一种脱硝催化剂性能移动试验系统及方法与流程

1.本发明专利涉及火电行业锅炉试验系统，具体涉及一种脱硝催化剂性能移动试验系统及方法。


背景技术：

2.目前脱硝催化剂检测/研发试验平台，主要使用n2作为模拟烟气的主要成分，配以不同浓度的nox、nh3等成分气体，主要布置于试验室内。
3.但由于煤质情况较为复杂，云南贵州等地火电机组燃用高硫煤、内蒙部分地区燃用高砷煤、xx地区燃用高钾高钠煤，燃用不同煤质、不同燃烧方式等情况下，烟气中微量成分对脱硝催化剂活性的影响差别较大，若要研究烟气中不同微量成分对脱硝催化剂的影响，一般采用抽样检测或搭建现场试验平台的方式。
4.而抽样检测需机组停机时方可进行，需配合电厂检修时间与计划，造成时间的浪费和有很大的局限性，便利性极差；而搭建现场试验平台投资较高，且设备不可移动，容易造成投资浪费。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的脱硝催化剂检测平台的适应性差的问题，本发明提供一种脱硝催化剂性能移动试验系统及方法。
6.本发明是通过以下技术方案来实现：
7.一种脱硝催化剂性能移动试验系统，包括均单独设置的烟气采样模块、烟气加热及余热回收模块、催化剂检测模块、配气模块、供气模块和烟气分析模块；
8.所述烟气采样模块、烟气加热及余热回收模块和催化剂检测模块内部均并列设置有进路管道和回路管道；
9.所述烟气加热及余热回收模块包括换热器和依次连接在其内进路管道上的第一混合器、第二混合器和烟气加热器；所述换热器的热端连接在第一混合器上游的进路管道上，冷端连接在烟气加热及余热回收模块的回路管道上；
10.至少一个催化剂检测模块通过进路管道和回路管道对应级联在烟气加热及余热回收模块的进路管道和回路管道上；末级催化剂检测模块的进路管道和回路管道自由端连通，形成烟气回路；
11.所述烟气加热及余热回收模块的进路管道上分别设置有第一支路、第二支路和第三支路，回路管道上设置有第四支路；第一支路设置于换热器的输入端一侧，第二支路设置于第一混合器和第二混合器之间，第三支路设置于第二混合器输出端一侧，第四支路与第三支路位置对应设置于回路管道上；
12.所述第一支路和第二支路分别连接配气模块的出气端，所述第三支路和第四支路分别连接烟气分析模块采样端；
13.所述配气模块的进气端连接供气模块的出气端。
14.进一步，所述烟气采样模块、烟气加热及余热回收模块、催化剂检测模块、配气模块、供气模块和烟气分析模块均包括用于提供安装位置的模块框架。
15.进一步，所述烟气采样模块包括依次设置在其内进路管道上的过滤器、烟气采样温度传感器和烟气采样压力传感器；
16.烟气采样模块还包括依次设置在其内回路管道上的吸风机、烟气排出温度传感器和烟气排出压力传感器。
17.进一步，所述换热器内热流体为进路管道内的热烟气，冷流体为回路管道的冷烟气。
18.进一步，所述催化剂检测模块包括依次设置在其内进路管道上的催化剂检测箱、催化剂检测温度传感器和催化剂检测压力传感器。
19.进一步，所述配气模块的出气端包括并联设置的第一供气支路、第二供气支路和第三供气支路；
20.所述第一供气支路和第二供气支路合流接入烟气加热及余热回收模块的第一支路，第三供气支路接入烟气加热及余热回收模块的第二支路；
21.所述第一供气支路、第二供气支路和第三供气支路分别设置有对应的流量计和阀门。
22.进一步，所述供气模块包括一氧化氮气瓶、二氧化硫气瓶和氨气瓶，
23.供气模块的出气端包括一氧化氮气瓶、二氧化硫气瓶和氨气瓶的输出端，其输出端分别依次接入配气模块的第一供气支路、第二供气支路和第三供气支路。
24.进一步，所述烟气分析模块的采样端包括并联设置的第一烟气分析支路和第二烟气分析支路；
25.所述第一烟气分析支路和第二烟气分析支路分别包括串联设置的烟气预处理装置和烟气分析仪；
26.所述第一烟气分析支路连接加热及余热回收系统的第三支路；
27.所述第二烟气分析支路连接加热及余热回收系统的第四支路。
28.一种脱硝催化剂性能移动试验方法，包括以下步骤，
29.依次密封连接单独设置的烟气采样模块、烟气加热及余热回收模块、催化剂检测模块、配气模块、供气模块和烟气分析模块，形成烟气回路；
30.真实烟气进入烟气采样模块的进路管道并依次经过烟气加热及余热回收模块和催化剂检测模块，并通过烟气采样模块的回路管道排出；
31.烟气分析模块测得真实烟气的催化性能数据，并根据此数据调整配气模块得到模拟烟气；
32.模拟烟气在烟气加热及余热回收模块的进路管道上分别依次经换热器冷却，第一混合器和第二混合器的混合，以及烟气加热器加热，烟气分析模块对模拟烟气进行分析，同时排至催化剂检测模块，得到多组催化性能数据。
33.进一步，所述多组催化性能数据为通过若干级催化剂检测模块不同的连接方式得到的不同数据。
34.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
35.本发明公开一种脱硝催化剂性能移动试验系统，包括烟气采样模块、烟气加热及
余热回收模块和多个催化剂检测模块组成，各个模块之间单独设置，且可以通过进路管道和回路管道依次连接，同时，烟气加热及余热回收模块的进路管道接入配气模块和烟气分析模块，能够对进入本系统的烟气进行分析；本系统能够拆卸组装，便于运输和携带，能够解决电厂搭建试验平台费用高的问题。
36.进一步，烟气加热及余热回收模块的回路管道伸入换热器冷侧，为换热器提供冷源，用于降低进路管道中热烟气的温度，能够降低能耗，节约能源。
37.本发明一种脱硝催化剂性能移动试验方法，对烟气采样模块、烟气加热及余热回收模块和至少一个催化剂检测模块进行密封组装，经烟气分析模块对真实烟气的成分进行采集，经配气模块和供气模块模拟真实烟气，并通过冷却、多级搅拌和加热，得到模拟烟气，模拟烟气进入催化剂检测模块得到多个催化剂检测模块连接情况下的多组催化性能数据；通组装多组催化剂检测模块进行测试得到多组催化性能数据，能够解决便利性极差，搭建现场试验平台投资较高，且设备不可移动，容易造成投资浪费的问题。
附图说明
38.图1为本发明具体实施例中一种脱硝催化剂性能移动试验系统的示意图。
39.图中：烟气采样模块1，过滤器11，烟气采样压力传感器12，烟气采样温度传感器13，吸风机14，烟气排出压力传感器15，烟气排出温度传感器16，烟气加热及余热回收模块2，换热器21，第一混合器22，第二混合器23，烟气加热器24，催化剂检测模块3，催化剂检测箱31，催化剂检测压力传感器32，催化剂检测温度传感器33，配气模块4，流量计41，阀门42，烟气分析模块5，烟气预处理装置51，烟气分析仪52，供气模块6，一氧化氮气瓶61，二氧化硫气瓶62，氨气瓶63。
具体实施方式
40.下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
41.本发明一种脱硝催化剂性能移动试验系统，如图1所示，包括均单独设置的烟气采样模块1、烟气加热及余热回收模块2、催化剂检测模块3、配气模块4、供气模块6和烟气分析模块5；
42.所述烟气采样模块1、烟气加热及余热回收模块2和催化剂检测模块3内部均并列设置有进路管道和回路管道；
43.所述烟气加热及余热回收模块2包括换热器21和依次连接在其内进路管道上的第一混合器22、第二混合器23和烟气加热器24；所述换热器21的热端连接在第一混合器22上游的进路管道上，冷端连接在烟气加热及余热回收模块2的回路管道上；
44.至少一个催化剂检测模块3通过进路管道和回路管道对应级联在烟气加热及余热回收模块2的进路管道和回路管道上；末级催化剂检测模块3的进路管道和回路管道自由端连通，形成烟气回路；
45.所述烟气加热及余热回收模块2的进路管道上分别设置有第一支路、第二支路和第三支路，回路管道上设置有第四支路；第一支路设置于换热器21的输入端一侧，第二支路设置于第一混合器22和第二混合器23之间，第三支路设置于第二混合器23输出端一侧，第
四支路与第三支路位置对应设置于回路管道上；
46.所述第一支路和第二支路分别连接配气模块4的出气端，所述第三支路和第四支路分别连接烟气分析模块5采样端；
47.所述配气模块4的进气端连接供气模块6的出气端。
48.具体的，烟气采样模块1的进路管道用于连接电厂锅炉的排烟系统，将烟气接入本系统，其回路管道用于最终排出本系统采集或模拟的烟气。
49.具体的，换热器21内热流体为进路管道内的热烟气，冷流体为回路管道的冷烟气，本结构充分利用进路管道和回路管道内烟气温度的下降，对进路管道中的烟气进行降温，能够减少能耗，起节能的作用。
50.具体的，烟气采样模块1、烟气加热及余热回收模块2、催化剂检测模块3、配气模块4、供气模块6和烟气分析模块5均通过快接口密封连接。
51.本发明提供的一种优选实施例为，所述烟气采样模块1、烟气加热及余热回收模块2、催化剂检测模块3、配气模块4、供气模块6和烟气分析模块5均包括用于提供安装位置的模块框架，所述模块框架预留有与其他系统间相互连接的通讯接口、显示窗口和连接口，各模块运送至现场后，在现场组装完成，构成完整催化剂性能试验系统。
52.本发明提供的另一种优选实施例为，烟气采样模块1包括依次设置在其内进路管道上的过滤器11、烟气采样温度传感器13和烟气采样压力传感器12；
53.烟气采样模块1还包括依次设置在其内回路管道上的吸风机14、烟气排出温度传感器16和烟气排出压力传感器15，具体的，吸风机14用于为整个系统提供烟气进入和排出的动能，烟气排出温度传感器16用于检测排出烟气的温度，烟气排出压力传感器15用于显示排出烟气的压力值，能够检测吸风机14风速大小的适配性，使得烟气能够顺着本系统的进回路管道完成本系统的整个过程。具体的，烟气采样模块1的过滤器11一侧还设置有止回阀，防止烟气回流造成检测催化性能的不准确。
54.本发明提供的另一种优选实施例为，催化剂检测模块3包括依次设置在其内进路管道上的催化剂检测箱31、催化剂检测温度传感器33和催化剂检测压力传感器32，具体用于对烟气中的成分进行催化反应，同时，催化剂检测模块3可以为串联或并联的更多组，用于测得催化剂检测模块3在多种情况下的催化效果数据，如图1所示，本发明提供具有两组相互逐级串联的催化剂检测模块3，末级的催化剂检测模块3内部的进路管道和回路管道自由端相互连接，形成烟气回路；同时，在具体实施中，也可以采用单个催化剂检测模块3进行催化剂性能的检测，或者为三个催化剂检测模块3相互逐级串联进行催化剂性能的检测。
55.本发明提供的另一种优选实施例为，配气模块4的出气端包括并联设置的第一供气支路、第二供气支路和第三供气支路；所述第一供气支路和第二供气支路合流接入烟气加热及余热回收模块2的第一支路，第三供气支路接入烟气加热及余热回收模块2的第二支路；所述第一供气支路、第二供气支路和第三供气支路分别设置有对应的流量计41和阀门42，所述流量计41可以采用ft mcs流量计，阀门42可以采用20hsk10调节阀，用于调整和监控输入加热及余热回收系统2的气体流量。
56.本发明提供的另一种优选实施例为，烟气分析模块5的采样端包括并联设置的第一烟气分析支路和第二烟气分析支路；
57.所述第一烟气分析支路和第二烟气分析支路分别包括串联设置的烟气预处理装
置51和烟气分析仪52；
58.所述第一烟气分析支路连接加热及余热回收系统2的第三支路；
59.所述第二烟气分析支路连接加热及余热回收系统2的第四支路。
60.所述供气模块6包括一氧化氮气瓶61、二氧化硫气瓶62和氨气瓶63，具体的，氨气瓶63用于配置所需氨氮比的还原剂，供气模块6的出气端包括一氧化氮气瓶61、二氧化硫气瓶62和氨气瓶63的输出端，其输出端分别对应接入配气模块4的第一供气支路、第二供气支路和第三供气支路。现有催化剂检测系统需在实验室内进行检测，所用气体主要成分为氮气，模拟现场真实烟气，本系统利用现场实际烟气进行测试得到真实烟气的成分参数，根据参数在配气模块4和供气模块6得到模拟烟气，可更真实反映实际烟气条件下催化剂性能。
61.本发明提供一种脱硝催化剂性能移动试验方法，包括以下步骤，
62.依次密封连接单独设置的烟气采样模块1、烟气加热及余热回收模块2、催化剂检测模块3、配气模块4、供气模块6和烟气分析模块5，烟气回路；
63.真实烟气进入烟气采样模块1的进路管道并依次经过烟气加热及余热回收模块2和末端催化剂检测模块3，并最终通过烟气采样模块1的回路管道排出；
64.烟气分析模块5测得真实烟气的催化性能数据，并根据此数据调整配气模块4模拟烟气，具体的，所采集真实烟气在某些物质浓度上可能无法达到试验所需浓度，因此需要根据供气模块调整部分物质浓度，达到试验要求，因此模拟烟气主要目的是使烟气成分达到试验要求；
65.模拟烟气经烟气加热及余热回收模块2的进路管道上分别依次经换热器21冷却，第一混合器22和第二混合器23的搅拌混合，以及烟气加热器24加热，烟气分析模块5对模拟烟气进行分析，同时排至催化剂检测模块3，得到多组催化性能数据。
66.所述多组催化性能数据为多个催化剂检测模块3连接得到的不同数据。
67.通过上述方案，可将催化剂检测平台集成为若干模块，在现场组装后进行试验，待试验完成或研究结束，各模块可分开运至下一现场继续使用，克服了抽样检测需机组停机时方可进行，需配合电厂检修时间与计划，造成时间的浪费和有很大的局限性，便利性极差；而搭建现场试验平台投资较高，且设备不可移动，容易造成投资浪费的问题。