CN113790981A - 一种表征scr脱硝催化剂机械强度的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置，包括：第一、第二框体：第一、第二框体分别包括多个边框、轴杆，多个边框围合中部形成用于固定催化剂样品的空间，轴杆的一端连接在边框上，另一端朝向远离边框的方向延伸，轴杆上设置有着力孔。方法包括：将第一、第二框体套设在催化剂样品上，第一、第二框体轴杆的另一端延伸方向相反，向轴杆的着力孔施加牵引力，持续施加牵引力直至催化剂样品形变或破裂，获得最大扭力值，计算催化剂抗扭强度。本发明通过抗扭强度作为催化剂机械强度的指标之一，抗扭强度越大表明催化剂抵抗旋转剪切力的能力越强；完善了催化剂机械强度评价体系，对催化剂的强度判断有直接指导、实用意义。

Description

一种表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置及方法

技术领域

本发明涉及燃煤脱硝技术领域，具体涉及一种表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置及方法。

背景技术

当前，在燃煤电厂中SCR脱硝工艺以其高效性和稳定性得到广泛的应用。在SCR工艺中，最重要的部分是催化剂，其中又以蜂窝式催化剂占比最高。在脱硝装置运行过程过，烟气吹损造成催化剂磨损、坍塌的案例不胜枚举，此与蜂窝式催化剂的机械强度密切相关。

目前，表征蜂窝式催化剂机械强度主要有磨损强度和抗压强度，其中磨损强度包括硬化端强度和非硬化端强度，主要表征催化剂抵抗飞灰磨腐蚀的能力，值越大耐磨能力越差；抗压强度包括轴向抗压强度和径向抗压强度，主要表征催化剂抵抗轴向和径向作用力的能力，值越大抗压能力越强。

由于催化剂单元体是若干个单元体平排装入模块，一般为6×12布置。催化剂模块为厚度3mm左右的钢板制作的长方体框架。在实际运行中，反应器启停机阶段，由于热胀冷缩，会导致反应器产生不规则形变；或模块在运输，吊装过程中，均可能产生不规则形变；即除催化剂除了受到轴向和径向的压力，还有可能受到轴向或径向的旋转剪切力，因此，仅靠当前的机械强度表征方法，无法表征其受到轴向或径向旋转剪切力的抵抗能力。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置，具体用于表征SCR脱硝催化剂的抗扭强度。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置，包括：

第一框体、第二框体：所述的第一框体、第二框体分别包括多个边框、轴杆，多个所述的边框围合，中部形成用于固定催化剂样品的空间，所述的轴杆的一端连接在所述的边框上，另一端朝向远离所述的边框的方向延伸，所述的轴杆上设置有着力孔；

牵引机：所述的牵引机用于向所述的轴杆的着力孔施加力。

优选地，所述的轴杆垂直于其所连接所述的边框所在的面。

优选地，所述的装置处于使用状态下，所述的第一框体上轴杆的另一端、所述的第二框体上轴杆的另一端的延伸方向相反。

优选地，所述的着力孔的开设方向与所述的轴杆的轴心线方向、与催化剂样品的中心线方向均垂直。

优选地，所述的装置处于使用状态下，所述的第一框体轴杆上着力孔的开设方向与所述的第二框体轴杆上着力孔的开设方向相反。

优选地，所述的着力孔靠近所述的轴杆的另一端。

优选地，所述的装置还包括传感器，所述的传感器用于获取牵引机测得的最大扭力值。

本发明的一个目的是提供一种表征SCR脱硝催化剂机械强度的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种表征SCR脱硝催化剂机械强度的方法，其采用上述的装置，方法包括：

将第一框体、第二框体分别套设在催化剂样品的上部、下部并相互固定，且使所述的第一框体轴杆的另一端、所述的第二框体轴杆的另一端的延伸方向相反，

向轴杆的着力孔施加牵引力，牵引力的施加方向与轴杆的轴心线方向、与催化剂样品的中心线均垂直，且向第一框体、第二框体轴杆上着力点施加牵引力的方向相反，

持续施加牵引力直至催化剂样品形变或破裂，获得最大扭力值F，计算催化剂抗扭强度：

N—抗扭强度，MPa；

F—最大扭力值，N；

L—催化剂样品中心线到着力点长度，mm；

H—催化剂样品长度中点到轴杆轴心线距离，mm。

优选地，当第一框体、第二框体所在平面与催化剂样品的孔道垂直，获得催化剂抗扭强度为轴向抗扭强度；当第一框体、第二框体所在平面与样品催化剂孔道平行，获得催化剂抗扭强度为径向抗扭强度。

优选地，选择催化剂样品时，满足以下条件中的一个或多个：

选择催化剂单元体未经硬化的部位，

催化剂样品结构完整且无裂纹，

催化剂样品切割面平整光滑。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明通过抗扭强度作为催化剂机械强度的指标之一，抗扭强度越大表明催化剂抵抗旋转剪切力的能力越强；完善了催化剂机械强度评价体系，对催化剂的强度判断有直接指导、实用意义。

附图说明

附图1为本实施例中测试装置使用状态下的立体示意图；

附图2为本实施例中测试装置使用状态下的主视示意图；

附图3为本实施例中第一框体/第二框体的主视示意图；

附图4为本实施例中催化剂样品的立体示意图；

附图5为本实施例中催化剂样品的端面示意图；

附图6为本实施例中测试方法的流程图。

以上附图中：

10、第一框体；11、第二框体；12、边框；13、轴杆；130、着力孔；2、催化剂样品；20、孔道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示：一种表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置，包括第一框体10、第二框体11、牵引机以及传感器。其中：

第一框体10、第二框体11分别包括多个边框12、轴杆13，多个边框12围合，中部形成用于固定催化剂样品2的空间，在本实施例中，边框12设置四个，使得第一框体10、第二框体11呈方形。轴杆13的一端连接在一侧的边框12上，另一端朝向远离边框12的方向延伸，轴杆13垂直于其所连接边框12所在的面。轴杆13上设置有着力孔130，着力孔130靠近轴杆13的另一端，并且着力孔130的开设方向与轴杆13的轴心线方向、与催化剂样品2的中心线方向均垂直。

在本实施例中：第一框体10上轴杆13的另一端、第二框体11上轴杆13的另一端的延伸方向相反，第一框体10轴杆13上着力孔130的开设方向与第二框体11轴杆13上着力孔130的开设方向相反。

牵引机用于向轴杆13的着力孔130施加力。

传感器用于获取牵引机测得的最大扭力值。

如图6所示：以下具体阐述下本实施例的表征方法：

取一块全尺寸单元体，制作轴向抗扭标准样品。

在催化剂单元体的未经硬化部位，截取一个长度为500±3mm的催化剂样品2，催化剂样品2应保持结构完整且无裂纹，切割面平整光滑，测量催化剂样品2顶面和低面，每个面6个不同位置的高度以检验顶和底面面的平行度，任何两个测量点的高度之差应不大于平均高度的3％。

在距离催化剂样品2顶部和底部约10mm的区域，使用铰链连接的第一框体10、第二框体11，将催化剂样品2的上下两端固定，第一框体10、第二框体11的边框12长为130～150mm，高为200mm，第一框体10、第二框体11的所在的平面与催化剂样品2的孔道20垂直。

轴杆13的长度约为90mm，着力孔130距离轴杆13的另一端约10mm，具体为圆孔。第一框体10、第二框体11的轴杆13对向设置，着力孔130的方向也相反。

实验开始，压力牵引机通过传过轴杆13前端的着力孔130，分别对第一框体10、第二框体11的轴杆13实施持续外牵引力1000N/S，牵引力方向相反，并通过传感器保证牵引力方向始终与轴杆12的方向垂直，即呈90°。通过第一框体10、第二框体11的轴杆13持续施力，直至催催化剂样品2发生形变或破裂，牵引机完全停止，此时传感器传回最大力值F。

故催化剂轴向抗扭强度

N—抗扭强度，MPa；

F—最大压力示值，N；

L—试样中心线到着力点长度，mm；

H—试样长度中点到受力轴中心线距离，mm。

催化剂径向抗扭强度，与轴向标准测试块类似，在未经硬化区域，截取一个长度为150±3mm的催化剂样品，切割面平整光滑，对应第一框体10、第二框体11尺寸则为150mm×150mm，第一框体10、第二框体11平面与催化剂样品的孔道平行，轴杆13长度为90mm，其余相同。

具体案例：

某电厂脱硝装置备用层催化剂为蜂窝式催化剂，长度为890mm，规格为18×18孔，现计算其轴向抗扭强度。在催化剂中间段，将催化剂截为500mm长，按本实施例方法，将其放入第一框体10、第二框体11，第一框体10、第二框体11平面与催化剂样品2的孔道垂直，使用牵引机对其进行施加旋转力，传感器显示最大扭力为8236牛，根据计算公式获得轴向抗扭强度：

取另一根样品，进行径向抗扭强度测量。在未经硬化区域，截取一个长度为150mm的区域，即样品尺寸为150mm×150mm×150mm，切割面平整光滑。将其放入第一框体10、第二框体11，第一框体10、第二框体11平面与催化剂样品2的孔道平行，使用牵引机对其进行施加旋转力，传感器显示最大扭力为10358牛，根据计算公式获得径向抗扭强度：

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置，其特征在于：包括：

第一框体、第二框体：所述的第一框体、第二框体分别包括多个边框、轴杆，多个所述的边框围合，中部形成用于固定催化剂样品的空间，所述的轴杆的一端连接在所述的边框上，另一端朝向远离所述的边框的方向延伸，所述的轴杆上设置有着力孔；

牵引机：所述的牵引机用于向所述的轴杆的着力孔施加力。

2.根据权利要求1所述的表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置，其特征在于：所述的轴杆垂直于其所连接所述的边框所在的面。

3.根据权利要求1或2所述的表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置，其特征在于：所述的装置处于使用状态下，所述的第一框体上轴杆的另一端、所述的第二框体上轴杆的另一端的延伸方向相反。

4.根据权利要求1所述的表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置，其特征在于：所述的着力孔的开设方向与所述的轴杆的轴心线方向、与催化剂样品的中心线方向均垂直。

5.根据权利要求1或4所述的表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置，其特征在于：所述的装置处于使用状态下，所述的第一框体轴杆上着力孔的开设方向与所述的第二框体轴杆上着力孔的开设方向相反。

6.根据权利要求1所述的表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置，其特征在于：所述的着力孔靠近所述的轴杆的另一端。

7.根据权利要求1所述的表征SCR脱硝催化剂机械强度的装置，其特征在于：所述的装置还包括传感器，所述的传感器用于获取牵引机测得的最大扭力值。

8.一种表征SCR脱硝催化剂机械强度的方法，其特征在于：其采用权利要求1至6中任意一项权利要求所述的装置，方法包括：

将第一框体、第二框体分别套设在催化剂样品的上部、下部并相互固定，且使所述的第一框体轴杆的另一端、所述的第二框体轴杆的另一端的延伸方向相反，

向轴杆的着力孔施加牵引力，牵引力的施加方向与轴杆的轴心线方向、与催化剂样品的中心线均垂直，且向第一框体、第二框体轴杆上着力点施加牵引力的方向相反，

持续施加牵引力直至催化剂样品形变或破裂，获得最大扭力值F，计算催化剂抗扭强度：

N=

，

N—抗扭强度，MPa；

F—最大扭力值，N；

L—催化剂样品中心线到着力点长度，mm；

H—催化剂样品长度中点到轴杆轴心线距离，mm。

9.根据权利要求7所示的表征SCR脱硝催化剂机械强度的方法，其特征在于：当第一框体、第二框体所在平面与催化剂样品的孔道垂直，获得催化剂抗扭强度为轴向抗扭强度；当第一框体、第二框体所在平面与样品催化剂孔道平行，获得催化剂抗扭强度为径向抗扭强度。

10.根据权利要求7所述的表征SCR脱硝催化剂机械强度的方法，其特征在于：选择催化剂样品时，满足以下条件中的一个或多个：选择催化剂单元体未经硬化的部位，催化剂样品结构完整且无裂纹，催化剂样品切割面平整光滑。

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