一种活性焦脱硫脱硝性能表征测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种活性焦脱硫脱硝性能表征测试装置，包括模拟气源系统(1)、模拟烟气自动配气系统(5)、加热反应炉模拟反应器系统、烟气监测及尾气处理系统以及计算机自动显示控制系统(7)。本实用新型操作简单、快速、便捷，对活性焦干法烟气净化用的活性焦(炭)产品的脱硫脱硝等性能指标进行快速、准确的表征。本实用新型减少试验评价过程中的人为因素的干扰，提高试验的工作效率。从本实用新型能及时了解和评估活性焦干法烟气净化技术运行前、运行中以及运行后的活性焦脱硫脱硝性能的变化特征，为活性焦干法烟气净化工程设计、运行提供技术数据支撑。
【专利说明】一种活性焦脱硫脱硝性能表征测试装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于大气污染控制【技术领域】，主要涉及用于燃煤电厂烟气、有色金属 冶炼尾气、烧结尾气及其他烟气中二氧化硫、氮氧化物、重金属和其它污染物的脱除过程中 的吸附、催化剂的脱硫脱硝性能评价测试装置。
【背景技术】
[0002] 活性焦干法脱硫脱硝技术近年来因为其集成、宽谱净化、不耗水、硫资源能回收综 合利用等特点在国内外发展很快。活性焦作为活性焦干法脱硫脱硝的吸附剂和催化剂在这 一工艺过程中起着关键作用。作为活性焦干法烟气净化的核心材料，其质量优劣直接关系 到活性焦干法烟气净化技术的设计、建造、运行及维护成本。因此采用何种装置，如何对其 质量进行表征与评判，特别是脱硫脱硝性能的评价与表征，则成为了活性焦干法烟气净化 技术的关键之一。
[0003] 众所周知，国内外烟气脱硫脱硝用活性焦产品技术内容和试验方法随其产品的开 发和对市场的应用同步进行，主要依托各活性焦干法脱硫脱硝装置厂家的要求而定。煤炭 科学研究总院根据其开发的活性焦干法烟气脱硫脱硝技术，制定了活性焦饱和硫容测试 方法，并形成了煤炭行业标准MT MT998-2006。该方法主要对脱硫用的活性焦/炭的饱和 硫容即活性焦/炭的一次硫酸增重量进行测试，没有客观、真实的表达出活性焦的脱硫性 能。专利号/专利号：200910113055. 2 -种用于烟气脱硝催化剂活性剂检测的方法和装 置。该专利主要用于SCR脱硝催化剂的活性评价，不适合与烟气净化活性焦的脱硫脱硝性 能进行表征与评价。专利号/专利号：201210001373. 1 -种用于烟气污染物吸附剂评价 的装置及其应用。该专利提供了一种方便快速地评价各种吸附剂对燃煤电站锅炉烟气污 染物去除效果的装置及其应用，特别是对燃煤烟气中汞的吸附评价，该装置为了保证吸附 剂有良好的吸附效果，采用了大量填充填料与吸附剂进行混装再进行吸附的办法，不能真 实模拟烟气净化商业化应用中活性焦作为吸附材料运行的真实状态，难以真正模拟工业化 应用状态，难以达到模拟评价效果。专利号/专利号：201020139307. 7模拟气体分析系统。 该专利提供了一种可通过试验对各种活性炭处理锅炉、热窑排出的烟气的效果进行检测， 提高试验的工作效率的模拟气体分析系统。但该专利存在系统结构复杂，操作难度大，试 验周期长，试验用料量大，测试成本高昂等缺点，难以普及，实用性不强。专利号/专利号： CN201310228085. 4 -种同时脱硫脱硝除汞装置。该专利目的在于提供一种稳定可靠、方便 实用的一种同时脱硫脱硝除汞装置。该专利采用离子体氧化-活性炭吸附联用以达到其对 污染物的净化效果，工艺技术路线相对复杂，技术相对不成熟，没有成熟的商业化应用，仅 能作为一种实验室条件下的模拟试验系统。
[0004] 同时，上述几种污染物评价及处理装置，大多采用人工测定方法，且对测量人员的 技术要求非常高，需要专业的技术人员才能实现。测试过程费时费力，效率不高，且测量重 复性难以保证，无法准确表征活性焦脱硫脱硝性能，为活性焦烟气净化技术在商业化应用 中提供相关的数据技术支持的要求。 实用新型内容
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种活性焦脱硫脱硝性能表征测试装置。
[0006] 为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：
[0007] -种活性焦脱硫脱硝性能表征测试装置，包括模拟气源系统1、模拟烟气自动配气 系统5、加热反应炉模拟反应器系统、烟气监测及尾气处理系统以及计算机自动显示控制系 统7,所述模拟气源系统1与模拟烟气自动配气系统5之间由管路连接，所述模拟烟气自动 配气系统5、加热反应炉模拟反应器系统和烟气监测及尾气处理系统，分别由管路与计算机 自动显示控制系统7连接，其中，所述模拟气源系统1包括气瓶组和蒸馏水储罐18 ;所述模 拟烟气自动配气系统5包括配气模块2、模拟烟气加湿模块3和模拟烟气定湿模块4 ;所述 配气模块2由电磁阀、高精度数字式质量流量计（MFC)、单向阀及管路组成；所述模拟烟气 加湿模块3由超级恒温水浴锅、密封不锈钢洗气瓶、数字式液位计、蠕动泵组成；所述模拟 烟气定湿模块由超级恒温水浴锅、高精度温湿度传感器组成；所述加热反应炉模拟反应器 系统由连接管路中的管路伴热模块、电加热反应炉8和放置在所述加热反应炉8中的模拟 反应器一 10及模拟反应器二13组成；所述管路伴热模块由直流自发热式不锈钢管路（或 调节式电伴热带）及温度传感器组成；所述加热反应炉8由立式侧开门电加热反应炉组成； 所述模拟反应器1〇、13由进气段，布气段、反应段、排气段以及监测热电阻组成；所述烟气 监测及尾气处理系统由烟气监测仪器、管路、电动阀以及尾气吸收处置瓶组成；
[0008] 所述计算机自动显示控制系统7,包括自动配气单元和脱硫脱硝效率自动计算显 示模块，所述自动配气单元用于对系统内各传输的信号进行反馈并与各个测控点进行联动 控制，根据需要对模拟烟气配气系统的气源进行管理，对模拟烟气配气系统组分内的配气 进行自由组合，根据设定值自动调节模拟烟气加湿、定湿及管路伴热模块的工作状态，根据 电加热反应炉设定温度值对其自动调节；所述脱硫脱硝效率自动计算显示模块，用于监测 活性焦反应层的温度，实时动态显示系统测试状态，实时自动计算活性焦样品的脱硫及脱 硝效率并显示数据。
[0009] 进一步，所述气瓶包括N0气瓶、02气瓶、NH3气瓶、S0 2气瓶、C0气瓶、co2气瓶、高 纯队气瓶或普队气瓶。
[0010] 进一步，所述尾气吸收处置瓶由η个不同的尾气吸收瓶组成，所述吸收瓶中吸收 液根据试验测试要求选用NaOH溶液、Η 202溶液或其它相似性质的碱性或强氧化性化学试剂 及其溶液。
[0011] 进一步，所述管路之间通过电控阀门连接和三通或多通接头进行连接。
[0012] 进一步，所述管路为316L不锈钢管路。
[0013] 本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
[0014] 本实用新型提供一种操作简单、快速、便捷、准确的活性焦脱硫脱硝等性能表征的 一种技术方法和装置。能对活性焦干法烟气净化用的活性焦（炭）产品的脱硫脱硝等性能 指标进行快速、准确的表征。本实用新型减少试验评价过程中的人为因素的干扰，提高试验 的工作效率。从本实用新型能及时了解和评估活性焦干法烟气净化技术运行前、运行中以 及运行后的活性焦脱硫脱硝性能的变化特征，为活性焦干法烟气净化工程设计、运行提供 技术数据支撑。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述。
[0017] 如图1所示，一种活性焦脱硫脱硝性能表征测试装置，用于对活性焦的脱硫脱硝 性能进行表征测试，包括模拟气源系统1、模拟烟气自动配气系统5、加热反应炉模拟反应 器系统、烟气监测及尾气处理系统以及计算机自动显示控制系统7。
[0018] 所述模拟气源系统1与模拟烟气自动配气系统5之间由管路连接，所述模拟烟气 自动配气系统5、加热反应炉模拟反应器系统和烟气监测及尾气处理系统，分别由管路与计 算机自动显示控制系统7连接。
[0019] 所述模拟气源系统1包括气瓶组和蒸馏水储罐（含定量的蠕动泵）18。蒸馏水罐 用于模拟烟气中水蒸汽的来源，为模拟烟气中提供连续的补水，保证模拟烟气中水蒸汽足 够，所述气瓶包括N0气瓶、0 2气瓶、NH3气瓶、S02气瓶、C0气瓶、C02气瓶、高纯N 2气瓶或普 N2气瓶。
[0020] 所述模拟烟气自动配气系统5包括配气模块2、模拟烟气加湿模块3和模拟烟气定 湿模块4。
[0021] 其中，所述配气模块2由电磁阀、高精度数字式质量流量计（MFC)、单向阀及管路 组成。
[0022] 所述模拟烟气加湿模块3由超级恒温水浴锅、密封不锈钢洗气瓶、数字式液位计、 懦动泵组成。
[0023] 所述模拟烟气定湿模块由超级恒温水浴锅、高精度温湿度传感器组成。
[0024] 所述加热反应炉模拟反应器系统由连接管路中的管路伴热模块、电加热反应炉8 和放置在所述加热反应炉8中的模拟反应器一 10及模拟反应器二13组成。
[0025] 所述管路伴热模块由直流自发热式不锈钢管路（或调节式电伴热带）及温度传感 器组成。
[0026] 所述加热反应炉8由立式侧开门电加热反应炉组成，炉膛内部为圆管式，炉膛底 部及顶部均有隔热封堵，炉膛内部保温材料由晶体氧化铝纤维组成，炉体上中下部三段嵌 入式插入热电阻，分别控制炉膛温度，确保炉膛各个部分温度的一致性。
[0027] 所述模拟反应器10、13由进气段，布气段、反应段、排气段以及监测热电阻组成， 待测活性焦测试样品11、14填装在所述的模拟反应器一 10和模拟反应器二13中。加热反 应炉模拟反应器系统中的9、12为热电偶，用于温度测试与控制。
[0028] 所述烟气监测及尾气处理系统由烟气监测仪、管路、电动阀以及尾气吸收处置瓶 15、16、17组成。所述烟气监测仪为可移动在线连续式检测仪，可根据烟气采样点的要求而 移动，可连续24小时对S0 2、NO、N02、CO、C02、NH3、H20、0 2及烟温、流速进行测定。尾气吸收 处置瓶可以根据需要随意组合，如：处置瓶15、处置瓶16、处置瓶17,或由上述三者中的两 者或三者组合完成。所述尾气吸收处置瓶中吸收液根据试验测试要求选用NaOH溶液、H 202 溶液或其它相似性质的碱性或强氧化性化学试剂及其溶液。
[0029] 所述计算机自动显示控制系统7,可以实时显示系统状态、脱硫脱硝效率、可保存、 查询历史测试数据。其包括自动配气单元和脱硫脱硝效率自动计算显示模块，所述自动配 气单元主要为了模拟烟气配置中软件控制部分，用于对系统内各传输的信号进行反馈并与 各个测控点进行联动控制，根据需要对模拟烟气配气系统的气源进行管理，对模拟烟气配 气系统组分内的配气进行自由组合，根据设定值自动调节模拟烟气加湿、定湿及管路伴热 模块的工作状态，根据电加热反应炉设定温度值对其自动调节；所述脱硫脱硝效率自动计 算显示模块，用于监测活性焦反应层的温度，实时动态显示系统测试状态，实时自动计算活 性焦样品的脱硫及脱硝效率并显示数据。
[0030] 所述烟气净化活性焦脱硫性能模拟烟气组成及试验测试条件如下：
[0031] 模拟烟气总流量为0. 5-50L/min (标准状况），其中S02体积分数为0. 05-2 % (干）；〇2体积分数为4-12% (干）；C02体积分数1-10% ;H20体积分数为3-14% ;其余为 N2。吸附反应温度70-180°C±5°C。吸附反应时间为0. 5-24h。
[0032] 所述烟气净化活性焦脱硝性能模拟烟气组成及试验测试条件如下：
[0033] 模拟烟气总流量为0. 5-60L/min (标准状况），其中N0体积分数为 100-1000ppm(干）；NH3 体积分数为 100-1000ppm(干），C0 体积分数 50-500ppm ;02 体积分 数为4-12% (干），H20体积分数为3-14%，其余为N2。反应温度60-180°C。反应时间为 2-72h。
[0034] 实施例1
[0035] 取某活性焦厂生产的直径为9mm的活性焦样，对其进行脱硫性能表征与测试：在 模拟气源系统1中添加气体，在模拟烟气自动配气系统5调整模拟烟气总流量为0. 5L/ min(标准状况），其中S02体积分数为0· 05% (干）；02体积分数为4% (干）；C02体积分 数1-10% ;H20体积分数为3% ;其余为N2。将称取好的活性焦样放入加热反应炉模拟反应 器系统中进行吸附反应，温度70°C，吸附反应时间为0. 5h。同一样品平行测试其平均脱硫 效率为94%。
[0036] 实施例2
[0037] 取某活性焦厂生产的直径为9mm的活性焦样，对其进行脱硫性能表征与测试： 在模拟气源系统1中添加气体，在模拟烟气自动配气系统5调整模拟烟气总流量为50L/ min(标准状况），其中S02体积分数为2% (干）；02体积分数为12% (干）；C02体积分数 1-10% ;H20体积分数为14% ;其余为N2。将称取好的活性焦样放入加热反应炉模拟反应器 系统中进行吸附反应，温度180°C，吸附反应时间为24h。同一样品平行测试其平均脱硫效 率为94%。
[0038] 实施例3
[0039] 取某活性焦厂生产的直径为5mm的活性焦样，对其进行脱硝性能表征与测试：调 整模拟烟气总流量为〇. 5L/min (标准状况），其中N0体积分数为lOOpprn(干）；NH3体积分 数为lOOpprn (干），C0体积分数50ppm ;02体积分数为4 % (干），H20体积分数为3 %，其余 为队。反应温度60°C。反应时间为2h。同一样品平行测试其脱硝效率为84. 7%。
[0040] 实施例4
[0041] 取某活性焦厂生产的直径为5mm的活性焦样，对其进行脱硝性能表征与测试：调 整模拟烟气总流量为60L/min (标准状况），其中N0体积分数为lOOOppm(干）；NH3体积分 数为lOOOppm(干），CO体积分数500ppm ;02体积分数为12% (干），H20体积分数为14%， 其余为N2。反应温度180°C。反应时间为72h。同一样品平行测试其脱硝效率为84. 7%。 [0042] 实施例5
[0043] 取某电厂烟气活性焦干法脱硫中试工程直径为5mm的活性焦样，同时分别对其进 行脱硫性能及脱硝性能进行表征。设置反应测试温度70°C，反应测试时间10h。脱硫测试模 拟烟气总流量为〇. 5L/min(标准状况），其中S02体积分数为0. 05% (干）；02体积分数为 4% (干）；0)2体积分数1% ;H20体积分数为3% ;其余为N2。其平均脱硫效率为98.1%。 脱硝测试模拟烟气总流量为0. 5L/min (标准状况），其中N0体积分数为lOOpprn(干）；NH3体 积分数为lOOpprn(干），C0体积分数50ppm ;02体积分数为4% (干），H20体积分数为3%， 其余为N2。其脱硝效率为82. 3%。
[0044] 实施例6
[0045] 取某电厂烟气活性焦干法脱硫中试工程直径为5_的活性焦样，同时分别对其进 行脱硫性能及脱硝性能进行表征。设置反应测试温度180°C，反应测试时间12h。脱硫测试 模拟烟气总流量为50L/min (标准状况），其中S02体积分数为2% (干）；02体积分数为12% (干）；C02体积分数10% ;H20体积分数为14%;其余为N2。其平均脱硫效率为98. 1 %。脱 硝测试模拟烟气总流量为60L/min (标准状况），其中N0体积分数为lOOOppm(干）；NH3体 积分数为lOOOppm(干），C0体积分数500ppm ;02体积分数为12% (干），H20体积分数为 14%，其余为N2。其脱硝效率为82. 3%。
[0046] 以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术 人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进 和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1. 一种活性焦脱硫脱硝性能表征测试装置，其特征在于，包括模拟气源系统（1)、模拟 烟气自动配气系统（5)、加热反应炉模拟反应器系统、烟气监测及尾气处理系统以及计算机 自动显示控制系统（7)，所述模拟气源系统（1)与模拟烟气自动配气系统（5)之间由管路连 接，所述模拟烟气自动配气系统（5)、加热反应炉模拟反应器系统和烟气监测及尾气处理系 统，分别由管路与计算机自动显示控制系统（7)连接，其中， 所述模拟气源系统（1)包括由m个气瓶组成的气瓶组和蒸馏水储罐（18)，m > 2 ; 所述模拟烟气自动配气系统（5)包括配气模块（2)、模拟烟气加湿模块（3)和模拟烟气 定湿模块（4);所述配气模块（2)由电磁阀、质量流量计（MFC)、单向阀组成；所述模拟烟气 加湿模块（3)由恒温水浴锅、密封不锈钢洗气瓶、数字式液位计、蠕动泵组成；所述模拟烟 气定湿模块（4)由恒温水浴锅、温湿度传感器组成； 所述加热反应炉模拟反应器系统由附加在模拟烟气自动配气系统（5)出口管路与模 拟反应器（10)和（13)入口管路之间的所有连接管路的管路伴热模块、电加热反应炉（8) 和放置在所述加热反应炉（8)中的模拟反应器一（10)及模拟反应器二（13)组成；所述管 路伴热模块由直流自发热式不锈钢管路（或调节式电伴热带）及温度传感器组成；所述加 热反应炉⑶由电加热反应炉组成；所述模拟反应器（10)、（13)由进气段，布气段、反应段、 排气段以及监测热电阻组成； 所述烟气监测及尾气处理系统由烟气监测仪器、电动阀以及尾气吸收处置瓶组成； 所述计算机自动显示控制系统（7)，包括自动配气单元和脱硫脱硝效率自动计算显示 模块。
2. 如权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述气瓶为NO气瓶、02气瓶、NH3气瓶、 S02气瓶、C0气瓶、C02气瓶、高纯N2气瓶或普N2气瓶。
3. 如权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述尾气吸收处置瓶由η个不同的尾 气吸收瓶组成，η > 1，所述吸收瓶中吸收液根据试验测试要求选用NaOH溶液、Η202溶液或 其它相似性质的碱性或强氧化性化学试剂及其溶液。
4. 如权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述管路之间通过电控阀门连接和三 通或多通接头进行连接。
5. 如权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述管路为316L不锈钢管路。
【文档编号】G01N30/00GK203870075SQ201420296752
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】张开元, 龚得喜, 韩旭东, 昌健, 田建明 申请人:北京国电清新环保技术股份有限公司