸至SCR催化劑樣塊處。

圖1所示，N₂穩(wěn)壓氣源依次通過二通閥、第三質(zhì)量流量控制器連接到氣體混合器上口，自二通閥、第三質(zhì)量流量控制器之間引出清洗管道，Air、NO、CO₂、SO₂穩(wěn)壓氣源均分別通過第一三通閥連接到清洗管道上，Air、NO、CO₂、SO₂穩(wěn)壓氣源之間并聯(lián)連接，Air、NO、CO₂、SO₂穩(wěn)壓氣源另一路依次通過第一三通閥、第一質(zhì)量流量控制器連接到氣體混合器上口，需要說明的是清洗管道直接與第一三通閥連接，NH₃穩(wěn)壓氣源有兩路流向，一路是NH3氣源通過第二三通閥連接到清洗管道，也就是NH₃氣源與N₂氣源連通，另一路NH₃氣源通過第二三通閥、第一質(zhì)量流量控制器連接到氣體混合器下口，來自A氣源調(diào)配支路的混合氣自上向下噴入氣體混合器，來自B氣源調(diào)配支路支的氨氣自下而上在混合器中部逆向噴入，兩者迅速混合，氣體混合器24外圍設(shè)電偶控溫，設(shè)置溫度280～350℃。氣體混合器設(shè)相應(yīng)保溫裝置用以防止氣體冷凝。氣體混合器24下口還連接反應(yīng)器25，在進入反應(yīng)器25前設(shè)置氣體分析口，氣體分析口與分析儀一端口連接，在分析口與分析儀之間安裝球閥，流經(jīng)反應(yīng)器的氣體再經(jīng)球閥8進入分析儀的另一端，球閥可為二通閥。

第一三通閥2～6設(shè)有上端入氣口、下端入氣口，上端入氣口連接Air、NO、CO₂、SO₂、NH₃，下端入氣口連接N₂，便于切換清洗氣路。正常實驗時，Air、NO、CO₂、SO₂、NH₃氣體進入質(zhì)量流量計，下端入氣口關(guān)閉；實驗數(shù)據(jù)采集完畢，分別將第一三通閥2-6切換，上端入氣口關(guān)閉，下端入氣口打開(氣流方向如圖所示)，通入N₂，運行至尾氣分析檢測不到NO，關(guān)閉氣路。

圖2為反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。來自氣體混合器的快速混合氣體自上而下經(jīng)上法蘭251進入方形不銹鋼管253，帶套管熱電偶穿過上法蘭251伸入反應(yīng)器，在方形不銹鋼管253內(nèi)中部安裝SCR催化劑樣塊254，以便精準(zhǔn)檢測催化反應(yīng)氣體溫度，帶套管熱電偶為插底管，插底管252的長度控制在接近催化劑樣塊254為宜，方形不銹鋼管的外圍由加熱爐體255控溫，反應(yīng)后氣體經(jīng)下法蘭256流出。

本評價裝置的工作原理如下：

N₂、Air、NO、CO₂、SO₂、H₂O通過合理配比，在電加熱條件下制成模擬煙氣，低濃度NH₃(濃度一般不超過6wt％)作為還原劑與模擬煙氣在氣體混合器快速混合，并進入反應(yīng)器。氣體混合器管徑不宜過長，根據(jù)進入氣體混合器中氣體量計算，氣體在氣體混合器停留時間為0.1～0.5S。在預(yù)定的溫度、體積空速、氨氮摩爾比條件下，NH₃與模擬煙氣中的NO在催化劑表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成N₂和H₂O。反應(yīng)體系中，還伴隨SO₂與O₂生成SO₃、SO₂與O2、H₂O、NH₃生成硫銨的副反應(yīng)。在反應(yīng)器的上下兩端口分別可以檢測煙氣成分，對比確定脫硝效率、SO₂/SO₃轉(zhuǎn)化率。脫硝效率＝(反應(yīng)器入口NO濃度-反應(yīng)器出口NO濃度)/反應(yīng)器入口NO濃度×100％。實驗條件下，SO₂/SO₃轉(zhuǎn)化率＝(反應(yīng)器出口SO₃濃度-反應(yīng)器入口SO₃濃度)/反應(yīng)器入口SO₂濃度×100％。