選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)裝置和方法，屬于煙氣處理【技術(shù)領(lǐng)域】。該檢測(cè)裝置包括氣體控制單元、液體控制單元、反應(yīng)器單元、產(chǎn)物分析單元和系統(tǒng)控制單元；所述氣體控制單元和液體控制單元均通過(guò)管道連接于反應(yīng)器單元的入口，所述產(chǎn)物分析單元通過(guò)管道連接于反應(yīng)器單元的出口，所述氣體控制單元、液體控制單元、反應(yīng)器單元和產(chǎn)物分析單元均與系統(tǒng)控制單元電氣連接。利用上述檢測(cè)裝置進(jìn)行選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)方法，可獲得催化劑的活性數(shù)據(jù)，進(jìn)而為電廠提出運(yùn)行優(yōu)化建議。
【專利說(shuō)明】選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煙氣處理技術(shù)，特別是涉及一種選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性檢測(cè)裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction, SCR)脫硝技術(shù)是在催化劑(如V205/Ti02和V205-W03/Ti02)作用下，還原劑NH3在高溫下將NO和NO2還原成N2,而幾乎不發(fā)生NH3的氧化反應(yīng)，從而提高了 N2的選擇性，減少了 NH3消耗的一種技術(shù)，其首先由美國(guó)的Engelhard公司發(fā)明并于1957年申請(qǐng)專利,后來(lái)日本在該國(guó)環(huán)保政策的驅(qū)動(dòng)下,成功研制出了現(xiàn)今被廣泛使用的V205/Ti02催化劑，并分別在1977年和1979年在燃油和燃煤鍋爐上成功投入商業(yè)運(yùn)用，歐洲是從1985年開始引進(jìn)SCR技術(shù)。目前，國(guó)外經(jīng)過(guò)30多年的研究和工業(yè)實(shí)踐，研發(fā)出了多種以TiO2為載體的V2O5基工業(yè)催化劑，包括V205/Ti02、V2O5/TiO2-SiO2, V2O5-WO3AiO2和V205-Mo03/Ti02，其操作溫度在280_420°C之間，脫硝效率可達(dá)到85%以上，可有效地減少氮氧化物排放，滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，在國(guó)外得到了廣泛應(yīng)用。在國(guó)內(nèi)，為了滿足越來(lái)越嚴(yán)格的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)，SCR脫硝技術(shù)也已經(jīng)成為火電廠氮氧化物控制的主流技術(shù)。
[0003]近年來(lái)，低溫SCR脫硝催化劑的研發(fā)進(jìn)展很快，形成了以活性炭為載體，以V205、Fe2O3和MnOx等為活性組分的各種催化劑，但這些催化劑均尚未經(jīng)過(guò)工業(yè)驗(yàn)證。并且催化劑是電廠SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的核心，它約占其投資的1/3。催化劑結(jié)構(gòu)和組成的選擇對(duì)電站安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行至關(guān)重要，而且在運(yùn)行過(guò)程中，由于其催化劑的失效而需要的定期更換費(fèi)用占運(yùn)行成本的主要部分。安裝SCR脫硝系統(tǒng)后，也會(huì)對(duì)鍋爐系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)影響。因此，亟需一種可靠的催化劑評(píng)估驗(yàn)證方法

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)裝置和方法，可以對(duì)各種選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)的催化劑活性進(jìn)行檢測(cè)，評(píng)估催化劑。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:
[0006]一種選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)裝置，包括產(chǎn)生模擬煙氣和還原氣體的氣體控制單元、產(chǎn)生模擬水蒸氣的液體控制單元、供模擬煙氣和還原氣體反應(yīng)的反應(yīng)器單元、分析氣體成分的產(chǎn)物分析單元和控制該檢測(cè)裝置運(yùn)行的系統(tǒng)控制單元；所述氣體控制單元和液體控制單元均通過(guò)管道連接于反應(yīng)器單元的入口，所述產(chǎn)物分析單元通過(guò)管道連接于反應(yīng)器單元的出口，所述氣體控制單元、液體控制單元、反應(yīng)器單元和產(chǎn)物分析單元均與系統(tǒng)控制單元電氣連接。
[0007]采用上述檢測(cè)裝置檢測(cè)選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑的活性時(shí)，將催化劑置于反應(yīng)器單元中，用系統(tǒng)控制單元控制氣體控制單元和液體控制單元產(chǎn)生合適的模擬真實(shí)煙氣成分的氣體，然后將模擬氣體和用于還原的氣體送入反應(yīng)器單元中，在催化劑的作用下進(jìn)行反應(yīng)，隨后分析反應(yīng)后氣體成分，通過(guò)計(jì)算，得到催化劑的活性。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氣體控制單元包括通過(guò)管道依次連接的原料氣儲(chǔ)存瓶、流量計(jì)、氣體預(yù)熱器。所述流量計(jì)用于控制原料氣的流量，所述氣體預(yù)熱器用于將原料氣加熱，既真實(shí)反應(yīng)煙氣情況，又為下一步的還原反應(yīng)提供預(yù)熱。所述原料氣分別為n2、02、NO、SO2, NH3，其中NH3為加入的還原氣體，其它原料氣為模擬煙氣成分。還可根據(jù)不同情況的煙氣組成調(diào)整原料氣的種類和比例，真實(shí)的模擬再現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生的煙氣。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述液體控制單元包括通過(guò)管道依次連接的液體儲(chǔ)罐、計(jì)量泵和汽化器。液體儲(chǔ)罐內(nèi)的水通過(guò)計(jì)量泵計(jì)量后進(jìn)入汽化器，在汽化器內(nèi)全部氣化，用于模擬煙氣中產(chǎn)生的水蒸氣。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述反應(yīng)器單元包括反應(yīng)器本體和用于加熱該反應(yīng)器本體的加熱器，該反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有容置催化劑的恒溫區(qū)。加熱器將反應(yīng)器加熱至所需的反應(yīng)溫度，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有的恒溫區(qū)可保證溫度的均勻性。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述反應(yīng)器單元還包括設(shè)于反應(yīng)器本體內(nèi)的探熱管，該探熱管貫穿所述恒溫區(qū)。該探熱管用于測(cè)定催化劑床內(nèi)的真實(shí)反應(yīng)溫度和溫度分布均勻性。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述產(chǎn)物分析單元包括通過(guò)管道依次連接的氣液分離器和煙氣分析儀。反應(yīng)后的氣體經(jīng)氣液分離器(即通過(guò)濃硫酸除水)將水與氣體分開，以避免水對(duì)煙氣分析儀的影響，然后用煙氣分析儀對(duì)氣體進(jìn)行分析。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，該檢測(cè)裝置還包括混合器和保溫箱，所述氣體控制單元和液體控制單元具有共同的連接反應(yīng)器單元的管道，所述混合器設(shè)于該段共同的連接反應(yīng)器單元的管道上，所述保溫箱套裝于混合器外。且該混合器與反應(yīng)器單元之間的管道為保溫管道。所有模擬氣體在混合器內(nèi)混合均勻再進(jìn)入反應(yīng)器單元中，保溫箱和保溫管道的運(yùn)用，可以確保經(jīng)預(yù)熱的氣體保持溫度不降低。
[0014]本發(fā)明還提供采用上述的檢測(cè)裝置進(jìn)行選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟:
[0015]I)使氣體控制單元模擬煙氣和還原氣體，該模擬煙氣和還原氣體中的氨氮比(即反應(yīng)體系中氨和NOx的摩爾比與理論上的氨還原NOx反應(yīng)的當(dāng)量摩爾比之間的比值)大于I ;使液體控制單元產(chǎn)生模擬水蒸氣；
[0016]2)將上述模擬煙氣、還原氣體和模擬水蒸氣混合后加熱至320-400°C，以3000-400(?.1的空速進(jìn)入容置有催化劑的反應(yīng)器單元中反應(yīng)；
[0017]3)利用產(chǎn)物分析單元分析步驟(2)反應(yīng)后的氣體成分；
[0018]4)根據(jù)步驟3)得到的結(jié)果計(jì)算催化劑的活性。
[0019]所述催化劑的活性是指單位表面催化劑處理氮氧化物的綜合能力，主要是由煙氣的物化組成、煙氣溫度、煙氣速度和催化劑性能等決定。根據(jù)德國(guó)VGB標(biāo)準(zhǔn)，催化劑的活性計(jì)算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)裝置，其特征在于，包括產(chǎn)生模擬煙氣和還原氣體的氣體控制單元、產(chǎn)生模擬水蒸氣的液體控制單元、供模擬煙氣和還原氣體反應(yīng)的反應(yīng)器單元、分析氣體成分的產(chǎn)物分析單元和控制該檢測(cè)裝置運(yùn)行的系統(tǒng)控制單元；所述氣體控制單元和液體控制單元均通過(guò)管道連接于反應(yīng)器單元的入口，所述產(chǎn)物分析單元通過(guò)管道連接于反應(yīng)器單元的出口，所述氣體控制單元、液體控制單元、反應(yīng)器單元和產(chǎn)物分析單元均與系統(tǒng)控制單元電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述氣體控制單元包括通過(guò)管道依次連接的原料氣儲(chǔ)存瓶、流量計(jì)、氣體預(yù)熱器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述液體控制單元包括通過(guò)管道依次連接的液體儲(chǔ)罐、計(jì)量泵和汽化器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器單元包括反應(yīng)器本體和用于加熱該反應(yīng)器本體的加熱器，該反應(yīng)器本體內(nèi)設(shè)有容置催化劑的恒溫區(qū)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述反應(yīng)器單元還包括設(shè)于反應(yīng)器本體內(nèi)的探熱管，該探熱管貫穿所述恒溫區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)裝置，其特征在于，所述產(chǎn)物分析單元包括通過(guò)管道依次連接的氣液分離器和煙氣分析儀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)裝置，其特征在于，該檢測(cè)裝置還包括混合器和保溫箱，所述氣體控制單元和液體控制單元具有共同的連接反應(yīng)器單元的管道，所述混合器設(shè)于該段共同的連接反應(yīng)器單元的管道上，所述保溫箱套裝于混合器外。
8.采用權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的檢測(cè)裝置進(jìn)行選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)方法，其特征在于包括以下步驟: 1)使氣體控制單元產(chǎn)生模擬煙氣和還原氣體，該模擬煙氣和還原氣體中的氨氮比大于I ;使液體控制單元產(chǎn)生模擬水蒸氣； 2)將上述模擬煙氣、還原氣體和模擬水蒸氣混合后加熱至320-400°C，以3000-4000h一1的空速進(jìn)入容置有催化劑的反應(yīng)器單元中反應(yīng)； 3)利用產(chǎn)物分析單元分析步驟(2)反應(yīng)后的氣體成分； 4)根據(jù)步驟3)得到的結(jié)果計(jì)算催化劑的活性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)方法，其特征在于: 步驟I)中，所述模擬煙氣和還原氣體中的氨氮比為1.1 ； 步驟2)中，所述模擬煙氣、還原氣體和模擬水蒸氣加熱至350°C，所述空速為3500h 一、
10.根據(jù)權(quán)利要求8的選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)催化劑活性的檢測(cè)方法，其特征在于: 步驟2)中，控制混合后的各氣體成分的濃度波動(dòng)范圍為0%-5% ； 步驟3)中，每隔30min分析一次氣體成分，至少分析5次，且相鄰兩次分析的結(jié)果相對(duì)偏差應(yīng)小于10%，否則應(yīng)重新開始檢測(cè)。
【文檔編號(hào)】G01N31/10GK103529161SQ201310362815
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年8月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月19日
【發(fā)明者】李德波 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院