一种氮气和氧气发生装置和火电厂催化剂反应性能检测装置的制作方法

本发明涉及scr烟气脱硝技术领域，尤其涉及一种氮气和氧气发生装置和火电厂催化剂反应性能检测装置。

背景技术：

目前火电厂实现nox超低排放的重要技术手段是采用选择性催化还原法(scr)脱硝技术。scr烟气脱硝催化剂在催化nh3还原nox时，催化剂还会导致一系列副反应的发生，包括使so2氧化为so3，hg⁰氧化为hg²⁺。催化剂是scr烟气脱硝技术的核心，催化剂的性能是影响scr脱硝效率的主要因素。因此，在脱硝催化剂应用之前，需对scr催化剂的反应性能进行准确测试，包括催化剂的脱硝效率、汞单质氧化性和二氧化硫氧化性等。而进行上述性能测试实验时，需购买氮气瓶、氧气瓶、二氧化硫瓶等来提供纯氮气、纯氧气和纯二氧化硫等气体来模拟烟气。在进行催化剂反应性能测试时，由于氮气、氧气等烟气消耗量较大，通过购买氮气和氧气会使得试验成本较高。

技术实现要素：

本发明提供了一种氮气和氧气发生装置和火电厂催化剂反应性能检测装置，解决了scr脱硝催化剂反应性能测试中，需购买氮气和氧气，使得试验成本较高的问题。

其具体技术方案如下：

本发明提供了一种氮气和氧气发生装置，包括：空气收集单元、吸附塔、氧气控制单元和储气罐；

所述吸附塔中设置有碳分子筛；

所述空气收集单元与所述吸附塔的进气端通过依次设置的第一单向阀和第一开关阀连通；

所述吸附塔的出气端通过第二开关阀与所述储气罐连通，且所述氧气控制单元设置在所述吸附塔的出气端与所述第二开关阀之间；

所述氧气控制单元包括：排气管和流量调节阀；

所述排气管的进气端通过所述流量调节阀与所述吸附塔的出气端连通，所述排气管的出气端与大气连通。

优选地，所述吸附塔包括：并联设置的第一吸附塔和第二吸附塔。

优选地，所述第一吸附塔的进气端与所述第二吸附塔的进气端之间通过并联设置的第三开关阀和第四开关阀连通；

所述第三开关阀包括串联设置的开关阀a和开关阀b，所述第四开关阀包括串联设置的开关阀c和开关阀d；

所述第一开关阀的出气端与所述开关阀c与所述开关阀d连通；

所述开关阀a与所述开关阀b之间设置有排气口。

优选地，所述第一吸附塔的出气端与所述第二吸附塔的出气端之间通过并联设置的第五开关阀和第六开关阀连通；

所述第五开关阀包括串联设置的开关阀e和开关阀f，所述第六开关阀包括串联设置的开关阀g和开关阀h；

所述排气管的进气端、所述第二开关阀的进气端均与所述开关阀e和所述开关阀f连通。

优选地，所述空气收集单元包括：依次连通的空压机、第一过滤器、冷干机、第二过滤器、除油器和空气缓冲罐；

所述空气缓冲罐设置在所述第一单向阀的进气端。

本发明还提供了上述氮气和氧气发生装置生成氮气和氧气的方法，其特征在于，包括以下步骤：

空气收集单元收集空气，依次打开第一单向阀和第一开关阀使得空气进入吸附塔，同时打开第二开关阀，并调节流量调节阀控制所述空气进入所述吸附塔的流量，使得所述吸附塔生成的氮气和氧气从出气端进入储气罐。

本发明还提供了一种火电厂催化剂反应性能检测的装置，其特征在于，包括依次连通的烟气发生单元、流量测定控制单元、温度控制单元、多级烟气混合单元和催化反应测试单元；

所述烟气发生单元包括：权利要求上述氮气和氧气发生装置。

优选地，所述烟气发生单元还包括：汞发生装置、no气瓶、so2气瓶、nh3气瓶和水蒸汽生成器。

优选地，所述多级烟气混合单元包括至少两个依次连接的混合单元；

所述混合单元包括：导流板、第一固定框和第二固定框，所述导流板固定在第一固定框和第二固定框之间；

所述导流板呈波浪形，多个所述导流板并排交错设置，使得相邻所述导流板的波峰与波谷连接。

优选地，所述汞发生装置包括水浴装置和置于水浴装置中的u型管，所述u型管内置汞试剂。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种氮气和氧气发生装置，该装置中，流量调节阀关闭时，吸附塔内的分子筛分离氧气，可以得到纯氮气。打开流量调节阀，通过调节流量调节阀的开度来调节氮气和氧气的浓度，得到所需氮气和氧气的浓度。该装置可以直接替代购买的氮气和氧气，减少了催化剂活性测试的试验成本，而且减少了纯氮气和纯氧气的混合步骤，操作方便快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种氮气和氧气发生装置的示意图；

图2为本发明实施例提供的多级烟气混合单元的主视图；

图3为图2中a-a的剖面图；

图4为本发明实施例提供的火电厂催化剂反应性能检测的装置的示意图；

其中，图示说明如下：

1、空压机；2、第一过滤器；3、冷干机；4、过滤器a；5、过滤器b；6、除油器；7、空气缓冲罐；8、第一吸附塔；9、第二吸附塔；10、第一单向阀；11、第二单向阀；13、第一开关阀；14、第二开关阀；15、开关阀a；16、开关阀b；17、开关阀c；18、开关阀d；19、开关阀e；20、开关阀f；21、开关阀g；22、开关阀h；23、储气罐；24、氧气控制单元；25、导流板；26、第一固定框；27、第二固定框。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图，本发明实施例提供的一种氮气和氧气发生装置的示意图。

本发明提供了一种氮气和氧气发生装置，包括：空气收集单元、吸附塔、氧气控制单元24和储气罐23。

本发明实施例中，空气收集单元用于收集空气；吸附塔中设置有碳分子筛，用于除去空气中的氧气，获得一定纯度的氮气；氧气控制单元24用于控制吸附塔中空气的流量，从而控制了吸附塔生成氮气和氧气的比例；储气罐23用于储存吸附塔生成的氮气和氧气。

空气收集单元与吸附塔的进气端通过依次设置的第一单向阀10和第一开关阀13连通。

吸附塔的出气端通过第二开关阀14与储气罐23连通，且氧气控制单元24设置在吸附塔的出气端与第二开关阀14之间。

氧气控制单元24包括排气管和流量调节阀。排气管的进气端通过流量调节阀与吸附塔的出气端连通，排气管的出气端与大气连通。

本发明实施例中，流量调节阀关闭时，吸附塔可生成纯氮气，流量调节阀打开，吸附塔内的部分气体从排气管中流出，随着流量调节阀打开的角度越大，单位时间内吸附塔内的气体增多，由于单位时间内分子筛分离氧气的量是一定的，所以吸附塔生成的氧气的含量随之增大，氮气含量随之减小。

本发明实施例中，氧气控制单元24还包括氧量测定装置，氧量测定装置设置在排气管内，通过检测排气管内气体的氧含量来灵活调节流量调节阀的开度。氧量测定装置具体为氧量计，可市购。

本发明实施例提供的氮气和氧气发生装置可以通过控制氧气控制单元24调节吸附塔生成氧气和氮气的浓度，得到所需氧气和氮气的含量，相较于直接购买氮气和氧气或只能制氮气的制氮装置可明显减少试验成本。

进一步地，为了加快氮气和氧气的生成，本发明实施例中吸附塔包括：并联设置的第一吸附塔8和第二吸附塔9，两个吸附塔可以同时进行工作，也可以相互切换工作。

进一步地，两个吸附塔切换工作时，第一吸附塔8的进气端与第二吸附塔9的进气端之间通过并联设置的第三开关阀和第四开关阀连通；第三开关阀包括串联设置的开关阀a15和开关阀b16，第四开关阀包括串联设置的开关阀c17和开关阀d18；第一开关阀13的出气端与开关阀c17与开关阀d18连通；开关阀a15与开关阀b16之间设置有排气口。

本发明实施例中，第一吸附塔8工作时，打开开关阀c17，关闭开关阀a15、开关阀b16、开关阀d18，气体进入第一吸附塔8。第二吸附塔9工作时采用相同的方法。第一吸附塔8和第二吸附塔9工作结束后，可以分别打开开关阀a15和开关阀b16，放空第一吸附塔8和第二吸附塔9中的气体。

进一步地，为了防止第一吸附塔8工作时，第一吸附塔8内的气体进入第二吸附塔9中，本发明实施例中，第一吸附塔8的出气端与第二吸附塔9的出气端之间通过并联设置的第五开关阀和第六开关阀连通；第五开关阀包括串联设置的开关阀e19和开关阀f20，第六开关阀包括串联设置的开关阀g21和开关阀h22；排气管的进气端、第二开关阀14的进气端均与开关阀e19和开关阀f20连通。

本发明实施例中，第一吸附塔8工作时，打开开关阀c17和开关阀b16，关闭开关阀a15和开关阀d18，打开开关阀e19，关闭开关阀f20、开关阀g21和开关阀h22，气体进入第一吸附塔8，第二吸附塔9中已吸附的气体通过排气口放空。第一吸附塔8完成吸附后，采用相同的方法切换至第二吸附塔9进行吸附，第一吸附塔8放空气体。

进一步地，空气收集单元包括：依次连通的空压机1、第一过滤器2、冷干机3、第二过滤器、除油器6和空气缓冲罐7，空气缓冲罐7设置在第一单向阀10的进气端。

本发明实施例中，空气进入空压机1中进行压缩，然后通过第一过滤器2过滤掉颗粒物质，通过冷干机3降低压缩空气的温度，再经第二过滤器进一步对颗粒物质进行过滤后，除去压缩空气的油类物质，最后进入空气缓冲罐7。

本发明实施例中，第二过滤器优选包括串联设置的过滤器a4和过滤器b5，两个过滤器的设置进一步纯化了空气。

本发明还提供了一种利用上述氮气和氧气发生装置生成氮气和氧气的方法的具体实施例。

本发明实施例中，上述生成氮气和氧气的方法包括以下步骤：

空气收集单元收集空气，依次打开第一单向阀10和第一开关阀13使得空气进入吸附塔，同时打开第二开关阀14，并调节流量调节阀控制空气进入吸附塔的流量，使得吸附塔生成的氮气和氧气从出气端进入储气罐23。

更进一步地，上述方法具体为：空气依次经过空压机1、第一过滤器2、冷干机3、第二过滤器、除油器6对空气进行压缩并除湿除油后进行入空气缓冲罐7，然后打开第一单向阀10和第一开关阀13，打开开关阀c17和开关阀b16，关闭开关阀a15和开关阀d18，打开开关阀e19，关闭开关阀f20、开关阀g21和开关阀h22，打开第二开关阀14，调节流量控制阀，气体进入第一吸附塔8后，从第一吸附塔8的出口端出来的气体一部分通过排气管排出，另一部分通过第二开关阀14进入储气罐23中。

本发明还提供了一种火电厂催化剂反应性能检测的装置的具体实施例。请参阅图4，本发明实施例提供的火电厂催化剂反应性能检测的装置的示意图。

本发明实施例中，火电厂催化剂反应性能检测的装置包括依次连通的烟气发生单元、流量测定控制单元、温度控制单元、多级烟气混合单元和催化反应测试单元；

烟气发生单元包括：上述实施例中的氮气和氧气发生装置。

本发明实施例中，流量测定控制单元用来控制烟气发生单元中各类烟气进入温度控制单元的流量。流量测定控制单元包括质量流量计和调节阀。

温度控制单元用来控制混合烟气的温度。温度调节单元包括数字显示调节仪和可控硅电压调整器，以加热烟气至所需温度。

多级烟气混合单元用来充分混合各种烟气，催化反应测试单元用来测试催化剂的反应性能。多级烟气混合单元的出气端与催化反应测试单元法兰连接。

催化反应测试单元包括烟气主管道、4个催化剂反应器、温度传感器和阀门。4个催化剂反应器分为两组，每组2个反应器串联布置，两组之间并联布置。每个反应器的进、出口均有阀门和相应烟气管道。烟气经扩散混合单元后首先进入烟气主管道，再通过相应阀门的开、关，可实现进入任意一组催化剂反应器。在催化剂反应器的进、出口布置有取样孔，利用测量设备可分别测量各烟气成分进、出口的含量，从而计算出催化剂的各项反应性能。

本发明实施例中，氮气和氧气发生装置通过第二单向阀11与流量测定控制单元连通。

本发明实施例中，流量测定控制单元、温度控制单元和催化反应测试单元中各结构的设置和连接方式均为现有技术，此处不做赘述。

进一步地，烟气发生单元还包括：汞发生装置、no气瓶、so2气瓶、nh3气瓶和水蒸汽生成器。

本发明实施例中，汞发生装置、no气瓶、so2气瓶、nh3气瓶和水蒸汽生成器各自连接一个质量流量计和调节阀用来控制不同烟气的流量，从而配置出所需的烟气成分。配制好的烟气全部进入温度控制单元。

进一步地，汞发生装置包括水浴装置和置于水浴装置中的u型管，u型管内置汞试剂，加热后产生汞蒸汽。

进一步地，请参阅图2，本发明实施例提供的多级烟气混合单元的主视图。

请参阅图3，多级烟气混合单元a处的剖面图。

为了更好的模拟出真实的scr烟气脱硝的环境，使多种烟气得到充分混合。本发明实施例多级烟气混合单元包括至少两个依次连接的混合单元；混合单元包括：导流板25、第一固定框26和第二固定框27，导流板25固定在第一固定框26和第二固定框27之间；导流板25呈波浪形，多个导流板25并排交错设置，使得相邻导流板25的波峰与波谷连接。

本发明实施例中，相邻导流板25的波峰与波谷的连接方式为焊接，导流板25与第一固定框26和第二固定框27的通过焊接固定。

本发明实施例中，混合单元的数量为三个，三个混合单元通过固定杆连接，具体地，固定杆的两端分别固定在第一个混合单元的第二固定框27的角与第二个混合单元的第一固定框26的角上，固定杆的数量与第一固定框26或第二固定框27的数量相同。

如图所示，第一固定框26与第二固定框27相同，且为矩形，多个固定杆平行设置。

本发明实施例中，烟气经过三级混合单元的湍流扩散，可使烟气各组分得到充分的混合，大幅提升测试的准确度。

进一步地，为了避免催化反应测试单元测试完的烟气污染环境，本发明实施例中，火电厂催化剂反应性能检测的装置还包括与催化反应测试单元的出气口连通的烟气净化装置，烟气净化装置内设置有活性炭，用于吸附有害物质。

进一步地，烟气净化装置的出水口还设置有引风机，可以加快烟气快速排入大气。

以上，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。