CN115372538A - 用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的设备及测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及催化剂催化性能测试技术领域，具体涉及用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的设备及测试方法。所述设备包括催化床、换热器、电加热器、气体过滤器、流量计、送气风机、排气风机、烟气CO浓度分析仪、若干温度探头和电控箱；所述设备为一种大风量、强换热、高节能的现场测评设备；该设备具有操作简单、控温准确、风速可调等优点，可以在不同催化温度、烟气风量、填充层数下测试催化剂的性能，满足工业锅炉、窑炉、车辆、船舶等现场测试要求。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂催化性能测试技术领域，具体涉及用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的设备及测试方法。
背景技术
进入21世纪，我国对大气环境保护工作尤为重视，大气污染控制领域也涌现出一些新技术、新工艺、新标准，目标控制污染物也从常规的颗粒物、SO2、NOx扩展到CO、VOCs和O3。2019年生态环境部发布《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》，明确要求烧结机机头的颗粒物、SO2、NOx排放量满足超度排放(10、35、50mg/m3)。现存烧结烟气大部分采用电除尘串联湿法脱硫装置的成熟工艺，而湿法脱硫装置末端需要加热装置，以提高烟气温度满足SCR脱硝要求(160-400℃)。加热装置占地面积大、能耗高、建造费用贵，导致整套烟气脱硫脱硝***繁琐，且容易产生安全事故，影响烧结机正常作业，降低钢厂效益。
针对以上问题，现有技术提出在湿法脱硫装置与SCR之间加入一氧化碳(CO)低温催化装置，将烟气中的CO催化燃烧，以降低加热装置负荷。烧结烟气中的CO含量可高达5000-10000ppm，低温催化一氧化碳产生的热量能使烟气温度提升20-75℃。催化氧化法具有高效、直接、廉价等优势特点，是未来烧结烟气乃至工业烟气净化的主要趋势。
目前，随着CO净化技术的发展，CO催化剂的高效研发，市场上已经出现参差不齐的高效CO催化剂，但缺少现场检测CO催化剂催化性能的设备。现有技术中，主要针对于实验室配气检测CO催化剂性能，而传统烧结烟气乃至工业烟气具有成分复杂、流量不稳、含量波动大等特点，导致实验室与现场的测评结果相差较大，无法准确判断CO催化剂是否适用于用户工厂的烟气净化需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明的提出一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的集装箱设备，所述设备为一种大风量、强换热、高节能的现场测评设备；该设备具有操作简单、控温准确、风速可调等优点，可以在不同催化温度、烟气风量、填充层数下测试催化剂的性能，满足工业锅炉、窑炉、车辆、船舶等现场测试要求；例如对于钢铁厂而言，集装箱式的CO催化剂性能检测设备就地取样，通过集装箱内风机抽取烟气，可以快捷、有效的评价催化剂催化性能，极大的提高实际工程的准确性；本发明的设备具有大容量催化剂填充，更真实模拟现场CO催化实际工程的运行条件，满足工业大流量高湿低温烟气的测试需求，实现更快速的催化剂筛选测试。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的集装箱设备，所述设备包括催化床、换热器、电加热器、气体过滤器、流量计、送气风机、排气风机、烟气CO浓度分析仪、若干温度探头和电控箱；
所述气体过滤器用于过滤大颗粒污染物，可延长设备使用寿命；
所述催化床与换热器连接；
所述气体过滤器、流量计和送气风机顺序连接；
所述换热器分别与所述送气风机、排气风机、烟气CO浓度分析仪和电加热器连接；
所述流量计和送气风机与电控箱连接，在电控箱内通过变频器调风机风量，以对比不同风量下催化剂地催化性能，为工程应用提供参考；
若干所述温度探头一端与所述电控箱连接，另一端分别与所述催化床和换热器连接。
进一步地，所述催化床包括外壳、入口扰流板、入口均流板、出口扰流板、出口均流板和保温层；所述外壳内部填充一氧化碳催化剂；
所述外壳两端分别设置催化床入口和催化床出口；
所述保温层设置在所述外壳内壁；
从催化床入口至催化床出口按顺序设置入口扰流板、入口均流板、一氧化碳催化剂、出口均流板和出口扰流板。
进一步地，所述换热器包括一次气体入口、一次气体出口、第一换热芯体、第二换热芯体、二次气体入口、二次气体出口、三次气体入口和三次气体出口；
所述一次气体入口、第一换热芯体、第二换热芯体和一次气体出口纵向顺序设置；
所述三次气体入口、第一换热芯体和三次气体出口横向顺序设置；
所述二次气体出口、第二换热芯体和二次气体入口横向顺序设置；
所述三次气体入口和二次气体出口同侧。进一步地，所述催化床入口与二次气体出口连接，催化床出口与三次气体入口连接。
进一步地，所述催化床入口与二次气体出口连接，催化床出口与三次气体入口连接；所述一次气体入口和三次气体出口分别与送气风机和排气风机连接，一次气体出口与电加热器入口连接，二次气体入口电加热器出口连接。
进一步地，所述催化床出口处的温度探头通过电线与电控箱连接，电控箱内的PLC与电加热器结合控制二次气体出口温度，进而控制催化床入口温度。
进一步地，所述催化床内催化剂为蜂窝体负载整体式催化剂，其孔隙率达到0.50-0.56。
进一步地，所述催化床内催化剂设计最多可放置4层，并且每层间距为300mm，以防止催化剂错位导致蜂窝体孔道堵塞。
进一步地，所述催化床的保温层采用硅酸铝隔热耐火保温棉填充，减小催化床高温散热，有利于提高催化床加热速率，尽快达到指定催化温度。
进一步地，所述催化床出口和入口设置的扰流板和均流板，可使流过催化床床层的烟气分布均匀，提高床层利用率。
进一步地，所述入口扰流板和出口扰流板均为四向倾斜45°矩形通道排列，可以将入口烟气扩散到床层死角和不易流通的位置。
进一步地，所述入口均流板和出口均流板均为圆形孔洞板，采用中间圆形孔洞小且密集，逐步向四周延伸至大且稀疏；中间向四周延伸孔径依次为6、12、18mm。
进一步地，所述一次气体入口与送气风机和烟气CO浓度分析仪相连接，一次气体出口与电加热器入口相连接，二次气体入口与电加热器出口相连接，二次气体出口与排气口和催化床入口相连接，三次气体入口与催化床出口相连接，三次气体出口与排气风机相连接。
进一步地，所述换热器内部烟气可经过多次换热，进一步提高了电加热器入口烟气温度，减少设备能耗，优选的空空换热器芯体为最高耐温400℃。
进一步地，所述第二换热芯体与第三换热芯体中间通过一次气体(从烟气管道直接进入的气体)，一次气体与二次气体(电加热器加热后的气体)、三次气体(催化剂催化后的气体)不相互贯通，且二次气体和三次气体也不相通。
进一步地，所述换热器需要和所述电加热器结合，先将烟气预热至指定催化温度，再通入所述催化床进行催化燃烧，若低温烟气流经催化剂有可能使催化剂中毒。
进一步地，所述电加热器包括电加热管、电线盒、支撑脚、电加热器入口和电加热器出口，若电加热器出口温度高于设置地报警值，加热器将由电控箱控制自动停止加热。
进一步地，所述电加热器出口烟气通入第二换热芯体，与一次气体进行换热。
进一步地，若二次气体出口温度达到设定催化温度，所述电加热器将停止加热烟气，若二次气体出口温度未达到直设定催化温度，电加热管将持续加热烟气。
进一步地，所述设备还包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；
所述第一阀门设置在所述烟气管道和所述气体过滤器之间；
所述第二阀门设置在环境空气入口和气体过滤器之间；
所述第三阀门设置在所述催化床入口和二次气体出口之间；
所述第四阀门设置在所述排气口和二次气体出口之间。
进一步地，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门均与电控箱通过电线连接，起到自动化控制设备预热和催化实验两个过程。
进一步地，若干所述温度探头均通过电线与所述电控箱连接，实时观测各点温度实施数据。
进一步地，若干所述温度探头观测的温度位置包括：加热器中心温度探头、电加热器出口温度探头、电加热器出口温度探头和二次气体出口的温度探头。
进一步地，所述流量计和送气风机通过电线与电控箱连接，在电控箱内通过变频器调风机风量，以对比不同风量下催化剂地催化性能，为工程应用提供参考。
进一步地，所述烟气CO浓度分析仪分别测试换热器一次气体入口和三次气体出口地CO浓度，并且可以记录烟气中温度和湿度。
进一步地，所述设备还包括排气烟囱，所述排气烟囱与排气风机相连接。
进一步地，所述烟气管道可选用脱硫后或脱销后的烟气，采用脱销后的烟气可以测试催化剂的抗硫性能。
进一步地，所述烟气CO浓度分析仪采用紫外差分吸收法对CO浓度进行测量。
进一步地，所述烟气CO浓度分析仪包括分析仪主机、烟气进口浓度探头和烟气出口浓度探头；
所述分析仪主机分别与所述烟气进口浓度探头和烟气出口浓度探头连接；
所述烟气进口浓度探头设置在所述送气风机和所述一次气体入口之间；
所述烟气出口浓度探头设置在所述三次气体出口和排气风机之间。
本发明的另一目的在于提供一种一氧化碳催化剂催化性能测试方法，所述方法采用上述所述设备测试；所述方法包括以下步骤：
S1,烟气CO浓度分析仪矫正及加热：打开分析仪总开关，打开分析仪加热开关，进行设备预热约40分钟；预热完成后观测装置示数显示是否准确，以氧气浓度21％为基准；
S2,催化床预热：电控箱通电后，打开第一阀门和第四阀门，关闭第二阀门和第三阀门，打开送气风机和排气风机，通过电控箱设定催化床入口温度为150℃～240℃(优选200℃)后，电加热器启动加热烟气；
S3,装置漏气检测：催化床预热结束后，打开第三阀门(420)，关闭第四阀门(430)，观测烟气CO浓度分析仪的示数，出口氧气浓度应低于16.0％，且出口氧浓度应小于入口，两者相差>1.0％；漏气检测时，空气含氧量为21％，烟气为15～16％，如果漏气的检测到的出口氧浓度会高于16％，说明装置漏气(进入空气)，导致氧含量增高；
S4,催化剂性能检测：打开第一阀门和第三阀门，关闭第二阀门和第四阀门，通过电控箱改变送气风机和排气风机频率，以调节烟气流量大小(700～5000m3/h)；测试已催化烟气和未催化烟气CO浓度；烟气经气体过滤器、风机、换热器进入电加热器，后再次进入换热器，出来后进入催化床，催化后再次进入换热器，最终排放至烟囱；
S5,空气冷却：打开第二阀门和第三阀门，关闭第一阀门和第四阀门，关闭空气电加热器，待催化床入口温度和出口温度示数都低于60℃，关闭送气风机和排气风机，断开总电源，测试完成；空气经过气体过滤器、风机、换热器进入电加热器，后再次进入换热器，最终排放至烟气管道。
本发明的一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的集装箱设备至少具有如下有益技术效果：
(1)本发明的设备换热效果较好，热效率更高；一次气体与高温的催化过后的三次气体换热，后于加热器出口二次气体换热，进一步提高气体温度，降低电加热器能耗。
(2)本发明的设备中催化床的扰流板为四向倾斜45°矩形通道排列，入口烟气扩散到床层死角和不易流通的位置；均流板为圆形孔洞板，采用中间圆形孔洞小且密集，逐步向四周延伸至大且稀疏，有利于均流。
(3)本发明的设备中加热器换热和催化床均流等技术的结合，有利于解决当下催化剂性能测试的缺失问题。
(4)本发明为一氧化碳催化剂设计一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的集装箱设备，提供一种操作便捷、智能控制、连接方便、现场高效评测的测试设备；由于是集装箱设备，内部的连接管路都已固定，仅需要与现场烟气管道连接。
(5)本发明催化剂可选择蜂窝体、颗粒状和粉末状，可快速对比不同催化剂催化性能。
(6)本发明采用换热器对催化后的烟气进行废热利用，大大降低了空气电加热器的加热功率，从而减小设备的耗电量，降低钢厂电路的负荷。
附图说明
图1为本发明实施例中一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的集装箱设备示意图。
图2为本发明实施例中催化床结构示意图。
图3为本发明实施例中扰流板结构示意图。
图4为本发明实施例中均流板结构示意图。
图5为本发明实施例中换热器结构示意图。
图6为本发明实施例中换热芯体结构示意图。
图7为本发明实施例1中的催化剂催化性能图。
图8为本发明实施例2中的设备性能图。
图中：100-催化床；110-催化床出口；120-出口扰流板；130-催化床出口温度探头；140-出口均流板；150-保温层；160-一氧化碳催化剂；170-入口均流板；180-入口扰流板；190-催化床入口；200-换热器；210-一次气体入口；220-一次气体出口；230-第一换热芯体；240-第二换热芯体；250-二次气体入口；260-二次气体出口；270-三次气体入口；280-三次气体出口；300-电加热器；310-电加热管；320-电线盒；330-加热器中心温度探头；340-支撑脚；350-电加热器入口；360-电加热器出口；370-电加热器出口温度探头；400-第一阀门；410-第二阀门；420-第三阀门；430-第四阀门；500-一次气体出口的温度探头；510-二次气体出口的温度探头；600-气体过滤器；610-流量计；620-送气风机；630-排气风机；700-烟气管道；710-环境空气入口；720-排气口；800-分析仪主机；810-烟气进口浓度探头；820-烟气出口浓度探头；830-电控箱；900-排气烟囱。
具体实施方式：
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的实质和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
下面的实施例起说明本发明的作用。在实施例中，除非另有说明，份数按重量份数计算，百分率按重量百分率计算，温度为摄氏度。按重量计算的分数和按体积计算的份数之间的关系与克和立方厘米之间的关系相同。
实施例1
参考图1，本实施例提供一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的集装箱设备，所述设备包括催化床100、换热器200、电加热器300、气体过滤器600、流量计610、送气风机620、排气风机630、烟气CO浓度分析仪、若干温度探头和电控箱830；
所述气体过滤器600用于过滤大颗粒污染物，可延长设备使用寿命；
所述催化床100与换热器200连接；
所述气体过滤器600、流量计610和送气风机620顺序连接；
所述换热器200分别与所述送气风机620、排气风机630、烟气CO浓度分析仪和电加热器300连接；
所述流量计610和送气风机620与电控箱830连接，在电控箱830内通过变频器调送气风机620风量，以对比不同风量下催化剂地催化性能，为工程应用提供参考；
若干所述温度探头一端与所述电控箱830连接，另一端分别与所述催化床100和换热器200连接。
在本实施例中，所述催化床100包括外壳、入口扰流板180、入口均流板170、出口扰流板120、出口均流板140、保温层150和一氧化碳催化剂160；
所述外壳两端分别设置催化床入口190和催化床出口110；
所述保温层150设置在所述外壳内壁；
从催化床入口190至催化床出口110按顺序设置入口扰流板180、入口均流板170、一氧化碳催化剂160、出口均流板140和出口扰流板。
参考图1，在本实施例中，所述换热器200包括一次气体入口210、一次气体出口220、第一换热芯体230、第二换热芯体240、二次气体入口250、二次气体出口260、三次气体入口270和三次气体出口280；
所述一次气体入口210、第一换热芯体230、第二换热芯体240和一次气体出口220纵向顺序设置；
所述三次气体入口270、第一换热芯体230和三次气体出口280横向顺序设置；
所述二次气体出口260、第二换热芯体240和二次气体入口250横向顺序设置；
所述三次气体入口270和二次气体出口260同侧。
所述催化床入口190与二次气体出口260连接，催化床出口110与三次气体入口270连接。
参考图1，在本实施例中，所述催化床入口190与二次气体出口260连接，催化床出口110与三次气体入口270连接；所述一次气体入口210和三次气体出口280分别与送气风机620和排气风机630连接，一次气体出口220和二次气体入口250分别与电加热器入口350和电加热器出口360连接。
参考图1，在本实施例中，所述催化床出口110处的温度探头通过电线与电控箱830连接，电控箱830内的PLC与电加热器300结合控制二次气体出口260温度，进而控制催化床入口190温度。
在本实施例中，所述催化床100内催化剂为蜂窝体负载整体式催化剂，其孔隙率达到0.50-0.56。
在本实施例中，所述催化床100内催化剂最多可放置4层，并且每层间距为300mm，以防止催化剂错位导致蜂窝体孔道堵塞。
在本实施例中，所述保温层150采用硅酸铝隔热耐火保温棉填充，减小催化床100高温散热，有利于提高催化床100加热速率，尽快达到指定催化温度。
在本实施例中，所述催化床出口110和入口设置的扰流板和均流板，可使流过催化床100床层的烟气分布均匀，提高床层利用率。
参考图1，在本实施例中，扰流板为四向倾斜45°矩形通道排列，可以将入口烟气扩散到床层死角和不易流通的位置。
在本实施例中，均流板为圆形孔洞板，采用中间圆形孔洞小且密集，逐步向四周延伸至大且稀疏；中间向四周延伸孔径依次为6、12、18mm。
参考图1，在本实施例中，所述一次气体入口210与送气风机620和烟气CO浓度分析仪相连接，一次气体出口220与电加热器入口350相连接，二次气体入口250与电加热器出口360相连接，二次气体出口260与排气口720和催化床入口190相连接，三次气体入口270与催化床出口110相连接，三次气体出口280与排气风机630相连接。
在本实施例中，所述换热器200内部烟气可经过多次换热，进一步提高了电加热器入口350烟气温度，减少设备能耗，优选的换热器200芯体为最高耐温400℃；所述换热器为空空换热器。
在本实施例中，所述第二换热芯体240与第三换热芯体中间通过一次气体(从烟气管道700直接进入的气体)，一次气体与二次气体(电加热器300加热后的气体)、三次气体(催化剂催化后的气体)不相互贯通，且二次气体和三次气体也不相通。
在本实施例中，所述换热器200需要和所述电加热器300结合，先将烟气预热至指定催化温度，再通入所述催化床100进行催化燃烧，若低温烟气流经催化剂有可能使催化剂中毒。
参考图1，在本实施例中，所述电加热器300包括电加热管310、电线盒320、电加热器温度探头，若电加热器出口360温度高于设置地报警值，加热器将由电控箱830控制自动停止加热。
在本实施例中，所述电加热器出口360烟气通入第二换热芯体240，与一次气体进行换热。
参考图1，在本实施例中，若二次气体出口260温度达到设定催化温度，所述电加热器300将停止加热烟气，若二次气体出口260温度未达到直设定催化温度，电加热管310将持续加热烟气。
参考图1，在本实施例中，所述设备还包括第一阀门400、第二阀门410、第三阀门420和第四阀门430；
所述第一阀门400设置在所述烟气管道700和所述气体过滤器600之间；
所述第二阀门410设置在环境空气入口710和气体过滤器600之间；
所述第三阀门420设置在所述催化床入口190和二次气体出口260之间；
所述第四阀门430设置在所述排气口720和二次气体出口260之间。
在本实施例中，所述第一阀门400、第二阀门410、第三阀门420和第四阀门430均通过电线与电控箱830连接，起到自动化控制设备预热和催化实验两个过程。
在本实施例中，若干所述温度探头均通过电线与所述电控箱830连接，实时观测各点温度实施数据。
在本实施例中，所述流量计610和送气风机620通过电线与电控箱830连接，在电控箱830内通过变频器调送气风机620风量，以对比不同风量下催化剂地催化性能，为工程应用提供参考。
在本实施例中，所述烟气CO浓度分析仪分别测试一次气体入口210和三次气体出口280的CO浓度，并且可以记录烟气中温度和湿度。
参考图1，在本实施例中，所述设备还包括排气烟囱900，所述排气烟囱900与排气风机630相连接。
在本实施例中，所述烟气管道700可选用脱硫后或脱销后的烟气，采用脱销后的烟气可以测试催化剂的抗硫性能。
在本实施例中，所述烟气CO浓度分析仪采用紫外差分吸收法对CO浓度进行测量。
在本实施例中，所述设备在工作时，先打开第一阀门400和第四阀门430，关闭第二阀门410和第三阀门420，烟气管道700的烟气先通过第一电动阀门，经过气体过滤器600过滤颗粒物，再通过流量计610和送气风机620将烟气送入换热器200中；空气经过一次气体出口220传输至电加热器300加热后又被管道运输至二次气体入口250，一次气体与二次气体通过第二换热芯体240进行换热，最终通过第四阀门430排放至烟气管道700，直至二次空气出口的温度探头510在电控箱830上的示数达到指定催化温度时，打开第三阀门420，关闭第四阀门430；烟气管道700中的烟气先通过气体过滤器600过滤颗粒物，再通过流量计610和送气风机620调整烟气流量；换热器200可以利用二次气体和三次气体加热一次气体，进入催化床100催化氧化消耗CO，生成CO2，并提高烟气温度，增加了一次气体与三次气体之间的温差；已催化烟气中的大部分进入换热器200进行预热，最后通过排气风机630排放至排气烟囱900中；未催化烟气中的一小部分通过烟气进口浓度探头810和已催化烟气中的一小部分通过烟气出口浓度探头820进入烟气CO浓度分析仪主机800。
在本实施例中，所述设备催化检测完成后，打开第二阀门410，关闭第一阀门400；环境空气通过环境空气入口710进入设备，再依次经过送气风机620、换热器200、电加热器300、催化床100，最终排放至排气烟囱900，对设备进行降温。
在本实施例中，所述电加热器300和电控箱830共同调节催化床入口190温度，以模拟工厂现场烟气温度；例如当催化床入口190温度在电控箱830上设置为250℃时，启动电加热器300中全部加热管310进行全功率加热，快速提升催化温度，当催化床入口190温度达到250℃时将首先关闭部分电加热管310以维持催化床入口190温度在250℃。
在本实施例中，所述流量计610、送气风机620和电控箱830共同调节控制烟气通过催化剂的流量，以测试不同空速下催化剂的催化性能；首先打开送气风机620，通过电控箱830中与之相对应的变频器，观测流量计610示数，以确定流速，最后通过流速计算空速。
在本实施例中，所述换热器200的作用为：未催化烟气先通过换热器200预热，再通过电加热器300加热，最后又通过换热器200回热利用；未催化烟气从一次气体入口210先进入第一换热芯体230，再进入第二换热芯体240，后经过一次气体出口220流出；未催化烟气依次与三次气体和二次气体进行热交换。
在本实施例中，所述烟气CO浓度分析仪包括分析仪主机800、烟气进口浓度探头810和烟气出口浓度探头820；
所述分析仪主机800分别与所述烟气进口浓度探头810和烟气出口浓度探头820连接；
所述烟气进口浓度探头810设置在所述送气风机620和所述一次气体入口210之间；
所述烟气出口浓度探头820设置在所述三次气体出口280和排气风机630之间。
在本实施例中，所述分析仪主机800分别通过烟气进口浓度探头810和烟气出口浓度探头820，检测经过催化剂未催化和已催化的烟气CO浓度。
在本实施例中，所述烟气管道700中的烟气主要成分为：SO2(300～1000mg/Nm3)、CO(4000～10000mg/Nm3)、NOx(300～800mg/Nm3)、粉尘(10mg/Nm3，粒径13～35μm)、烟气温度(120～160℃)、O2(14～18％)、H2O(8～13％)。
在其他实施例中，提供一种一氧化碳催化剂催化性能测试方法，所述方法采用本实施例所述设备测试；所述方法包括以下步骤：
第一步：烟气CO浓度分析仪矫正及加热：打开分析仪总开关，打开分析仪加热开关，进行设备预热约40分钟；预热完成后观测装置示数显示是否准确，以氧气浓度21％为基准；
第二步：催化床100预热：电控箱830通电后，打开第一阀门400和第四阀门430，关闭第二阀门410和第三阀门420，打开送气风机620和排气风机630，通过电控箱830设定催化床入口190温度为150℃～240℃(优选200℃)后，电加热器300启动加热烟气；
第三步：装置漏气检测：催化床100预热结束后，打开第三阀门420，关闭第四阀门430，观测烟气CO浓度分析仪的示数，出口氧气浓度应低于16.0％，且出口氧浓度应小于入口，两者相差>1.0％；漏气检测时，空气含氧量为21％，烟气为15～16％，如果漏气的检测到的出口氧浓度会高于16％，说明装置漏气(进入空气)，导致氧含量增高；
第四步：催化剂性能检测：打开第一阀门400和第三阀门420，关闭第二阀门410和第四阀门430，通过电控箱830改变送气风机620和排气风机630频率，以调节烟气流量大小(700～5000m3/h)；测试已催化烟气和未催化烟气CO浓度；烟气经气体过滤器600、送气风机620、换热器200进入电加热器300，后再次进入换热器200，出来后进入催化床100，催化后再次进入换热器200，最终排放至烟囱；
第五步：空气冷却：打开第二阀门410和第三阀门420，关闭第一阀门400和第四阀门430，关闭空气电加热器300，待催化床入口190温度和出口温度示数都低于60℃，关闭送气风机620和排气风机630，断开总电源，测试完成；空气经过气体过滤器600、送气风机620、换热器200进入电加热器300，后再次进入换热器200，最终排放至烟气管道700；
本实施例采用上述设备在国内某钢厂进行CO催化剂性能测试，催化剂采用市面上可购买的整体式蜂窝体催化剂，共计四种产品；在催化温度180℃，空速6000h-1条件下个进行测试，产品四的催化性能最好，在240h内催化效率均大于87％，测试结果如图7所示。
实施例2
本实施例采用实施例1中的设备及方法在国内某钢厂进行设备性能测试，催化剂采用市面上可购买的整体式蜂窝体催化剂，在流量6000m3/h条件下进行测试，催化床入口190平均温度为220℃，进出口温差可达30～45℃，这部分高温排气对未催化烟气进行预热，将节约大量加热器的能源消耗；在1440h内催化效率均大于85％，测试结果如图8所示。
Claims (10)
1.一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的设备，其特征在于，所述设备包括催化床、换热器、电加热器、气体过滤器、流量计、送气风机、排气风机、烟气CO浓度分析仪、若干温度探头和电控箱；
所述气体过滤器用于过滤大颗粒污染物；
所述催化床与换热器连接；
所述气体过滤器、流量计和送气风机顺序连接；
所述换热器分别与所述送气风机、排气风机、烟气CO浓度分析仪和电加热器连接；
所述流量计和送气风机与电控箱连接；
若干所述温度探头一端与所述电控箱连接，另一端分别与所述催化床和换热器连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的设备，其特征在于，所述催化床包括外壳、入口扰流板、入口均流板、出口扰流板、出口均流板和保温层；
所述外壳两端分别设置催化床入口和催化床出口；
所述保温层设置在所述外壳内壁；
从催化床入口至催化床出口按顺序设置入口扰流板、入口均流板、一氧化碳催化剂、出口均流板和出口扰流板。
3.根据权利要求2所述的一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的设备，其特征在于，所述入口扰流板和出口扰流板均为四向倾斜45°矩形通道排列。
4.根据权利要求2所述的一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的设备，其特征在于，所述换热器包括一次气体入口、一次气体出口、第一换热芯体、第二换热芯体、二次气体入口、二次气体出口、三次气体入口和三次气体出口；
所述一次气体入口、第一换热芯体、第二换热芯体和一次气体出口纵向顺序设置；
所述三次气体入口、第一换热芯体和三次气体出口横向顺序设置；
所述二次气体出口、第二换热芯体和二次气体入口横向顺序设置；
所述三次气体入口和二次气体出口同侧。
5.根据权利要求4所述的一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的设备，其特征在于，所述催化床入口与二次气体出口连接，催化床出口与三次气体入口连接；所述一次气体入口和三次气体出口分别与送气风机和排气风机连接，一次气体出口与电加热器入口连接，二次气体入口电加热器出口连接。
6.根据权利要求4所述的一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的设备，其特征在于，所述第二换热芯体与第三换热芯体中间通过一次气体，一次气体与二次气体、三次气体不相互贯通，且二次气体和三次气体也不相通。
7.根据权利要求2所述的一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的设备，其特征在于，所述设备还包括第一阀门、第二阀门、第三阀门和第四阀门；
所述第一阀门设置在所述烟气管道和所述气体过滤器之间；
所述第二阀门设置在环境空气入口和气体过滤器之间；
所述第三阀门设置在所述催化床入口和二次气体出口之间；
所述第四阀门设置在所述排气口和二次气体出口之间。
8.根据权利要求4所述的一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的设备，其特征在于，所述设备还包括排气烟囱，所述排气烟囱与排气风机相连接。
9.根据权利要求4所述的一种用于一氧化碳催化剂催化性能现场测试的设备，其特征在于，所述烟气CO浓度分析仪包括分析仪主机、烟气进口浓度探头和烟气出口浓度探头；
所述分析仪主机分别与所述烟气进口浓度探头和烟气出口浓度探头连接；
所述烟气进口浓度探头设置在所述送气风机和所述一次气体入口之间；
所述烟气出口浓度探头设置在所述三次气体出口和排气风机之间。
10.一种采用如权利1～9任一项所述的设备进行一氧化碳催化剂催化性能测试方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1,烟气CO浓度分析仪矫正及加热：打开分析仪总开关，打开分析仪加热开关，进行设备预热约40分钟；
S2,催化床预热：电控箱通电后，打开第一阀门和第四阀门，关闭第二阀门和第三阀门，打开送气风机和排气风机，通过电控箱设定催化床入口温度为150℃～240℃后，电加热器启动加热烟气；
S3,装置漏气检测：催化床预热结束后，打开第三阀门，关闭第四阀门，观测烟气CO浓度分析仪的示数，出口氧气浓度应低于16.0％，且出口氧浓度应小于入口，两者相差>1.0％；
S4,催化剂性能检测：打开第一阀门和第三阀门，关闭第二阀门和第四阀门，通过电控箱改变送气风机和排气风机频率，以调节烟气流量大小；
测试已催化烟气和未催化烟气CO浓度；
S5,空气冷却：打开第二阀门和第三阀门，关闭第一阀门和第四阀门，关闭空气电加热器，待催化床入口温度和出口温度示数都低于60℃，关闭送气风机和排气风机，断开总电源，测试完成。
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