催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置和表征方法与流程

1.本发明涉及scr脱硝技术领域，具体地，涉及一种scr脱硝催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置和基于该催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置的表征方法。


背景技术：

2.scr脱硝工艺是目前最成熟、最可靠的工艺。催化剂做为该技术的核心，其性能很大程度决定了氮氧化物脱除效果，蜂窝式催化剂是应用最广泛的一种催化剂。其中，机械性能是蜂窝式催化剂使用的前提，良好的机械性能才能支撑其功效的发挥，抗磨损强度是定义蜂窝式催化剂机械强度的一个重要指标。
3.在催化剂的实际运行过程中，除了受到飞灰的吹损外，还将受到蒸汽吹灰器喷出的蒸汽吹损，正常的蒸汽吹灰时蒸汽应该垂直吹向催化剂端面，但实际运行过程中由于喷嘴支撑杆变形，导致蒸汽喷射角度出现偏斜，造成更严重吹损，从而对脱硝效率造成影响，相关技术中，对于催化剂的机械强度评价体系不完善，不能精确的表征催化剂的抗磨损强度性能。


技术实现要素：

4.为此，本发明实施例提出一种能够完善催化剂机械强度评价体系的催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置。
5.本发明实施例还提出一种应用上述催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置的表征方法。
6.本发明实施例的催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置，包括传送组件、喷嘴和连杆组件，所述传送组件包括传送带和两个转动轮，所述传送带环绕在两个所述转动轮的外周侧，所述传送带上适于放置测试块，且两个所述转动轮的至少一者适于驱动所述传送带转动以实现所述测试块的往复移动，所述喷嘴设于所述传送带的上方，所述喷嘴适于向传送带上的所述测试块喷射蒸汽，所述连杆组件的一端与一个所述转动轮相连，所述连杆组件的另一端与所述喷嘴相连，所述连杆组件适于在所述转动轮转动时驱动所述喷嘴摆动。
7.本发明实施例的催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置，能够完全模拟催化剂运行中受到蒸汽吹灰时的蒸汽冲击过程，能够精确的表征催化剂的抗磨损强度性能，并可以完善催化剂机械强度的评价体系。
8.在一些实施例中，所述连杆组件包括第一件和第二件，所述第一件的一端与一个所述转动轮相连，所述第一件的另一端与所述第二件铰接，所述第二件与所述传送组件可转动相连，所述喷嘴设于所述第二件。
9.在一些实施例中，所述催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置包括第三件，所述第三件的一端与所述转动轮的轴心相连，所述第三件的另一端与所述第一件铰接。
10.在一些实施例中，所述传送组件驱动所述测试块往复移动的时间周期是驱动所述喷嘴往复摆动时间周期的两倍。
11.在一些实施例中，所述喷嘴的喷射蒸汽方向与竖直面的夹角在0度至15度之间。
12.在一些实施例中，所述喷嘴的喷射蒸汽方向与竖直面的夹角为0度时，所述喷嘴与所述传送带之间的距离为450毫米至550毫米之间。
13.在一些实施例中，所述催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置包括蒸汽发生器和软管，所述第二件包括硬管，所述喷嘴设于所述硬管，所述软管设于所述硬管和所述蒸汽发生器之间，以适于连通所述硬管和所述蒸汽发生器。
14.本发明实施例的基于上述催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置的表征方法，包括以下步骤：
15.选取催化剂样品，并截取多个相同规格的测试块；
16.对多个所述测试块第一次烘干并分别称重，其重量分别记为m1，m2～mn；
17.将多个第一次烘干后的所述测试块置于所述传送带上，利用所述喷嘴对多个所述测试块进行蒸汽喷射；
18.对喷射过蒸汽的多个所述测试块进行第二次烘干并称重，其重量分别记为m
a1
，m
a2
～m
an
；
19.计算抗蒸汽冲击强度，定义抗蒸汽冲击强度公式：其中i＝1，2，～n。
20.在一些实施例中，所述第一次烘干和所述第二次烘干均为在100度的温度下烘干2小时。
21.在一些实施例中，所述喷嘴喷射的蒸汽速度在35米每秒至40米每秒之间，所述喷嘴喷射的蒸汽压力在1.2兆帕至1.5兆帕之间、所述喷嘴喷射的蒸汽温度在350度至380度之间。
附图说明
22.图1是本发明实施例的结构示意图。
23.附图标记：
24.传送组件1；传送带11；转动轮12；
25.喷嘴2；
26.连杆组件3；第一件31；第二件32；下水平段321；竖直段322；上水平段323；
27.第三件4；测试块5。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
29.如图1所示，本发明实施例的催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置，包括传送组件1、喷嘴2和连杆组件3，传送组件1包括传送带11和两个转动轮12，传送带11环绕在两个转动轮12的外周侧，传送带11上适于放置测试块5，且两个转动轮12的至少一者适于驱动传送带11转动以实现测试块5的往复移动。
30.具体地，两个转动轮12可以沿着左右方向排布，传送组件1还可以包括有驱动电机(图中未示出)，驱动电机可以驱动其中一个转动轮12进行正反方向的转动，进而可以实现
传送带11以及放置在传送带11上的测试块5沿着左右方向进行往复的移动。
31.喷嘴2设于传送带11的上方，喷嘴2适于向传送带11上的测试块5喷射蒸汽，连杆组件3的一端与一个转动轮12相连，连杆组件3的另一端与喷嘴2相连，连杆组件3适于在转动轮12转动时驱动喷嘴2摆动。
32.具体地，喷嘴2可以设置在传送带11中间的上方，传送带11上可以放置多个测试块5，多个测试块5可以沿着左右方向间隔分布，连杆组件3的左端可以相连在左侧转动轮12端面的某一偏离轴心的位置处，喷嘴2可以安装在连杆组件3右侧的端部，在驱动电机运转带动传送带11进行左右方向的往复运动时，可以带动喷嘴2进行左右方向同步的摆动，此时，随着喷嘴2喷射蒸汽，使得测试块5不仅可以承受垂直向下的喷射蒸汽的冲击，还可以承受多种倾斜角度的喷射蒸汽的冲击。
33.本发明实施例的催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置，通过连杆组件3、转动轮12和喷嘴2的配合，能够完全模拟催化剂运行中受到蒸汽吹灰时的蒸汽冲击过程，能够精确的表征催化剂的抗磨损强度性能，并可以完善催化剂机械强度的评价体系。
34.在一些实施例中，连杆组件3包括第一件31和第二件32，第一件31的一端与一个转动轮12相连，第一件31的另一端与第二件32铰接，第二件32与传送组件1可转动相连，喷嘴2设于第二件32。
35.具体地，如图1所示，第一件31可以设于传送组件1的前侧，并且第一件31的左端可以转动相连在转动轮12前侧面偏离轴心的某一位置处，第二件32可以包括下水平段321、竖直段322和上水平段323，竖直段322可以设置在传送组件1的后侧并与传送组件1转动相连，上水平段323和下水平段321可以分别固定连接在竖直段322的上下两端处，下水平段321可以沿着前后方向穿过传送组件1并与第一件31的右端铰接，上水平段323可以设于传送带11的上方并且喷嘴2可以安装在上水平段323上，该第一件31和第二件32结构的设置，可便于在转动轮12转动时带动喷嘴2摆动。
36.在一些实施例中，催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置包括第三件4，第三件4的一端与转动轮12的轴心相连，第三件4的另一端与第一件31铰接。
37.具体地，如图1所示，第三件4可以设置在左侧转动轮12的前侧位置处，通过第三件4将转动轮12与第一件31进行连接，当转动轮12在驱动电机的作用下转动时，可以带动第二件32的下部以第二件32与传送组件1的转动连接点为中心进行摆动，进而可以促使喷嘴2摆动。
38.在一些实施例中，传送组件1驱动测试块5往复移动的时间周期是驱动喷嘴2往复摆动时间周期的两倍。具体地，可以将多个测试块5从传送带11的左侧初始端移动至右侧末端最后再返回至初始端定义为一个往复移动周期，喷嘴2的初始角度可以为竖直向下喷射，此时喷嘴2与传送带11的水平面夹角可以为90度，并且喷嘴2在摆动时向左方向摆动至极限时可以定义为位置a，向右方向摆动至极限时可以定义为位置b，可以将喷嘴2从初始角度摆动至位置a，再摆动至位置b，最后返回至初始角度后定义为一个往复摆动周期。
39.其中在初始启动时，位于最右侧的测试块5可以位于喷嘴2的正下方，当多个测试块5移动至右侧末端时，位于最左侧的测试块5可以位于喷嘴2的正下方，该蒸汽喷射结构设计，可以使得对测试块5进行多角度周期性均匀的喷射蒸汽，便于更加完善的测得测试块5抗蒸汽吹损能力的数据。
40.在一些实施例中，喷嘴2的喷射蒸汽方向与竖直面的夹角在0度至15度之间，喷嘴2的喷射蒸汽方向与竖直面的夹角为0度时，喷嘴2与传送带11之间的距离为450毫米至550毫米之间。
41.具体地，当喷嘴2向左摆动至位置a以及向右摆动至位置b时，喷嘴2喷射蒸汽的方向与竖直面的夹角均可以为15度，并且当喷嘴2在垂直向下放射时，喷嘴2与传送带11之间的间距可以为450毫米、460毫米、480毫米、495毫米、510毫米、530毫米、550毫米等，该喷嘴2摆动角度以及高度的设置，能够更好的模拟scr脱硝工艺中催化剂运行中受到的蒸汽吹灰时的冲击过程，可以使得测试效果更好。
42.在一些实施例中，催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置包括蒸汽发生器(图中未示出)和软管(图中未示出)，第二件32包括硬管，喷嘴2设于硬管，软管设于硬管和蒸汽发生器之间，以适于连通硬管和蒸汽发生器。
43.具体地，第二件32中的上水平段323可以为硬管，蒸汽发生器可以包括有加热系统，蒸汽发生器产生的蒸汽可以依次通过软管、硬管以及喷嘴2喷出。
44.可以理解的是，在其他一些实施例中，也可以将第二件32中的上水平段323和竖直段322设为硬管。
45.下面描述本发明实施例的催化剂抗蒸汽冲击强度的表征方法。
46.本发明实施例的基于上述催化剂抗蒸汽冲击强度表征装置的表征方法，包括以下步骤：
47.s1：选取催化剂样品，并截取多个相同规格的测试块5。
48.具体地，在选择好待测试的样品后，可以在样品的迎风面截取多个尺寸一致的测试块5，这里以5个测试块5为例，测试块5的规格可以为10毫米*10毫米*10毫米。
49.可以理解的是，在其他一些实施例中，也可以选择截取4个、6个等其他数量的测试块5。
50.s2：对多个测试块5第一次烘干并分别称重，其重量分别记为m1，m2～mn。
51.具体地，可以将步骤s1中截取的5个测试块5置于烘箱中，然后可以控制烘箱加热至100度并持续烘干2小时，第一次烘干结束后取出测试块5并分别进行称重，分别将5个测试块5的重量记为m1，m2，m3，m4和m5。
52.s3：将多个第一次烘干后的测试块5置于传送带11上，利用喷嘴2对多个测试块5进行蒸汽喷射。
53.具体地，可以将步骤s2中称重后的5个测试块5沿左右方向间隔放置于传送带11上，其中最右侧的测试块5可以位于处在初始角度的喷嘴2的正下方，同时控制驱动电机和蒸汽发生器运转，在传送带11驱动测试块5进行往复移动的同时，喷嘴2可以在往复摆动的情况下对测试块5进行多角度的蒸汽喷射，该过程可以持续8小时，其中样品的移动速度可以为0.1米每秒，喷嘴2的孔径可以设置为4毫米，喷嘴2喷射的蒸汽速度可以在35米每秒至40米每秒之间，喷射的蒸汽压力可以在1.2兆帕至1.5兆帕之间，喷射的蒸汽温度可以在350度至380度之间，以使可以更好的模拟scr脱硝工艺中催化剂运行中受到的蒸汽冲击过程。
54.s4：对喷射过蒸汽的多个测试块5进行第二次烘干并称重，其重量分别记为m
a1
，m
a2
～m
an
。
55.具体地，在蒸汽喷射结束后，从传送带11上取下5个测试块5并再次置于烘箱中，然
后可以控制烘箱加热至100度并持续烘干2小时，第二次烘干结束后取出测试块5并再次承重，此时可以分别将5个测试块5的重量记为m
a1
，m
a2
，m
a3
，m
a4
和m
a5
。
56.s5：计算抗蒸汽冲击强度，定义抗蒸汽冲击强度公式：其中i＝1，2，～n。
57.具体地，可以通过对比蒸汽冲击前后的测试块5的重量进行催化剂的抗冲击强度的判断，以5个测试块5为例，按照公式：
58.进行计算得出p值，其中，p值越小，即可以表明该催化剂的抗冲击能力越强，p值越大，可以表明该催化剂的抗冲击能力越差。
59.下面以a电厂和b电厂的催化剂样品按照上述表征方法进行试验：
60.取a电厂的催化剂样品截取5个测试块5，烘干后称重，m1＝201.23g，m2＝200.54g，m3＝199.78g，m4＝200.61g，m5＝201.23g，按照上述方法进行蒸汽喷射并再次烘干后称重，m
a1
＝200.11g，m
a2
＝199.20g，m
a3
＝199.03g，m
a4
＝199.29g，m
a5
＝200.38g，代入公式计算可得：pa＝0.536％。
61.取b电厂的催化剂样品截取5个测试块5，烘干后称重，m1＝200.89g，m2＝201.33g，m3＝199.20g，m4＝201.37g，m5＝200.15g，按照上述方法进行蒸汽喷射并再次烘干后称重，m
a1
＝199.21g，m
a2
＝198.11g，m
a3
＝198.33g，m
a4
＝200.31g，m
a5
＝199.54g，代入公式计算可得：pa＝0.742％。
62.对比a电厂和b电厂的测试结果，可知a电厂的催化剂抗蒸汽吹灰能力更强。按照此种方法进行更多数据的收集，可以形成对应评估催化剂抗蒸汽吹损能力数据库，并可以完善催化剂机械强度评价体系。
63.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
64.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。
65.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
66.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以
是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
67.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
68.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。