烟气脱硝催化剂的性能评价装置的制作方法

1.本发明涉及烟气除尘脱硝催化技术领域，尤其涉及一种烟气脱硝催化剂的性能评价装置。


背景技术：

2.面对日益严峻的大气污染形势，国家提出了更为严格的超低排放标准。选择性催化还原法(scr)烟气脱硝具有高脱硝效率和无二次污染等优势，广泛应用于电力、钢铁和水泥行业等各种工业炉窑，以达到烟气超低排放标准。催化剂是scr脱硝工艺的核心，目前市场上的催化剂厂家繁多，且催化剂的应用布置也分为高温高尘、高温中尘、中温中尘、中低温低尘等多种布置形式，不同厂家的催化剂成分具有一定的差异，不同使用工况所使用的催化剂的种类也不同，因此快速筛选适应特定工况条件的催化剂至关重要。
3.目前，国内脱硝催化剂的试验装置根据烟气来源分为模拟烟气用催化剂评价装置和实际真实烟气用催化剂评价装置。采用模拟烟气进行催化剂活性评价测试时存在模拟烟气与实际工况烟气组成差异较大、工况条件温度压力波动较大、粉尘情况难模拟等难题，使得模拟烟气条件下催化剂性能评价结果与实际工况烟气条件下结果差异较大，导致无法根据实际工况对脱硝催化剂的种类进行准确筛选。
4.而实际真实烟气用催化剂评价装置，在试验过程中，对生产具有一定的影响，且对烟气温度的调控灵敏度差，不能准确反映不同温度段脱硝催化剂的实时脱硝情况，导致无法根据实际工况对脱硝催化剂的种类进行准确筛选。


技术实现要素：

5.本发明提供一种烟气脱硝催化剂的性能评价装置，用以解决现有的脱硝催化剂的性能试验装置在进行试验过程中，不能准确反映不同温度段脱硝催化剂对于实际烟气的脱硝情况，导致无法对脱硝催化剂的种类进行准确筛选的问题。
6.本发明提供一种烟气脱硝催化剂的性能评价装置，包括：检测系统以及依次连通的除尘系统、烟气预热系统、混合系统、反应系统及引风系统；所述除尘系统的进口端用于与烟道连通；所述引风系统的出风口用于与所述烟道连通；所述反应系统设置有反应腔，所述反应腔用于放置脱硝催化剂；所述检测系统与所述反应系统连通，所述检测系统用于检测烟气中的目标成分的浓度；其中，所述烟气预热系统能够根据预设测试参数对烟气进行温度调节，所述引风系统能够根据所述预设测试参数对烟气进行定量引入。
7.根据本发明提供的一种烟气脱硝催化剂的性能评价装置，所述检测系统包括第一检测器和第二检测器，所述第一检测器设于所述混合系统和所述反应系统之间，所述第二检测器设于所述反应系统和所述引风系统之间。
8.根据本发明提供的一种烟气脱硝催化剂的性能评价装置，所述混合系统包括：混合器和氨气喷射系统；所述混合器分别与所述烟气预热系统的出口端、所述氨气喷射系统的出口端、所述反应系统的进口端连通；其中，所述混合器用于混合氨气和烟气。
9.根据本发明提供的一种烟气脱硝催化剂的性能评价装置，所述氨气喷射系统包括氨气储存装置、流量检测仪和气体喷头；所述氨气储存装置与所述气体喷头连通，所述气体喷头用于向所述混合器内喷射氨气，所述流量检测仪用于检测所述氨气储存装置喷射的氨气的流量。
10.根据本发明提供的一种烟气脱硝催化剂的性能评价装置，所述烟气预热系统的加热温度为100～400℃。
11.根据本发明提供的一种烟气脱硝催化剂的性能评价装置，所述引风系统的引风量为50～500m3/h。
12.根据本发明提供的一种烟气脱硝催化剂的性能评价装置，所述反应腔的容积为30～40cm3。
13.根据本发明提供的一种烟气脱硝催化剂的性能评价装置，所述除尘系统包括除尘器；所述除尘器的进口端用于与所述烟道连通，出口端与所述烟气预热系统的进口端连通；所述除尘器包括除尘布袋，所述除尘布袋为金属布袋。
14.根据本发明提供的一种烟气脱硝催化剂的性能评价装置，所述除尘系统还包括清灰装置，所述清灰装置用于对所述除尘器进行除尘。
15.根据本发明提供的一种烟气脱硝催化剂的性能评价装置，还包括控制系统；所述控制系统分别与所述检测系统、所述烟气预热系统、所述混合系统及所述引风系统连接。
16.本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置，通过设置烟气预热系统和引风系统，在第一方面，引风系统可以直接从工业炉窑的烟道中按照预设测试参数引出所需烟气的风量，烟气预热系统可以按照预设测试参数将烟气温度调节至所需温度，从而可以根据催化剂的体积相适配的引入定量的烟气量，实现准确评价高温型、中温型和低温型等不同温度段下脱硝催化剂的脱硝情况，以便对脱硝催化剂的种类进行筛选；在第二方面，通过设置检测系统，可以实时检测检测烟气中的目标成分的浓度，获取脱硝催化剂的脱硝情况的时间曲线，从而对脱硝催化剂的种类进行筛选提供进一步理论支持；在第三方面，本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置中所用烟气来自烟道，所产生的尾气被送回烟道，在测试过程中对生产的影响较小，且不排放有害气体，经济环保。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。
18.图1是本发明的一些实施例提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置应用的工艺流程示意图。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
20.下面结合图1描述本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置。
21.本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置，可应用于多种应用场景的脱硝烟气中，如建材、钢铁、有色和化工等行业的工业炉窑烟气。
22.例如，本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置适用于烟气中no
x
的浓度为100～1000mg/nm3，so2的浓度为50～500mg/nm3，颗粒物的浓度为10mg～100g/nm3。
23.可以理解的是，本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置适用但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
24.如图1所示，本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置，包括：检测系统以及依次连通的除尘系统、烟气预热系统、混合系统、反应系统及引风系统。
25.除尘系统的进口端用于与烟道连通；引风系统的出风口用于与烟道连通；反应系统设置有反应腔，反应腔用于放置脱硝催化剂；检测系统与反应系统连通，检测系统用于检测烟气中的目标成分的浓度。
26.其中，烟气预热系统能够根据预设测试参数对烟气进行加热或冷却，引风系统能够根据预设测试参数对烟气进行定量引入。
27.其中，目标成分包括：氮氧化物、氨气、氧气和二氧化硫等。
28.其中，反应腔放置脱硝催化剂的体积和数量可以根据实际需求进行设置。
29.例如，反应腔可以放置整体脱硝催化剂，如单根脱硝催化剂或多根脱硝催化剂，也可以放置部分脱硝催化剂，如二分之一根脱硝催化剂或三分之一根脱硝催化剂。
30.在本实施例中，引风系统从工业炉窑的烟道中引出烟气进入烟气预热系统中，烟气预热系统对烟气进行加热或冷却，当烟气温度达到所需温度后将烟气送入混合系统，氨气和烟气在混合系统内混匀，混合气体进入反应系统内进行脱硝反应，流经反应系统的烟气通过检测系统检测，检测系统检测烟气中的目标成分的浓度，以显示脱硝催化剂的脱硝情况，脱硝处理后的尾气返回至工业炉窑的烟道中。
31.本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置，通过设置烟气预热系统和引风系统，在第一方面，引风系统可以直接从工业炉窑的烟道中按照预设测试参数引出所需烟气的风量，烟气预热系统可以按照预设测试参数将烟气温度调节至所需温度，从而可以根据催化剂的体积相适配的引入定量的烟气量，实现准确评价高温型、中温型和低温型等不同温度段下脱硝催化剂的脱硝情况，以便对脱硝催化剂的种类进行筛选；在第二方面，通过设置检测系统，可以实时检测检测烟气中的目标成分的浓度，获取脱硝催化剂的脱硝情况的时间曲线，从而对脱硝催化剂的种类进行筛选提供进一步理论支持；在第三方面，本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置中所用烟气来自烟道，所产生的尾气被送回烟道，在测试过程中对生产的影响较小，且不排放有害气体，经济环保。
32.其中，除尘系统用于对烟气中的粉尘进行过滤，经过除尘系统过滤后的烟气被送入烟气预热系统中进行温度调节，避免由于烟气中的粉尘在脱硝催化剂的表面沉积造成的脱硝催化剂的反应面积减小，对脱硝催化剂的脱硝效果产生影响，进一步保证评价结果的准确性。
33.其中，预设测试参数为试验参数，包括烟气加热温度，根据脱硝催化剂的体积设定的引入烟气量、烟气通入时间等。
34.进一步的，检测系统包括第一检测器和第二检测器，第一检测器设于混合系统和反应系统之间，第二检测器设于反应系统和引风系统之间。
35.其中，第一检测器用于检测烟气进入反应系统前的氮氧化物、氨气、氧气和二氧化硫等目标成分的浓度，第二检测器用于检测烟气从反应系统排出后的目标成分的浓度，第一检测器和第二检测器的检测数值进行对比，以反应脱硝催化剂对烟气的脱硝情况。
36.其中，第一检测器和第二检测器可以为本领域所公知的烟气分析仪或氨气分析仪。
37.进一步的，混合系统包括：混合器和氨气喷射系统；混合器分别与烟气预热系统的出口端、氨气喷射系统的出口端、反应系统的进口端连通。
38.其中，混合器内设有混合腔，混合腔用于混合氨气和烟气。
39.其中，氨气喷射系统包括氨气储存装置、流量检测仪和气体喷头；氨气储存装置与气体喷头连通，气体喷头用于向混合器内喷射氨气，流量检测仪用于检测氨气储存装置喷射的氨气的流量。
40.其中，氨气储存装置用于储存氨气，例如氨气储存装置可以为储存氨气的钢瓶。
41.在一些实施例中，氨气储存装置为20％氨气钢瓶气。
42.进一步的，烟气预热系统的加热温度为100～400℃，例如100℃、120℃、200℃、280℃、320℃或400℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
43.在一些实施例中，烟气预热系统包括电加热器，例如管道加热器，管道加热器的发热体为管状电热元件，管状电热元件具有热效率高，机械强度好，耐腐、耐磨等特点。
44.其中，电加热器包括数显温度调节仪、可控硅调压模块和测温元件组成的测量、调节、控制回路。
45.在电加热过程中，测温元件将烟气的管道加热器的出口温度以电信号的形式送至数显温度调节仪进行放大，从而测量出管道加热器的出口温度值，数显温度调节仪同时输出信号到可控硅调压模块的输入端，可控硅调压模块控制管道加热器的加热或冷却温度，使管道加热器具有良好的控制精度和调节特性。
46.本实施例采用管道加热器，体积小，有利于缩小整机体积。
47.进一步的，烟气脱硝催化剂的性能评价装置的引风系统的引风量为50～500m3/h。
48.根据所需烟气风量，引风系统可控制引入的烟气量为50m3/h、100m3/h、150m3/h、200m3/h、300m3/h或450m3/h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
49.在一些实施例中，引风系统包括高压引风机，用于对烟道中的烟气进行抽取。
50.在实际使用中，由于现场烟道环境为负压，约为-200～-5000pa，本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置采用高压引风机，其风机压头可达到-20000pa，足够克服烟道环境的负压。
51.在一些实施例中，设定反应腔的容积为30～40cm3，例如30cm3、35cm3或40cm3，反应腔内可容纳小于反应腔的容积的脱硝催化剂，例如可容纳的体积量为10cm3、20cm3、30cm3或40cm3。
52.在一些实施例中，反应系统可以由不锈钢外壳体、内部不锈钢反应腔和保温材料
等组成，不锈钢反应腔的内部可以装填不同形状和尺寸的催化剂材料，如蜂窝状和柱状催化剂等。
53.在一些实施例中，反应腔可装填脱硝催化剂的体积为10～30cm3，例如反应腔容积可以为15cm3、20cm3、25cm3、30cm3等。
54.在一些实施例中，脱硝催化剂的尺寸可以为150mm*150mm*(800～1300mm)，例如150mm*150mm*800mm、150mm*150mm*1000mm、150mm*150mm*1300mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
55.相关技术中，依据测试催化剂样品的尺寸，实际工况烟气脱硝性能评价装置可以分为微型反应器催化剂性能评价装置、中型反应器催化剂性能评价装置和全尺寸反应器催化剂性能评价装置。
56.微型反应器催化剂性能评价装置的测试样品的截面通常为(30-50mm)*(30～50mm)，长度为50～300mm，烟气最大量为10标准立方/小时；中型反应器催化剂性能评价装置可以实现1根催化剂标准单体的反应性能，催化剂单体截面为150mm*150mm，长度为800～1300mm，测试烟气量为50～200标准立方/小时；全尺寸反应器催化剂性能评价装置可以测试一个催化剂标准模块含72根标准单体催化剂，烟气量通常在10000标准立方/小时，可以较好的反映催化剂的脱硝性能，但是该设备投资高、占地大、催化剂更换过程复杂、测试温度调控复杂。
57.微型反应器催化剂性能评价装置需要将催化剂的形状及体积制成特定尺寸，才能满足装置要求，步骤繁琐，不适用于多种场合。
58.全尺寸反应器催化剂性能评价装置的投资相对较大，需要一厂一建，并且对生产具有一定的影响。
59.本发明的性能评价装置属于中型反应器，通过设置容积为30～40cm3反应腔，可以放置标准的单根脱硝催化剂或二分之一根脱硝催化剂，即本发明可以将市面已有的脱硝催化剂放置于反应腔内，也可以将脱硝催化剂进行简单分段后放入反应腔内，无需进行复杂加工即可对脱硝催化剂进行性能评价。
60.在本实施例中，通过设定中型的反应腔，一方面相对于微型反应器而言，本发明可以直接对市面已有的脱硝催化剂进行不同温度段的性能评价，简单方面；另一方面相对于全尺寸反应器而言，可以减少引入的烟气量、减少放入的脱硝催化剂的数量，实现小体积脱硝催化剂的性能快速评价。
61.在一些实施例中，本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置，可以对单体的脱硝催化剂进行脱硝性能评价，评价装置中的其余设备可以相匹配的进行体积缩小，例如除尘器可以为微型除尘器，微型除尘器的尺寸可以为1900mm*1700mm*1100mm，反应系统的尺寸可以为1500mm*1200mm*700mm，控制系统的尺寸可以为1700mm*700mm*500mm。
62.在本实施例中，通过设置小容积反应腔，放置小体积的脱硝催化剂，并根据脱硝催化剂的体积引入不同的烟气风量，对脱硝催化剂进行烟气脱硝性能检测，小体积小进风量相对于大体积大进风量而言，能够缩短烟气与脱硝催化剂反应时间，达到快速评价脱硝催化剂在不同温度段的烟气脱硝性能的效果。
63.同时，小体积脱硝催化剂的烟气脱硝性能的评价，可以相应的缩小烟气预热系统、混合系统及引风系统的体积，从而同一套设备可移动至不同场地进行对烟气的脱硝催化剂
进行评价和筛选，无需一厂一建，降低投入成本，且具有灵活、便捷和快速评价适应于不同行业应用的脱硝催化剂性能的优势。
64.进一步的，本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置的除尘系统包括除尘器；除尘器的进口端用于与烟道连通，除尘器的出口端与烟气预热系统的进口端连通。
65.其中，除尘器包括过滤布袋，过滤布袋包括金属布袋，金属布袋可以承受较高的烟气温度，以适应不同温度的烟道出烟口，提高使用工况。
66.其中，金属布袋为金属纤维利用特殊工艺制备而成的过滤材，具有耐高温，过滤效果好等特点。
67.在一些实施例中，金属布袋可以适应烟道出烟口的温度范围为80～420℃。
68.在本实施例中，金属布袋用于对烟气中的粉尘进行过滤，经过金属布袋过滤后的烟气被送入烟气预热系统中进行温度调节，避免烟气中的粉尘影响脱硝催化剂的脱销情况的检测，保证评价结果的准确性。
69.在本实施例中，除尘器具有自动、手动吹扫功能，可以循环使用，降低成本。
70.进一步的，除尘系统包括清灰装置，清灰装置用于对除尘器进行清灰。
71.其中，清灰装置可采用喷、吹等方式对除尘器进行不定期清灰除尘。
72.在一些实施例中，清灰装置采用低压力、短脉冲的喷吹技术，实现低消耗喷吹，节能环保。
73.在一些实施例中，除尘器包括保温外壳，保温外壳采用纤维保温棉隔热，坚固机壳，使用安全可靠，可长期保持高温工作。
74.进一步的，本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置，还包括控制系统；控制系统分别与检测系统、烟气预热系统、混合系统及引风系统连接。
75.具体的，控制系统与烟气预热系统连接，用于控制烟气预热系统将烟气调节至所需温度；控制系统与控制混合系统连接，用于控制氨气喷射系统中喷射的氨气流量，控制系统与引风系统连接，用于控制引风系统引入的烟气风量，控制系统与检测系统连接，用于获取检测系统检测的烟气中的氮氧化物等目标成分的浓度。
76.其中，控制系统包括人机界面、plc控制器、数据采集模块，人机界面用于显示数据采集模块采集的数据信息，并接受用户的输入设置；plc控制器用于按照用户的设置控制烟气预热系统、混合系统及引风系统工作。
77.以下为本发明典型但非限制性实施例。
78.实施例1。
79.在一条3000吨熟料/天的水泥生产线窑尾布袋收尘后，由引风系统引出100nm3/h的烟气，烟气出口温度为90～130℃，烟气中的no
x
的浓度为200mg/nm3，so2的浓度为30mg/nm3，颗粒物的浓度为10mg/nm3。
80.所用脱硝催化剂为商用钒钨钛催化剂。
81.引出的烟气首先经过除尘器进行除尘，除尘后烟气经过烟气预热系统使烟气温度分别保持在180℃和280℃，同时在氨气喷射系统中，通过调控流量控制氨气浓度在200mg/nm3，除尘后的烟气和喷入的氨气进入混合器中混匀，混合气体然后经第一检测器检测后，进入反应系统中进行脱硝反应，反应腔的出口连接第二检测器，反应后的烟气返回再返回至水泥窑的烟道中，温度及烟气流量在控制系统的人机面板上显示，操作人员通过对人机
面板输入对温度及烟气流量进行控制。
82.本实施例中，净化后的烟气中在180℃条件下no
x
浓度降至85mg/nm3，在280℃条件下no
x
浓度降至35mg/nm3，实现了在水泥行业脱硝催化剂应用中，高效筛选和验证催化剂在不同温度段的脱硝能力。
83.实施例2。
84.在钢铁行业焦炉烟气烟囱后，由高压引风机引出60nm3/h的烟气，烟气出口温度为140～180℃，其中no
x
的浓度为600mg/nm3，so2的浓度为20mg/nm3，颗粒物的浓度为15mg/nm3。
85.所用催化剂为商用钒钨钛催化剂。
86.引出的烟气首先经过微型除尘器除尘，除尘后烟气经过烟气预热系统使烟气温度分别保持在180℃和280℃，同时在氨气喷射系统中，通过调控流量控制氨气浓度在600mg/nm3，除尘后烟气和喷入的氨气进入混合器中混匀，混合气体然后经第一检测器检测后，进入反应系统中进行脱硝反应，反应腔的出口连接第二检测器，反应后的烟气返回再返回至水泥窑的烟道中，温度及烟气流量在控制系统的人机面板上显示，操作人员通过对人机面板输入对温度及烟气流量进行控制。
87.本实施例中，净化后的烟气中在180℃条件下no
x
浓度降至75mg/nm3，在280℃条件下no
x
浓度降至45mg/nm3，实现了脱硝催化剂在焦炉烟气中的应用，高效筛选和验证催化剂在不同温度段的脱硝能力。
88.本发明提供的烟气脱硝催化剂的性能评价装置，在第一方面，可以评价高温型、中温型和低温型等不同温度段下脱硝催化剂对实际烟气的脱硝情况，以便根据实际工况对脱硝催化剂的种类进行筛选；在第二方面，在测试过程中不排放有害气体，经济环保；在第三方面，整机体积小，可采用较小烟气风量对小体积的脱硝催化剂进行脱硝性能检测，缩短评价时间，且投资少、占地小，可以实现灵活、便捷地快速移动，适应不同工况。
89.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。