CN204359763U - 成型scr催化剂活性评价*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提供成型SCR催化剂活性评价***，包括SCR反应器、热烟气载体发生单元、模拟烟气气体成分供给单元和烟气检测单元；热烟气载体发生单元的出气口与SCR反应器的入口通过烟气管路连通；模拟烟气气体成分供给单元的出气口与烟气管路连通，将模拟烟气中的气体成分输入至热烟气中，混合得到模拟烟气，模拟烟气通过烟气管路通入SCR反应器中；SCR反应器的入口和出口处分别连接烟气检测单元。。采用热烟气为载体，再加入其他烟气成分，得与实际烟气状态相似的模拟烟气。SCR反应器内设置成型SCR催化剂，对工程具直接指导意义。NO气体采用氨气和空气制备，成本降低，可以用于中试试验。

Description

成型SCR催化剂活性评价***

技术领域

本实用新型涉及SCR催化剂活性评价技术领域，尤其是成型SCR催化剂活性评价***。

背景技术

NO_x是大气环境主要污染物之一，也是雾霾天气的主要成因之一。因此，NO_x排放控制技术是我国大气环境领域的一项重要内容。中国环境规划院预测，2020年前后我国将成为世界第一大氮氧化物排放国。2010年，我国在“十二五”计划中明确提出控制氮氧化物排放的规划和要求，指出在“十二五”期间，我国的氮氧化物排放总量要减少10％以上。控制氮氧化物的排放是当前治理环境的重要问题。

NO_x选择性催化还原(SCR)是控制NO_x排放的主要技术。目前，该技术在火电厂得到了广泛的推广和应用。该技术的优点是：反应温度低；净化率高，可达85％以上；工艺设备紧凑，运行可靠；还原为N₂，无二次污染。其中，SCR催化剂的活性是NO_x选择性催化还原(SCR)技术的关键。

目前，对于SCR催化剂活性的评价大多停留在实验室水平，存在以下问题：1、使用的催化剂是粉末状态，而实际工程所使用的成型催化剂活性与实验室的粉末状态相差很大，评价结果缺乏对工程的直接指导意义。2、模拟烟气的成分及状态差，与实际烟气的差距很大。3、模拟烟气中的NO成分采用现成的NO气瓶供给，成本高，只能局限于实验室的小型评价，不能用于较大的中试试验中。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供成型SCR催化剂活性评价***，解决了现有的SCR催化剂活性评价***中模拟烟气与实际烟气差别大，以及用于较大的中试试验时成本高的技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

成型SCR催化剂活性评价***，包括SCR反应器、热烟气载体发生单元、模拟烟气气体成分供给单元和烟气检测单元；所述热烟气载体发生单元的出气口与所述SCR反应器的入口通过烟气管路连通，所述热烟气载体发生单元产生的热烟气通过烟气管路进入所述SCR反应器中；所述模拟烟气气体成分供给单元的出气口与所述烟气管路连通，将模拟烟气中的气体成分输入至热烟气中，混合得到模拟烟气，模拟烟气通过烟气管路进入所述SCR反应器中；所述SCR反应器的入口和出口处分别连接烟气检测单元。

进一步地，所述热烟气载体发生单元包括燃烧炉和热交换器，所述燃烧炉的出烟口与热交换器的进气口连通，所述热交换器的出气口与所述SCR反应器的入口通过烟气管路连通。所述燃烧炉产生的热烟气通入所述热交换器中，进行热量交换，得到温度合适的热烟气，该温度合适的热烟气进入烟气管路，再进入SCR反应器内。

进一步地，所述模拟烟气气体成分供给单元包括NO发生装置，所述NO发生装置包括氧化炉、空气源和氨气源，所述氧化炉内固定催化剂，所述氧化炉上开设反应气入口和NO出气口，所述空气源和氨气源的出气口均与所述反应气入口连接，所述NO出气口与所述烟气管路连通。将NH₃和空气由反应气入口通入氧化炉中，在炉内催化剂作用下，高温反应生成NO，NO由NO出气口进入烟气管路中，与热烟气载体混合。采用NH₃为原料制备NO气体，NO气体的成本降低，进而降低了本实用新型的评价***的运行成本。还可以通过NO出气口处设置的流量计控制NO进入烟气管路的量。

进一步地，所述NO发生装置还包括反应气混合器，所述反应气混合器上开设空气入口、氨气入口和混合反应气出口；所述空气入口与空气源出气口连接，所述氨气入口与氨气源的出气口连接，所述混合反应气出口与所述氧化炉的反应气入口连接。进入氧化炉之前，先将反应气(NH₃和空气)混合，保证气流稳定，反应充分。

进一步地，所述NO发生装置还包括除水器，所述除水器的入口连接至所述NO出气口；除水器的NO出气口连接至所述烟气管道上。用于去除反应过程产生的水和未发生反应的氨气。

进一步地，所述模拟烟气气体成分供给单元还包括SO₂供给装置，所述SO₂供给装置的出气口与所述烟气管路连通。具体地，所述SO₂供给装置采用SO₂气瓶，将所述SO₂气瓶的出气口与所述烟气管路连通即可。

进一步地，所述模拟烟气气体成分供给单元还包括气体混合器；所述气体混合器上开设NO入气口、SO₂入气口和出气口；所述NO发生装置的NO出气口(此处的NO出气口可以是氧化炉的NO出气口，也可以是除水器的NO出气口)与所述NO入气口连接，所述SO₂供给装置的出气口与所述SO₂入气口连接，所述气体混合器的出气口与所述烟气管路连通。由于NO发生装置出来的气体压力不稳，而SO₂由于压力较小容易受到管道压力的波动，所以在与热烟气载体混合前，先将NO和SO₂混合均匀，然后通入烟气管道中，保证气流平稳。

进一步地，所述模拟烟气气体成分供给单元还包括NH₃供给装置和N₂供给装置；所述NH₃供给装置和N₂供给装置的出气口分别与所述烟气管路连通。给模拟烟气中提供NH₃和N₂。具体地，所述NH₃供给装置采用氨气瓶，所述N₂供给装置采用氮气瓶。

进一步地，所述NH₃供给装置与所述NO发生装置中的氨气源采用相同的氨气瓶即可。

进一步地，所述评价***还包括引风机，所述引风机的入口与所述SCR反应器的出口连接。控制模拟烟气的流量。

进一步地，所述评价***还包括多个流量计，所述流量计连接至所述模拟烟气气体成分供给单元中每种模拟烟气气体成分供给装置的出气口处，以及连接至热烟气载体发生单元的出气口处。用于控制各气体成分的流量，得到与实际烟气成分相近的模拟烟气。每种模拟烟气气体成分供给装置依据实际烟气中气体成分种类设计即可。例如，可以在前述的NO发生装置的NO出气口、SO₂供给装置的出气口、NH₃供给装置的出气口和N₂供给装置的出气口处设置流量计，以及热交换器的出气口处。

进一步地，在所述NO发生装置中的所述空气源和氨气源的出气口与所述反应气入口连接的管路上分别连接流量计。控制空气和氨气的通入比例，保证两者充分反应。

进一步地，所述SCR反应器的外壁采用保温板。具体地，采用电加热保温板。保证SCR反应器内置的SCR催化剂的催化还原环境的温度恒定。

进一步地，所述SCR反应器的侧壁上开设至少一个测量口。针对实际工程中烟气流量大，需要设置多个成型SCR催化剂的情形，在SCR反应器的侧壁上开设测量口，便于对内置的SCR催化剂的活性评价更全面，便于分析改进。

本实用新型的成型SCR催化剂活性评价***，采用真实的热烟气作为载体，在热烟气载体中再加入其他的模拟烟气气体成分(如，氮气(N₂)、氨气(NH₃)、一氧化氮(NO)和二氧化硫(SO₂)等)，得到与实际烟气状态非常相似的模拟烟气。依据实际烟气中气体成分，通过模拟烟气气体成分供给单元向热烟气中通入所要模拟的实际烟气中含有的气体成分，达到最大限度地模拟实际烟气。为工程提供具有直接指导意义的评价结果。SCR反应器内设置成型SCR催化剂，对模拟烟气进行催化还原反应处理，处理结果与实际工程相近，对工程具有直接指导意义。进一步地，NO气体采用氨气和空气在高温下催化反应得到，NO气体的成本降低，降低了本实用新型的评价***的运行成本，可以用于较大的中试试验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的成型SCR催化剂活性评价***的结构示意图；图中，箭头为烟气和气体的流动方向；

图2是本实用新型的成型SCR催化剂活性评价***中SCR反应器的结构示意图；

图3是本实用新型的成型SCR催化剂活性评价***中热交换器的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1至图3所示，说明本实用新型一种具体实施方式的成型SCR催化剂活性评价***，如图1所示，包括SCR反应器1、热烟气载体发生单元2、模拟烟气气体成分供给单元和烟气检测单元(采用烟气分析仪，图中未视出)；

所述热烟气载体发生单元用于为本实用新型的评价***提供热烟气，利用燃料燃烧得到的真实的热烟气作为模拟烟气的载体。具体地，所述热烟气载体发生单元2可以采用如下结构：包括燃烧炉21和热交换器22，所述燃烧炉可以采用液化气燃烧炉,或者采用与实际工程的相似的燃料。所述燃烧炉21的出烟口与热交换器22的进气口连通，所述热交换器22的出气口与所述SCR反应器1的入口通过烟气管路7连通。所述燃烧炉21产生的热烟气通入所述热交换器22中，进行热量交换，得到温度合适的热烟气，该温度合适的热烟气进入烟气管路，再进入SCR反应器内，控制进入SCR反应器1内部的模拟烟气的温度在合理范围内。

所述模拟烟气气体成分供给单元是为热烟气中通入模拟烟气气体的单元，依据实际工程中烟气的气体成分种类进行设置即可。在实际烟气中，一氧化氮(NO)气体为主要成分，其含量也高。目前的评价***中，大多选择一氧化氮气瓶为模拟烟气中提供NO，但是NO气瓶的价格很高，不适用于较大的中试试验中。因此，本实用新型的模拟烟气气体成分供给单元中的NO供给装置采用NO发生装置3。具体地，本实用新型的具体实施例的模拟烟气气体成分供给单元中还设置了SO₂供给装置、NH₃供给装置和N₂供给装置。具体地，所述SO₂供给装置采用SO₂气瓶4，所述NH₃供给装置采用NH₃气瓶5，所述N₂供给装置采用氮气瓶6。

本实用新型的具体实施例中，所述NO发生装置3包括氧化炉31、空气源32和氨气源(采用NH₃供给装置的NH₃气瓶5)，所述氧化炉31内固定催化剂。具体地，所述氧化炉31具体可以采用氨氧化炉，氨氧化炉内固定铂网催化剂。所述氧化炉31上开设反应气入口和NO出气口，所述空气源32和氨气源(即氨气瓶5)的出气口均与所述反应气入口连接，所述NO出气口与所述烟气管路7连通。将NH₃和空气由反应气入口通入氧化炉中，在炉内催化剂作用下，高温反应生成NO，NO由NO出气口进入烟气管路中，与热烟气载体混合。采用NH₃为原料制备NO气体，NO气体的成本降低，进而降低了本实用新型的评价***的运行成本。

所述SO₂气瓶4、NH₃气瓶5和N₂气瓶6的出气口分别与所述烟气管路连通。

所述SCR反应器的入口和出口处分别连接烟气检测单元(采用烟气分析仪)，用于对模拟烟气的温度、压强以及烟气成分进行分析检测。

为了更精确地控制模拟烟气中各气体成分的含量，得到更切合实际工程中烟气的组分含量，本实用新型的评价***包括多个流量计8，具体可以采用转子流量计。所述流量计8分别连接至热交换器22的出气口、氧化炉31的NO出气口、SO₂气瓶的出气口、NH₃气瓶的出气口和N₂气瓶的出气口处。进一步地，在NO发生装置3的空气源32和氨气源与氧化炉的反应气入口连接处设置流量计，控制空气和氨气的通入比例，保证两者充分反应。

针对NO发生装置，空气和氨气要在氧化炉内反应，为了是两者反应充分，保证两者的通入比例的同时，还要保证两者混合均匀。因此，优选的技术方案是，所述NO发生装置3还包括反应气混合器33，所述反应气混合器33上开设空气入口、氨气入口和混合反应气出口；所述空气入口与空气源出气口连接，所述氨气入口与氨气源的出气口连接，所述混合反应气出口与所述氧化炉的反应气入口连接。进入氧化炉之前，先将反应气(NH₃和空气)进行混合，保证气流稳定，反应充分。NO发生装置增设反应气混合器33后，控制NH₃和空气通入量的流量计8就分别设置在反应气混合器33的空气入口与空气源出气口连接的管路和氨气入口与氨气源的出气口连接的管路上。

进一步地，针对NO发生装置，空气和氨气在氧化炉内反应后，会产生一定的水，也会有一部分未完全反应掉的氨气。因此，为了除去反应过程产生的水和未发生反应的氨气，在氧化炉31后增设除水器34，所述除水器34的入口连接至所述氧化炉31的NO出气口；出口连接至所述或者出口连接至所述烟气管道7上。

为了保证NO和SO₂的气流平稳，在NO和SO₂进入烟气管道7之前，先进行混合。因此，所述模拟烟气发生单元还包括气体混合器9；所述气体混合器9上开设NO入气口、SO₂入气口和出气口；所述NO发生装置3的NO出气口(氧化炉的NO出气口或者除水器的NO出气口)与所述NO入气口连接，所述SO₂气瓶4的出气口与所述SO₂入气口连接，所述气体混合器9的出气口与所述烟气管路7连通。在与热烟气载体混合前，先将NO和SO₂混合均匀，以达到NO和SO₂气流平稳的目的。

在实际工程应用中，实际烟气的流量、流速等是不同的，为了更切合实际烟气的流速流量状态，本实用新型的评价***中还包括引风机10，具体地，可采用变频离心引风机。所述引风机10的入口与所述SCR反应器1的出气口连接。通过控制引风机10的功率调整模拟烟气的流速及流量，以适应不同的实际工程中的烟气状态。

在实际工程应用中，针对烟气量大的情形时，需要设置多个成型SCR催化剂，因此，在评估***的SCR反应器1中就需要设置多个SCR催化剂，以得到与实际工程相近的评估结果。为了全面的评估每个SCR催化剂在烟气处理中的作用，在SCR反应器1侧壁上开设至少一个测量口，所述测量口与烟气检测单元(烟气分析仪)连接。具体地，如图2所示的SCR反应器1，内部设置2个成型SCR催化剂，在SCR反应器的入口处开设入气测量口11，在SCR反应器的出口处开设出气测量口12，在两个成型SCR催化剂之间的SCR反应器的侧壁上开设一个中间测量口13。中间测量口13可以依据设置的成型SCR催化剂的个数开设合理个数的中间测量口。

进一步的技术方案是，所述SCR反应器的外壁采用保温板。具体地，可采用电加热保温板。保证SCR反应器内置的SCR催化剂的催化还原环境的温度恒定。

本实用新型中，所述热交换器22采用利用冷空气进行热交换的热交换器，如图3所示，图中，箭头所示的为热烟气流向。在热交换器22内部设置冷空气管道(图中未视出)，在热交换器22的侧壁上开设冷空气入口221和冷空气出口222，所述冷空气管道的两端口分别与冷空气入口221和冷空气出口222连通即可，在冷空气入口出设置引风机223(具体可采用变频循环引风机)，通过改变引风机的功率改变热交换效率，调整热烟气的温度和稳定性。

本实用新型中，SCR反应器的内部设计为能够固定成型SCR催化剂即可。采用的成型SCR催化剂可以是蜂窝状SCR催化剂，也可以是板状SCR催化剂。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.成型SCR催化剂活性评价***，其特征在于：包括SCR反应器、热烟气载体发生单元、模拟烟气气体成分供给单元和烟气检测单元；所述热烟气载体发生单元的出气口与所述SCR反应器的入口通过烟气管路连通，所述热烟气载体发生单元产生的热烟气通过烟气管路进入所述SCR反应器中；所述模拟烟气气体成分供给单元的出气口与所述烟气管路连通，将模拟烟气中的气体成分输入至热烟气中，混合得到模拟烟气，模拟烟气通过烟气管路通入所述SCR反应器中；所述SCR反应器的入口和出口处分别连接烟气检测单元。

2.根据权利要求1所述的成型SCR催化剂活性评价***，其特征在于：所述热烟气载体发生单元包括燃烧炉和热交换器，所述燃烧炉的出烟口与热交换器的进气口连通，所述热交换器的出气口与所述SCR反应器的入口通过烟气管路连通。

3.根据权利要求1或2所述的成型SCR催化剂活性评价***，其特征在于：所述模拟烟气气体成分供给单元包括NO发生装置；所述NO发生装置包括氧化炉、空气源和氨气源，所述氧化炉内固定催化剂，所述氧化炉上开设反应气入口和NO出气口，所述空气源和氨气源的出气口均与所述反应气入口连接，所述NO出气口与所述烟气管路连通。

4.根据权利要求3所述的成型SCR催化剂活性评价***，其特征在于：所述NO发生装置还包括反应气混合器，所述反应气混合器上开设空气入口、氨气入口和混合反应气出口；所述空气入口与空气源出气口连接，所述氨气入口与氨气源的出气口连接，所述混合反应气出口与所述氧化炉的反应气入口连接。

5.根据权利要求3所述的成型SCR催化剂活性评价***，其特征在于：所述NO发生装置还包括除水器，所述除水器的入口连接至所述NO出气口；除水器的NO出气口连接至所述烟气管道上。

6.根据权利要求1、2、4或者5所述的成型SCR催化剂活性评价***，其特征在于：所述模拟烟气气体成分供给单元还包括SO₂供给装置、NH₃供给装置和N₂供给装置，所述SO₂供给装置、NH₃供给装置和N₂供给装置的出气口分别与所述烟气管路连通。

7.根据权利要求6所述的成型SCR催化剂活性评价***，其特征在于：所述模拟烟气气体成分供给单元还包括气体混合器；所述气体混合器上开设NO入气口、SO₂入气口和出气口；所述NO发生装置的NO出气口与所述NO入气口连接，所述SO₂供给装置的出气口与所述SO₂入气口连接，所述气体混合器的出气口与所述烟气管路连通。

8.根据权利要求1、2、4、5或者7所述的成型SCR催化剂活性评价***，其特征在于：所述评价***还包括多个流量计，所述流量计连接至所述模拟烟气气体成分供给单元中每种模拟烟气气体成分供给装置的出气口处，以及连接至热烟气载体发生单元的出气口处。

9.根据权利要求1、2、4、5或者7所述的成型SCR催化剂活性评价***，其特征在于：所述SCR反应器的侧壁上开设至少一个测量口；所述SCR反应器的外壁采用保温板。

10.根据权利要求1、2、4、5或者7所述的成型SCR催化剂活性评价***，其特征在于：还包括引风机，所述引风机的入口与所述SCR反应器的出口连接。