CN207440029U - 脱硝催化剂性能评价装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种脱硝催化剂性能评价装置，装置包括：配气***、反应***、加尘***、分析***、梯级冷却***、冷却分离***、尾气处理***。所述加尘***通过管线连接于配气***与反应***之间的管线上；梯级冷却***通过管线连接于反应***与冷却分离***之间的管线上。利用本实用新型脱硝催化剂性能评价装置，可对比出无尘烟气和含惰性粉尘、含重金属粉尘烟气对催化剂性能的影响，进而更能准确评估催化剂在真实工况下的运行状态，从而有针对性地对催化剂性能进行改进。同时也能考察脱硝反应铵盐结晶情况，优化装置操作条件。
Description
技术领域
本实用新型涉及脱硝催化剂性能评价装置，具体涉及一种模拟不同真实烟气工况条件，对整体式脱硝催化剂进行性能评价的装置。
背景技术
氮氧化物是主要的大气污染物之一，排放要求日益严格。我国《“十二五”节能减排综合性工作方案》中规定：到2015年，全国氮氧化物排放总量要比2010年下降10％。2015年4月，国家环保部颁布的《石油炼制工业污染物排放标准》要求：2014年7月1日起，新建催化裂化装置排放再生烟气中氮氧化物要求小于200mg/m3，特别排放限值要求小于100mg/m3，2017年7月1日现有企业也执行该标准。
选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)技术成熟，脱硝效率可达到80％～90％，已广泛应用于电厂脱硝，其核心为催化剂。目前SCR反应器使用较广泛的是高温高尘布置，即将催化反应器布置于锅炉省煤器和空预器之间。由于进入反应器的烟气温度处于300-400℃范围内，能够满足多数催化剂的运行温度要求，应而这种布置方式被广泛采用。但是，由于催化剂是在不干净的烟气环境下工作，其使用寿命会受到影响。飞灰中含有Na、K、Ca、As等成分，使得催化剂受到污染，从而降低催化剂的效能；飞灰对催化剂产生磨损；飞灰可能堵塞催化剂通道；如果烟气温度升高，可能会将催化剂烧结或再结晶而失效等。此外，作为SCR工艺的副反应，烟气中总会有一小部分SO2被催化剂氧化为SO3。SO3和逃逸的氨反应，形成硫酸氢铵和硫酸铵，这些物质从烟气中凝结并沉积，不仅可以使催化剂失活，还会造成SCR***的下游设备(省煤器)结盐堵塞和腐蚀，增加余热锅炉的压降并降低其传热性能,影响整个锅炉的正常运行。目前现有脱硝催化剂评价装置的专利如CN201410319064、CN201320543659、CN201420527796等，都只能模拟烟气中不同气体组分对催化剂性能的影响，无法考察烟气中粉尘对催化剂性能的影响。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种烟气脱硝催化剂的评价装置，可以在烟气中加入影响催化剂活性的烟气粉尘，模拟实际烟气条件，对催化剂进行评价，筛选出高脱硝效率的催化剂配方，同时也能考察脱硝反应铵盐结晶情况，优化催化剂的生产工艺和使用操作条件。
本实用新型所述的脱硝催化剂性能评价装置，依次包括配气***1、反应***2、分析***4、冷却分离***6及尾气处理***7；所述配气***通过管线与反应***连接，反应***进出口管线上设置采样口，所述采样口通过管线与分析***4连接，反应***反应后的气体通过管线与冷却分离***连接，冷却分离***通过管线与尾气处理***连接；其特征在于所述装置还包括一个用于向反应***中添加烟气粉尘的加尘***3和一个梯级冷却***5。
所述加尘***通过管线连接于配气***与反应***之间的管线上；所述梯级冷却***设置于反应***与冷却分离***之间的连接管线上。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述加尘***3由料仓31、旋转螺杆32、进料管33和文丘里管34组成；料仓设置于旋转螺杆的一端，旋转螺杆的另一端通过进料管与文丘里管34喉部相连接，所述文丘里管安装于配气***与反应***之间的管线上。所述料仓31的一侧设有能够观察内部粉尘料位的观察窗。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述梯级冷却***5由可分段式换热装置51组成，换热装置通过管线与反应***和冷却分离***相连。脱盐水通过外接管线与换热装置连接，可以将烟气从离开催化反应时的温度梯级冷却到140～280℃，其中烟气与换热管路进行密切接触后进入后续工艺。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述配气***1包括分别配送组分气体O2、SO2、NOx、N2和氨气的五条配气管线、一条配水管线及一汽化器；所述O2、SO2、NOx和N2配气管线以及配水管线均与汽化器底部相连，汽化器顶部出口通过管线与氨气配送管线相连，并一起与反应***相连。
所述汽化器17由下部汽化段和上部的混合段组成，H2O在汽化段被汽化，其他气体在汽化段被加热到设定温度，然后在混合段内混合后再一起进入反应器21。
所述的配气管线上分别依次设置过滤器、减压阀、质量流量控制器和单向阀，使得组分气体依次经过滤器11过滤后通过减压阀12由质量流量控制器13控制加入量。
本实用新型所述的反应器21为固定床反应器。反应器上侧设置气体入口，烟气由上而下穿过催化剂床层进行反应。所述反应器入口管线和出口管线上均设置采样点。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述的分析***4包括采样阀箱、多位采样阀及在线分析仪，用于分析烟气中NOx、SO2、O2、CO2等组分的浓度。所述阀箱内配有加热装置和热电偶进行控温，保障采样的烟气温度。所述采样阀箱与反应器入口管线和出口管线上设置的采样点通过管线相连接。采集的样品经过采样阀进入在线分析仪进行分析。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述的冷却分离***依次包括洗气罐61、冷却器62和气液分离罐63，洗气罐61内装有洗涤液，可将烟气中的粉尘进行分离。从反应器底部出来的烟气进入洗气罐61洗涤后，进入气体经冷却器62冷却，冷却后进入气液分离罐63进行气液分离。反应产物中被冷凝下来的水滞留在分离罐63内，可定时放出。分离罐出口管线上设置一背压阀64，可调节***压力。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述的尾气处理***7包括两级尾气吸收瓶71，内装吸收液，气体中有害组分可被有效吸收，防止反应后气体直接排放污染环境。
附图说明
图1为本实用新型所述脱硝催化剂的评价装置示意图。
其中附图标记为：1-配气***；2-反应***；3-加尘***；4-分析***；5-梯级冷却***；6-冷却分离***；7-尾气处理***；11-过滤器；12-减压阀；13-质量流量计；14-单向阀；15-原料瓶；16-计量泵；17-汽化器；21-反应器；22-样品框篮；31-料仓；32-旋转螺杆；33-进料管；34-文丘里混合器；41-阀箱；42-多位采样阀；43-在线分析仪；51-分段式换热装置；61-洗气罐；62-冷却器；63-分离罐；64-背压阀；71-尾气吸收瓶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
如图1所示，本实用新型所述的脱硝催化剂性能评价装置包括配气***1、反应***2、分析***4、冷却分离***6、尾气处理***7；所述配气***通过管线与反应***连接，反应***进出口设置采样口通过管线与分析***4连接，反应***中通过管线与冷却分离***6连接，冷却***通过管线与尾气处理***7连接；其特征在于所述装置还包括一个用于向反应***中添加烟气粉尘的加尘***3和一个用于模拟换热器结盐情况的梯级冷却***5，所述加尘***通过管线连接于配气***与反应***之间的管线上；梯级冷却***通过管线连接与反应***与冷却分离***之间的管线上。
如图1所示的本实用新型所述的脱硝催化剂性能评价装置的工作过程如下：组分气NOx、SO2、O2、N2气体分别经过各自的气体过滤器11、减压阀12、质量流量计13和单向阀14进入汽化器底部汽化段，纯净水从原料瓶15由计量泵16按工艺要求量泵入，通过管线进入汽化器底部汽化段，从汽化段出来的NOx、SO2、O2、N2气体及水蒸气进入汽化器混合段混合后，与NH3管线配入的NH3混合进入加尘***中的文丘里管，加尘***中3来自料仓31的粉尘经天平计量后经旋转螺杆32加入试验所需量，通过进料管33及文丘里混合器34进入气路与烟气在进入反应器21前混合，形成含尘烟气一起进入反应器上部，经过反应器内填装的催化剂，从反应器出口流出。反应后的气体进入梯级冷却***5，经分段式换热装置51换热后进入冷却分离***6，经洗气罐61将烟气中的粉尘进行分离，分离出来的气体经冷却器62冷却后进入气液分离罐63进行气液分离。反应产物中被冷凝下来的水滞留在分离罐63内，可定时放出。分离罐63中的气相经背压阀64进入尾气处理***7。利用两级尾气吸收瓶71将气体中有害组分有效吸收后排入大气，避免造成污染。
从反应器21进出口气体管线上设置的采样点采集的气体样品通过管线连接进入分析***4，经带加热装置的阀箱41，通过多位采样阀42进行切换，进入在线分析仪43进行分析。采样阀42可实现多点测试共用一套分析仪；阀箱内的加热装置既可以防止气体中的水分凝结，也防止了NH3和SO2反应生成铵盐结晶堵塞管路。
实施例1
选取工业用的蜂窝状脱硝催化剂产品，尺寸为30×30×200mm，4×4孔，入口NOx浓度为616.2mg/m3，SO2浓度为1028mg/m3，粉尘浓度386mg/m3(粉尘为惰性物质)，O2体积分数3.1％，水分体积分数10％，空速4000h-1，反应温度350℃，当反应器上下测温点温度差不超过3℃且装置平衡200小时后开始测定。调整喷氨量控制反应器出口NOx浓度为87.6mg/m3，NOx去除率为85.8％，氨逃逸为0.6μL/L。经观察，在烟气梯级冷却***中小于230℃的换热管路上结一层薄薄的白色盐霜。
实施例2
采用的催化剂和评价条件同实施例1，唯一不同的是加入的粉尘是通过浸渍法在惰性粉尘上负载了0.8％的砷氧化物装置平衡200小时后开始测定。调整喷氨量控制反应器出口NOx浓度为89.3mg/m3，NOx去除率为85.5％，氨逃逸为1.4μL/L。经观察，在烟气梯级冷却***中小于220℃的换热管路上结一层的淡灰色盐霜。
对比例1
采用的催化剂和评价条件同实施例1，唯一不同的是气体中不加入的粉尘，装置平衡200小时后开始测定。调整喷氨量控制反应器出口NOx浓度为85.6mg/m3，NOx去除率为86.1％，氨逃逸为0.3μL/L。
通过实施例和对比例发现：利用本实用新型脱硝催化剂评价装置，可对比出无尘烟气和含惰性粉尘、含重金属粉尘烟气对催化剂性能的影响，进而更能准确评估催化剂在真实工况下的运行状态，从而有针对性的对催化剂性能进行改进。同时也可通过烟气梯级冷却***对反应后烟气在换热管路上的铵盐结晶状态进行评测。
Claims (10)
1.脱硝催化剂性能评价装置，依次包括配气***、反应***、分析***、冷却分离***及尾气处理***；所述配气***通过管线与反应***连接，所述反应***进出口设置采样口，所述采样口通过管线与所述分析***连接，所述反应***反应后的气体通过管线与冷却***连接，所述冷却分离***通过管线与所述尾气处理***连接；其特征在于，所述装置还包括一个用于向反应***中添加烟气粉尘的加尘***和一个梯级冷却***；所述加尘***通过管线连接于所述配气***与所述反应***之间的管线上；所述梯级冷却***设置于所述反应***与所述冷却分离***之间的连接管线上。
2.如权利要求1所述的脱硝催化剂性能评价装置，其特征在于，所述加尘***由料仓、旋转螺杆、进料管和文丘里管组成；所述料仓设置于所述旋转螺杆的一端，所述旋转螺杆的另一端通过进料管与所述文丘里管喉部相连接，所述文丘里管安装于所述配气***与所述反应***之间的管线上。
3.如权利要求1所述的脱硝催化剂性能评价装置，其特征在于，所述梯级冷却***由分段式换热装置组成。
4.如权利要求1所述的脱硝催化剂性能评价装置，其特征在于，所述配气***包括分别配送组分气体O2、SO2、NOx、N2和氨气的五条配气管线、一条配水管线及一汽化器；所述配气管线以及所述配水管线均与汽化器底部相连，汽化器顶部出口通过管线与氨气配送管线相连，并一起与所述反应***相连。
5.如权利要求4所述的脱硝催化剂性能评价装置，其特征在于，所述汽化器由下部汽化段和上部的混合段组成。
6.如权利要求4所述的脱硝催化剂性能评价装置，其特征在于，所述配气管线上分别依次设置过滤器、减压阀、质量流量控制器和单向阀。
7.如权利要求1所述的脱硝催化剂性能评价装置，其特征在于，所述反应***包括一反应器，所述反应器为固定床反应器，所述反应器上侧设置气体入口，所述反应器的入口管线和出口管线上均设置采样点。
8.如权利要求7所述的脱硝催化剂性能评价装置，其特征在于，所述分析***包括采样阀箱、多位采样阀及在线分析仪，所述采样阀箱与所述反应器入口管线和出口管线上设置的采样点通过管线相连接。
9.如权利要求1所述的脱硝催化剂性能评价装置，其特征在于，所述冷却分离***依次包括洗气罐、冷却器和气液分离罐。
10.如权利要求1所述的脱硝催化剂性能评价装置，其特征在于，所述尾气处理***包括两级尾气吸收瓶。
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| CN115469050A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-12-13 | 国能龙源催化剂江苏有限公司 | 一种scr催化剂反应性能评估用测试***及方法 |
| CN116754447A (zh) * | 2023-08-10 | 2023-09-15 | 苏州西热节能环保技术有限公司 | 空气预热器沿程烟气换热abs沉积模拟***及方法 |
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