CN104062393B - 用于整体scr脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置及其使用方法，属于催化技术领域。流量控制仪和温度控制仪控制反应气体进样控制装置及预热-反应器的加热炉温度；经过反应气体进样控制装置的各个成份气体及水蒸汽汇入到气体混合装置；从气体混合装置出来的模拟烟气进入到预热-反应器的气体预热管，气体预热管出来的模拟烟气进入预热-反应器的催化剂装填管，通过催化剂床层；通过取样器将预热-反应器的气体预热管入口的气体与催化剂装填管出口的气体引入到烟气组分分析***。本发明提供的装置可操作温度高，测出的催化剂活性相对偏低，但是更加接近真实值；减少了热传递过程中的障碍和过程中的热损失，有利于节能；装置达到平衡的时间缩短。

Description

用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种催化剂反应性能评价装置，具体涉及一种用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置及其使用方法，属于催化技术领域。

背景技术

氮氧化物(NOx)是形成酸雨、光化学烟雾、雾霾的主要物质，对人体健康有较大的危害。火电厂燃煤、燃气锅炉是NOx排放的主要来源。2011年发布的《火电厂大气污染排放标准》(GB13223-2011)中，NOx排放限值由450mg/m³降至100mg/m³，NOx控制势在必行。针对现行标准，采用选择性催化还原法(SelectiveCatalyticReduction，SCR)是脱除锅炉尾气中氮氧化物最为常见同时也是最为有效的方法，被广泛应用于各电厂锅炉装置中。

脱硝催化剂是选择性催化还原法的技术核心，其催化剂反应性能对脱硝工程的效能有举足轻重的影响。催化剂选择不合理，不仅会造成装置的脱硝率等指标达不到保证值，还会造成催化剂的堵塞和压降增加，造成锅炉运行故障，所以脱硝催化剂制造商、工程设计方、使用脱硝催化剂的业主均需要对脱硝催化剂催化反应性能进行实验测试。

目前国内已有的SCR脱硝催化剂活性测试技术分为：在线测试技术、离线测试技术。在线测试技术是在现场SCR脱硝反应器旁设置小型并行反应器，反应器内置入待测全尺寸催化剂块，催化剂单体截面为150mm×150mm，测试使用的烟气为真实工况条件下的锅炉烟气。尽管在线测试的方法可以较好反映使用条件下的催化剂的活性，但是在线测试的方法对于设备要求高，测试样品需求量大，催化剂更换过程复杂，测试周期长，所以很少采用。离线测试技术是使用模拟烟气进行催化剂活性测试，模拟烟气的组成与实际工况烟气组成可能会有较大的差异，但是可以通过预先建立数据库的方法进行数据折算。由于离线测试技术可以较好的控制测试条件（烟气组成、反应温度），该方法可以方便的重现测试条件，有利于不同的测试机构之间进行测试比对，有利于机构内部进行样品之间的对比，所以离线测试技术被更为广泛的应用。

依据测试样品的大小，离线测试技术所使用的测试装置可以分为：中型反应器催化剂性能测试装置、微型反应器催化剂性能测试装置。中型反应器催化剂性能测试装置使用模拟烟气为测试气体，无损测试整个催化剂单体的反应性能，催化剂单体截面为150mm×150mm，依据情况测试1～4根串联的催化剂单体的反应活性。依据测试情况，中型反应器催化剂性能测试装置的烟气量100-400标准立方/小时，测试平衡时间大于72小时，这些导致使用中型反应器催化剂性能测试装置测试催化剂反应性能的费用非常巨大。微型反应器催化剂性能测试装置使用模拟烟气为测试气体，测试样品的截面为10×10mm-30×30mm，典型长度300mm，由于测试样品的体积大大减少，测试装置对模拟烟气的用量最大为4标准立方/小时。由于微型反应器催化剂性能测试装置尺寸适中，使用样品量不大，模拟烟气用气量不大，所以装置控制较为容易、测试费用相对低廉，更容易为脱硝催化剂制造商、工程设计方所接受，特别是进行内部质量控制的场合（中国发明专利《一种SCR烟气脱硝催化剂性能测试方法及测试装置》，CN102072947B）。

目前通用的微型反应性能测试装置是由引进技术的催化剂制造厂依据技术输出方的图纸搭建的装置发展而来，特点是：（1）反应器由不锈钢材料制成（《实验室研究与探索》，2010年，29卷，7期，19页）；（2）二氧化硫、一氧化氮、氮气、氧气在低温条件（通常为室温）下混合以后进入不锈钢预热器进行加热（《中国电力》2010，43卷，11期，64页）；（3）水汽由置于加热炉内的直形或蛇形蒸发器蒸发液体水而得到（中国实用新型专利CN202383117U图1）；（4）模拟烟气预热装置与反应器分离。

基于以上的特点，目前通用的微型反应器催化剂性能测试装置有以下缺点：（1）由于反应器为不锈钢材质，可视性差，反应器内取放测试样品较为困难，需要操作人员有较强的经验；（2）由于反应器及预热器为不锈钢材质，不锈钢材料在反应条件下会对反应模拟烟气有催化作用，不能真实反映催化剂的反应活性，测试活性偏高；（3）由于不锈钢材料在温度高于500摄氏度的时候会有较为明显的金属原子迁移现象，目前通用的微型反应性能测试装置在经过高温条件测试以后，不锈钢反应器的连接螺丝会发生螺纹粘结现象，导致反应器报废；（4）由于不锈钢材料在高温潮湿条件下会与二氧化硫反应，导致目前通用的微型反应器催化剂性能测试装置的预热器及反应器腐蚀严重，所以通常测试催化剂的反应性能时不通入二氧化硫，这将导致催化剂测试活性与实际工况有偏差；（5）水汽蒸发装置存在加热炉内壁—蒸发器外壁、蒸发器内壁—蒸发介质两处传热障碍，为了得到额定量的水蒸汽，加热炉的温度通常设为600摄氏度，所需能耗较大；（6）烟气预热装置与反应器分离，它们之间的管路连接即使有较好的保温层，依旧存在热量损失。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足之处，从而提供一种用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置及其使用方法。

按照本发明提供的技术方案，一种用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置，反应气体进样控制装置的输出端利用导线与流量控制仪连接，水蒸汽发生装置的输出端利用管路与气体混合装置连接，反应气体进样控制装置的输出端再分别利用管路与水蒸汽发生装置及气体混合装置连接；气体混合装置的输出端利用管路与预热-反应器连接，预热-反应器和水蒸气发生装置均利用导线与温度控制仪连接；预热-反应器的进、出口端与反应气体取样-分析装置连接；流量控制仪和温度控制仪分别利用导线与显示装置连接。

流量控制仪和温度控制仪控制反应气体进样控制装置及预热-反应器的加热炉温度；氮气携带水蒸汽发生装置的柱塞式计量泵输出的液体水进入到水蒸汽发生装置；经过反应气体进样控制装置的各个成份气体及水蒸汽汇入到气体混合装置；从气体混合装置出来的模拟烟气进入到预热-反应器的气体预热管，模拟烟气被加热至接近测试温度；气体预热管出来的模拟烟气进入预热-反应器的催化剂装填管，通过催化剂床层；通过取样器将预热-反应器的气体预热管的入口气体与催化剂装填管的出口气体引入到烟气组分分析***；通过控制仪表及传感器对测试***的温度、流量、压力参数进行监测及报警响应。

所述反应气体进样控制装置包括N₂流量控制装置、O₂流量控制装置、NO流量控制装置、SO₂流量控制装置和NH₃流量控制装置；

所述水蒸汽发生装置包括计量泵，和与计量泵相连接的水蒸汽发生器；N₂流量控制装置与水蒸汽发生器连接；

所述O₂流量控制装置、NO流量控制装置和SO₂流量控制装置均与连通水蒸气发生器和气体混合装置之间的管路连接；

所述NH₃流量控制装置直接通过管路通入气体混合装置内部；

所述反应气体取样-分析装置包括烟气分析仪和取样选择三通球阀。

所述N₂流量控制装置、O₂流量控制装置、NO流量控制装置、SO₂流量控制装置和NH₃流量控制装置的结构相同，以N₂流量控制装置为例，包括第一三通球阀，第一三通球阀中的一个通道为公共进气口，另外两个通道一个与气体质量流量控制器连接，另一个与针形调节阀连接；气体质量流量控制器和针形调节阀与第二三通球阀的两个通道连接，所述第二三通球阀的另一个通道为公共管出气口；

所述水蒸汽发生器包括发生器本体和位于发生器本体内的加热棒，发生器本体外部包裹有保温层；发生器本体顶部设置氮气入口和液体水入口，底部设置有蒸汽出口；

所述气体混合装置为一根管道，管道上设置有若干个凹点截面，每个凹点截面上均设置若干个凹点，相邻的凹点截面上凹点的位置间隔相同。

所述预热-反应器包括预热炉和反应炉，预热炉和反应炉形成一个整体；预热炉内部设置气体预热管，反应炉内部设置催化剂填装管；气体预热管的管径大于催化剂填装管的管径，两者形成一根完整的变径管道；所述催化剂填装管内部设置有催化剂，催化剂通过若干个支撑块固定于催化剂填装管内；气体预热管的开口端通过盖子进行封堵。

所述气体混合装置和预热-反应器的气体预热管之间通过一根带有支管的连接管连接。

所述连接管、气体混合装置、气体预热管和催化剂填装管均为石英玻璃管，石英玻璃管之间通过球形磨口接头密封；所述蒸汽发生器本体及加热棒外壳为2520合金材料或316L不锈钢。

用于测试切割为100-400mm长，截面尺寸为10×10mm-30×30mm的整体式蜂窝状催化剂、板式催化剂或波纹板式催化剂的催化反应性能。

所述用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置的测试方法，步骤为：

通过流量控制仪和温度控制仪控制装置中各个点位对应的流量控制装置、加热炉；一氧化氮、氨气、二氧化硫、氧气、氮气利用管路分别与反应气体进样控制装置中对应的流量控制装置连接，氮气经过N₂流量控制装置后利用管路流入水蒸汽发生装置的氮气入口；液体水由柱塞式计量泵泵入到水蒸汽发生装置的液体水入口；氮气将液体水吹入到水蒸汽发生装置内，液体水直接与加热棒表面接触而快速汽化，蒸汽出口的温度为300-500℃；水蒸汽与反应气体进样控制装置计量流出的一氧化氮、氨气、二氧化硫、氧气在气体混合装置前段汇聚，通过气体混合装置后的模拟烟气的温度大于200℃；

模拟烟气经过连接管进入预热-反应器的气体预热管，预热-反应器的气体预热管为预热段，通过控制其外面包围的预热炉加热温度使预热段气体温度为250-510℃；预热-反应器的催化剂装填管为催化剂所处空间，通过控制其外面包围的反应炉加热温度使催化剂床层温度保持在200-500℃；

反应气体取样-分析装置通过一只取样选择三通球阀选择性将预热-反应器的气体预热管的入口气体、预热-反应器的催化剂装填管的出口气体分别从连接管的支管处、催化剂填装管尾端取出，然后将取出的气体送至烟气分析仪进行分析。

为了解决背景技术中提及的通用微型反应性能测试装置存在的缺点，本发明改进如下：（1）气体混合装置、气体预热管-，及其之间的连接部件采用石英玻璃制造，抑制装置器壁对测试模拟烟气的催化作用，同时方便测试人员进行装样及测试高温条件下催化剂的反应性能；（2）采用球形磨口、磨砂平面法兰结构解决石英玻璃材料高温条件下的气密性问题；（3）水蒸汽发生装置为内部具有加热棒的耐腐蚀保温管路，氮气携带液体水经过该管路以后得到高温蒸汽混合物；（4）混合器内部具有突出结构，高温混合蒸汽、一氧化氮、氨气、二氧化硫、氧气一起进入气体混合装置前端，它们流经混合器时被混合器内部突出结构扰流而形成气旋涡流，使得混合完全；（5）采用异型反应管，实现气体预热模块与反应管模块融合，简化原有装置中预热模块与反应管模块间的保温装置；（6）通过RS485或RS232通讯协议，直接使用人机界面（HMI，HumanMachineInterface）对装置涉及的流量、温控仪表进行集中管理及数据采集，简化通行装置中使用微型计算机进行控制及数据采集的方式，提高了***控制的可靠性；（7）温度控制点的温度超过报警值时，控制仪表通过报警输出端口触发继电器切断加热炉电源供应，并且打开相应报警器；（8）反应器内压力超过报警值时，压力传感器触发继电器切断加热炉电源、关闭气体流量控制器，并且打开相应报警器；（9）***气体流量低于报警值时，控制仪表通过报警输出端口触发继电器切断加热炉电源供应，并且打开相应报警器。

本发明的有益效果：（1）装置可操作温度高；（2）由于石英玻璃对模拟烟气的化学惰性，测出的催化剂活性相对偏低，但是更加接近真实值；（3）由于加热棒处于蒸汽发生装置的内部，减少了热传递过程中的障碍，使得蒸汽发生装置的工作温度降低，有利于节能；（4）由于预热段与催化剂反应段为一个连贯结构，减少了过程中的热损失，有利于节能；（5）装置达到平衡的时间缩短，有利于节能。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是流量控制装置示意图。

图3是水蒸汽发生装置结构示意图。

图4是气体混合装置结构示意图。

图4-A是气体混合装置A-A截面示意图。

图4-B是气体混合装置B-B截面示意图。

图5是气体预热管-催化剂装填管的结构示意图。

图6是带支管的连接管结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1-6所示，一种用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置，反应气体进样控制装置1的输出端利用导线与流量控制仪6连接，水蒸汽发生装置2的输出端利用管路与气体混合装置3连接，反应气体进样控制装置1的输出端再分别利用管路与水蒸汽发生装置2及气体混合装置3连接；气体混合装置3的输出端利用管路与预热-反应器4连接，预热-反应器4和水蒸气发生装置2均利用导线与温度控制仪8连接；预热-反应器4的进、出口端与反应气体取样-分析装置5连接；流量控制仪6和温度控制仪8分别利用导线与显示装置7连接。

所述反应气体进样控制装置1包括N₂流量控制装置11、O₂流量控制装置12、NO流量控制装置13、SO₂流量控制装置14和NH₃流量控制装置15；

所述水蒸汽发生装置2包括计量泵21，和与计量泵21相连接的水蒸汽发生器22；N₂流量控制装置11与水蒸汽发生器22连接；

所述O₂流量控制装置12、NO流量控制装置13和SO₂流量控制装置14均与连通水蒸气发生器22和气体混合装置3之间的管路连接；

所述NH₃流量控制装置15直接利用管路与气体混合装置3连接；

所述反应气体取样-分析装置5包括烟气分析仪51和取样选择三通球阀52。

所述N₂流量控制装置11、O₂流量控制装置12、NO流量控制装置13、SO₂流量控制装置14和NH₃流量控制装置15的结构相同，均包括第一三通球阀101，所述第一三通球阀101中的一个通道为公共进气口，另外两个通道中，一个与气体质量流量控制器102连接，另一个与针形调节阀103连接；气体质量流量控制器102和针形调节阀103与第二三通球阀104的两个通道连接，所述第二三通球阀104的另一个通道为公共出气口；

所述水蒸汽发生器22包括发生器本体221和位于发生器本体221内的加热棒222，发生器本体221外部包裹有保温层223；发生器本体221顶部设置氮气入口224和液体水入口225，底部设置有蒸汽出口226；

所述气体混合装置3为一根管道，管道上设置有若干个凹点截面，每个凹点截面上均设置若干个凹点，相邻的凹点截面上凹点的位置间隔相同。具体为图4所示的管状物，其内部交替具有图4-A、图4-B所示的向内突起的结构，使气流形成气旋涡流，强化混合过程。

所述预热-反应器4包括预热炉41和反应炉42，预热炉41和反应炉42形成一个整体；预热炉41内部设置气体预热管43，反应炉42内部设置催化剂填装管44；气体预热管43的管径大于催化剂填装管44的管径，两者形成一根完整的变径管道；在使用时所述催化剂填装管44内部设置有催化剂45，催化剂45利用若干个支撑块46固定于催化剂填装管44内；气体预热管43的开口端通过利用盖子47进行封堵。

所述气体混合装置3和预热-反应器4的气体预热管43之间通过一根带有支管的连接管9连接。

所述连接管9、气体混合装置3、气体预热管43和催化剂填装管44均为石英玻璃管，石英管件之间通过球形磨口接头密封；所述发生器本体221，加热棒222外壳为2520合金或316L不锈钢材料。

实施例2

选取申请人制造的086批次蜂窝状催化剂产品，将其切割成长度300毫米，截面尺寸为25×25毫米的实验样品。样品轴向部分缠绕适量的惰性保温材料然后放入到图5所示的催化剂装填管内部，样品上端距气体预热管上端400毫米。样品内部***测温热电偶，将气体预热管开口端用石英玻璃盖子盖住，通过磨砂平面法兰实现密封。

如图1所示，连接反应气体进样控制装置1、水蒸汽发生装置2、气体混合装置3、预热-反应器4与反应气体取样-分析装置5。通过HIM（人机界面）使用RS485通讯方式集中控制***中各个点位对应的温度、流量自动控制仪表，使各个气体流量及加热炉温度达到实验条件的要求。一氧化氮、氨气、二氧化硫、氧气、氮气用管路分别与反应气体进样控制装置1中的对应控制装置的入口连接，控制装置的具体连接如图2所示。

依据图1所示，氮气经过应气体进样控制部分中的氮气控制装置后通过管路流入到图3所示的水蒸汽发生装置2的氮气入口224。液体水由柱塞式计量泵21按照设定流量泵入到图3所示的水蒸汽发生装置2的液体水入口225。氮气将液体水快速、均匀地吹入到水蒸汽发生装置2的发生器本体内221内，液体水直接与加热棒表面接触而快速汽化，出口温度为400℃。水蒸汽与反应气体进样控制装置1计量流出的一氧化氮、氨气、二氧化硫、氧气在气体混合装置3前段汇聚，通过气体混合装置3后的模拟烟气的温度为200℃。

模拟烟气经过图6所示的石英连接器件进入到图5所示的预热-反应器4的气体预热管内，石英器件之间的连接密封通过国标28#球形磨口实现。预热-反应器4的气体预热管43为预热段，通过控制其外面包围的反应炉加热温度使预热段气体温度为390℃。预热-反应器4的催化剂装填管44为催化剂所处空间，通过控制其外面包围的反应炉加热温度使催化剂床层温度保持在380℃。

如图1所示的反应气体取样-分析装置5，通过一只三通球阀52选择性将预热-反应器（4）的气体预热管（43）的入口气体、预热-反应器（4）的催化剂装填管（44）的出口气体分别从图6所示的支管处、图5所示的催化剂装填管（44）尾端取出，然后将取出的气体送至烟气分析仪51进行分析。

将催化剂床层报警温度设置为400℃，调高预热炉41加热温度，催化剂床层温度高于400℃的时候，触发温度报警，控制仪表通过报警输出端口触发继电器，***切断加热电源，切断气源，报警器打开。其他温度控制点也可以具有相同的报警机制。将反应体系报警压力设置为0.05MPa，本实施例中正常的压力值为0.04MPa，将氮气流量调大，体系压力超过0.05MPa，触发压力报警，控制仪表通过报警输出端口触发继电器，***切断加热电源，切断气源，报警器打开。本实施例中正常的氮气流量值为52升/分钟，将氮气入口阀门关闭，氮气流量值小于报警流量40升/分钟，触发流量报警，控制仪表通过报警输出端口触发继电器，***切断加热电源，切断气源，报警器打开。本实施例中正常的氮气流量值为52升/分钟，将氮气入口压力升高，氮气流量值大于报警流量60升/分钟，触发流量报警，控制仪表通过报警输出端口触发继电器，***切断加热电源，切断气源，报警器打开。一氧化氮、氨气、二氧化硫、氧气流量控制点也可以具有流量超大或偏小的报警机制。将一氧化氮气路对应的气体质量流量控制器电源切断，模拟气体质量流量控制器损坏状态，将图2中标识的两只三通球阀同时从“自动”位置旋转至“手动”位置，调节图2中标识的针形调节阀至预先标定的位置，其他气体也具有相同的控制方式转换。

本实施例中蒸汽出口温度为450℃，气体预热段温度390℃，催化剂床层温度380℃，装置达到平衡状态需时90分钟。本实施例中反应器入口处一氧化氮浓度为180ppm，氨气180ppm，氧气2.00%，二氧化硫100ppm；反应器出口处一氧化氮浓度为95ppm，氨气89ppm，氧气1.97%，二氧化硫97ppm，一氧化氮转化率47.2%。

实施例3

装置大部分状态及参数设置与实施例2相同，差别在于为了使催化剂床层温度达到500℃，通过预热-反应器4上端外面包围的反应炉加热温度为530℃，使气体预热段气体温度为510℃，通过控制反应器下端外面包围的反应炉加热温度为510℃，使催化剂床层温度保持在500℃。反应器没有出现损坏现象。

本实施例中蒸汽出口温度为500℃，气体预热段温度510℃，催化剂床层温度500℃。反应器入口处一氧化氮浓度为179ppm，氨气180ppm，氧气2.01%，二氧化硫100ppm；反应器出口处一氧化氮浓度为15ppm，氨气0ppm，氧气1.70%，二氧化硫59ppm，一氧化氮转化率91.6%。

实施例4

选取某电厂送检的波纹板式催化剂，将其切割成长度400mm，截面尺寸为20×20mm的实验样品。装置状态参数设置与实施例2相同，模拟烟气流量依据样品的面积参数进行调整。

本实施例中蒸汽出口温度为400℃，气体预热段温度250℃，催化剂床层温度200℃。反应器入口处一氧化氮浓度为180ppm，氨气179ppm，氧气1.99%，二氧化硫99ppm；反应器出口处一氧化氮浓度为100ppm，氨气95ppm，氧气1.97%，二氧化硫99ppm，一氧化氮转化率44.4%。

实施例5

选取某某电厂送检的板式催化剂，将其切割成4条长度400mm，宽30mm条状物，放入石英玻璃支架，组装成长400mm，截面尺寸为30×30mm的实验样品。装置状态参数设置与实施例2相同，模拟烟气流量依据样品的面积参数进行调整。

本实施例中蒸汽出口温度为450℃，气体预热段温度410℃，催化剂床层温度380℃。反应器入口处一氧化氮浓度为181ppm，氨气180ppm，氧气2.00%，二氧化硫101ppm；反应器出口处一氧化氮浓度为105ppm，氨气100ppm，氧气1.99%，二氧化硫100ppm，一氧化氮转化率41.98%。

实施例6

选取小孔蜂窝状催化剂产品，将其切割成长度100mm，截面尺寸为10×10mm的实验样品。装置状态参数设置与实施例2相同，模拟烟气流量依据样品的面积参数进行调整。

本实施例中蒸汽出口温度为300℃，气体预热段温度400℃，催化剂床层温度350℃。反应器入口处一氧化氮浓度为180ppm，氨气180ppm，氧气2.00%，二氧化硫100ppm；反应器出口处一氧化氮浓度为85ppm，氨气80ppm，氧气1.99%，二氧化硫95ppm，一氧化氮转化率52.8%。

对比实施例1

催化剂活性测试装置依据引进技术资料建造。氮气、氧气、一氧化氮、二氧化硫经过气体流量控制部分进入不锈钢多仓式混合器，在混合器中混合后进入一只500mm长、内径40mm的不锈钢管，氨气及计量泵输出的计量的液体水也进入到这支不锈钢管内。氮气、氧气、一氧化氮、二氧化硫、水、氨气在这支不锈钢管内汽化、预热。上述模拟烟气经过不锈钢管进入不锈钢反应器。

选取实施例1使用的086批次蜂窝状催化剂产品，将其切割成长度300mm，截面尺寸为25×25mm的实验样品。样品轴向部分缠绕适量的惰性保温材料然后放入到不锈钢反应器。实验条件下，前述500mm长、内径40mm的不锈钢管出口温度400℃，***加热炉设置为650℃。不锈钢反应器***加热炉设置为390摄氏度，催化剂床层温度380℃。

本实施例中汽化-预热器控制温度为650℃，催化剂段控制温度390℃，催化剂床层温度380℃，装置达到平衡状态需时120分钟。

本实施例中反应器入口处一氧化氮浓度为181ppm，氨气180ppm，氧气1.99%，二氧化硫100ppm；反应器出口处一氧化氮浓度为90ppm，氨气87ppm，氧气1.97%，二氧化硫30ppm，一氧化氮转化率50.3%。实验结束以后，反应器发现有腐蚀情况。

对比实施例2

装置大部分状态及参数设置与对比实施例1相同，差别在于为了使催化剂床层温度达到500℃，汽化—预热器控制温度为670℃，催化剂段控制温度600℃，催化剂床层温度510℃，装置达到平衡状态需时240分钟，实验结束以后，不锈钢反应器连接螺丝拆卸困难。

Claims (8)

1.一种用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置，其特征是：反应气体进样控制装置（1）的输出端利用导线与流量控制仪（6）连接，水蒸气发生装置（2）的输出端利用管路与气体混合装置（3）连接，反应气体进样控制装置（1）的输出端再分别利用管路与水蒸气发生装置（2）及气体混合装置（3）连接；气体混合装置（3）的输出端利用管路与预热-反应器（4）连接，预热-反应器（4）和水蒸气发生装置（2）均利用导线与温度控制仪（8）连接；预热-反应器（4）的进、出口端与反应气体取样-分析装置（5）连接；流量控制仪（6）和温度控制仪（8）分别利用导线与显示装置（7）连接；

所述反应气体进样控制装置（1）包括N₂流量控制装置（11）、O₂流量控制装置（12）、NO流量控制装置（13）、SO₂流量控制装置（14）和NH₃流量控制装置（15）；

所述水蒸气发生装置（2）包括计量泵（21），和与计量泵（21）相连接的水蒸气发生器（22）；所述N₂流量控制装置（11）与水蒸气发生器（22）连接；

所述O₂流量控制装置（12）、NO流量控制装置（13）和SO₂流量控制装置（14）均与连通水蒸气发生器（22）和气体混合装置（3）之间的管路连接；

NH₃流量控制装置（15）直接利用管路与气体混合装置（3）连接；

所述反应气体取样-分析装置（5）包括烟气分析仪（51）和取样选择三通球阀（52）；

N₂流量控制装置（11）、O₂流量控制装置（12）、NO流量控制装置（13）、SO₂流量控制装置（14）和NH₃流量控制装置（15）的结构相同，均包括第一三通球阀（101），所述第一三通球阀（101）中的一个通道为公共进气口，另外两个通道中，一个与气体质量流量控制器（102）连接，另一个与针形调节阀（103）连接；气体质量流量控制器（102）和针形调节阀（103）与第二三通球阀（104）的两个通道连接，所述第二三通球阀（104）的另一个通道为公共出气口。

2.如权利要求1所述用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置，其特征是：所述水蒸气发生器（22）包括发生器本体（221）和位于发生器本体（221）内的加热棒（222），发生器本体（221）外部包裹有保温层（223）；发生器本体（221）顶部设置氮气入口（224）和液体水入口（225），底部设置有蒸汽出口（226）。

3.如权利要求1所述用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置，其特征是：所述预热-反应器（4）包括预热炉（41）和反应炉（42），预热炉（41）和反应炉（42）形成一个整体；预热炉（41）内部设置气体预热管（43），反应炉（42）内部设置催化剂填装管（44）；气体预热管（43）的管径大于催化剂填装管（44）的管径，两者形成一根完整的变径管道；在使用时所述催化剂填装管（44）内部设置有待测试的催化剂（45），催化剂（45）利用若干个支撑块（46）固定于催化剂填装管（44）内；气体预热管（43）的开口端利用盖子（47）进行封堵。

4.如权利要求3所述用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置，其特征是：所述气体预热管（43）和催化剂填装管（44）均为石英玻璃管，石英玻璃管之间通过球形磨口接头密封。

5.如权利要求1所述用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置，其特征是：所述气体混合装置（3）和预热-反应器（4）之间通过一根带有支管的连接管（9）连接。

6.如权利要求5所述用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置，其特征是：所述连接管（9）与气体混合装置（3）均为石英玻璃管，石英玻璃管之间通过球形磨口接头密封。

7.如权利要求2所述用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置，其特征是：所述发生器本体（221）、加热棒（222）外壳为2520合金材料或316L不锈钢。

8.权利要求1所述用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置的使用方法，其特征是步骤为：

通过流量控制仪（6）和温度控制仪（8）控制装置中各个点位对应的流量控制装置与加热炉；一氧化氮、氨气、二氧化硫、氧气、氮气用管路分别与反应气体进样控制装置（1）中对应的流量控制装置连接，氮气经过N₂流量控制装置（11）后通过管路流入水蒸气发生装置（2）的氮气入口（224）；液体水由柱塞式计量泵（21）泵入到液体水入口（225）；氮气将液体水吹入到水蒸气发生装置（2）内，液体水直接与加热棒（222）表面接触而快速汽化，蒸汽出口（226）的温度为300-500℃；水蒸气与反应气体进样控制装置（1）计量流出的一氧化氮、氨气、二氧化硫、氧气在气体混合装置（3）前段汇聚，通过气体混合装置（3）后的模拟烟气的温度大于200℃；

模拟烟气经过连接管（9）进入预热-反应器（4）的气体预热管（43），通过控制其外面包围的预热炉（41）加热温度使预热段气体温度为250-510℃；预热-反应器（4）的催化剂装填管（44）为催化剂所处空间，通过控制其外面包围的反应炉（42）加热温度使催化剂床层温度保持在200-500℃；

反应气体取样-分析装置（5）通过取样选择三通球阀（52）选择性将预热-反应器（4）的气体预热管（43）的入口气体和催化剂装填管（44）的出口气体分别从连接管（9）的支管处及催化剂填装管（44）的尾端取出，然后将取出的气体送至烟气分析仪（51）进行分析。