一种脱硝催化剂全负荷运行性能试验装置的制作方法

本发明属于环保技术领域，涉及一种脱硝催化剂全负荷运行性能试验装置。

背景技术：

当前绝大多数机组都采用scr烟气脱硝系统，scr催化剂理论安全运行温度窗口为300～400℃，常规当烟气温度低于300℃后，一般都停止脱硝来确保催化剂和锅炉系统安全。随着提高机组灵活性和全负荷脱硝的实施，较多机组经常在更低负荷下运行，且无论是低负荷或点火期间，都要求脱硝投入运行。由于负荷率降低，机组经常在更低负荷下运行，此时scr烟气温度往往低于300℃，此时如果继续投运脱硝，实践中是否会对催化剂和空预器产生不利影响？影响程度多大？或者低温下在多长时间内所产生的不利影响可以在高负荷时自我恢复？最低的安全温度下限具体多少合适？这些问题都是困扰电厂管理与运行人员的现实且迫切问题。一般情况下是在实验室采用模拟烟气来进行催化剂性能方面的测试和试验，但受制于实验室条件，很难完全模拟实际锅炉烟气的复杂组分和条件。

技术实现要素：

为解决背景所涉及的问题，本发明提供了一种脱硝催化剂全负荷运行性能试验装置。

本发明的目的就是在电厂搭建实验台，采用采集部分真实烟气外部控温的方法，进行低负荷模拟试验，试验过程基本不受机组负荷影响，从而获得scr催化剂低负荷运行的温度下限及其安全的可持续时间等安全运行控制参数，为电厂实施全负荷脱硝提供技术支撑。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明包括烟气取样接口、控温烟气管、催化剂测试室、催化剂样品、恒温箱、除尘器、冷却凝水器、引风机、排气接口。

所述的烟气取样接口，包括烟气取样管和法兰，烟气采样管需深入到锅炉烟道内部0.5米以上，确保烟气的代表性，法兰起到固定烟气取样管和密封的作用。如果试验无需考虑灰浓度问题，烟气取样管可采用直管；如果需要考虑灰浓度问题，则烟气取样管入口需与锅炉烟道中的烟气流线平行，且采用等速取样，即入口气流速度与锅炉烟道中的烟气流速相等。

所述的控温烟气管，包括电加热器、水冷却器、水泵、水箱、控制器、热电偶。电加热器和水冷却器共同构成烟温调节系统，精准调节试验烟气温度达到所需要的目标值。水冷却器的水系统有水泵和水箱构成，由于水流量不大，冷却水从水冷却器出口直接排放，如有需要也可增加冷却水出水的水箱。冷却水流量和电加热功率由控制器统一控制，使试验烟气温度达到所需要的目标值。试验烟气温度用热电偶测量。控制器的水泵执行单元采用变频器，电加热器执行单元采用可控硅。

所述的催化剂测试室，横截面为正方形容器，进出口通过缩口与烟气管道连接，其中布置有烟气均匀导流板、催化剂支架。烟气均匀导流板用于将烟气管道进入的气流均匀分配到催化剂测试室，催化剂支架用于放置催化剂样品，本发明示例支架上可同时并列放置4块催化剂，为了避免催化剂间缝隙严重漏风，支架采用“田”字形网格结构。根据具体试验需求，可以灵活设计催化剂测试室可布置的催化剂数量。

所述的催化剂样品，即试验对象，催化剂样品加工成边长120mm的立方体。

所述的恒温箱，用于放置催化剂测试室，并控制恒温箱内温度，使催化剂测试室内的烟气温度基本保持稳定。恒温箱内布置有电加热器，由控制器控制加热功率，使催化剂测试室出口烟气温度与入口烟气温度(即试验烟气温度)基本一致，催化剂测试室出口烟气温度采用热电偶测量。控制器的电加热控制单元采用可控硅。

所述的除尘器，采用多个滤筒并列布置作为过滤器，用于脱除烟气中的飞灰，以保证后续设备的正常运行。除下来的灰沉积在除尘器空腔内，定期清理。

所述的冷却凝水器，采用水冷换热方式，将烟气冷却到接近环境温度，烟气冷却后的冷凝水同时被脱除，用于保证后续设备正常运行。

所述的引风机，用于抽取烟气，为了稳定控制烟气流量，在其入口布置温度和流量测量装置，并通过控制器控制折算到标准状态下的流量目标值，控制器的执行单元采用变频器。

所述的排气接口，包括烟气管、法兰。由于试验系统的烟气流量较大，试验后的烟气直接排空存在一定的环境污染，所以将烟气重新引入到锅炉烟道中。法兰用于固定烟气管，且避免漏风进入锅炉烟道。

本发明有益效果如下：

本发明的烟气流量和试验烟气温度，根据所研究锅炉scr脱硝系统在不同负荷下的烟气流速和温度来确定，即控制催化剂测试室内的烟气流速和温度与锅炉scr脱硝系统在模拟负荷下的实际运行参数基本一致。为避免连接管道中自然散热降温过快，并防止粉尘沉积，连接管道中的烟气流速宜选择较高速度，本发明示例采用4块边长120mm的催化剂并列布置，采用的连接管道为3吋不锈钢管。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图1中：1、烟气取样接口，2、温烟气管，3、催化剂测试室，4、催化剂样品，5、恒温箱，6、除尘器，7、冷却凝水器，8、引风机，9、排气接口。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种脱硝催化剂全负荷运行性能试验装置，包括烟气取样接口1、控温烟气管2、催化剂测试室3、催化剂样品4、恒温箱5、除尘器6、冷却凝水器7、引风机8、排气接口9。

所述的烟气取样接口1，包括烟气取样管1-1和法兰1-2，烟气采样管1-1需深入到锅炉烟道内部0.5米以上，确保烟气的代表性，法兰1-2起到固定烟气取样管1-1和密封的作用。如果试验无需考虑灰浓度问题，烟气取样管1-1可采用直管；如果需要考虑灰浓度问题，则烟气取样管1-1入口需与锅炉烟道中的烟气流线平行，且采用等速取样，即入口气流速度与锅炉烟道中的烟气流速相等。

所述的控温烟气管2，包括电加热器2-1、水冷却器2-2、水泵2-3、水箱2-4、控制器2-5、热电偶2-6。电加热器2-1和水冷却器2-2共同构成烟温调节系统，精准调节试验烟气温度达到所需要的目标值。水冷却器2-2的水系统有水泵2-3和水箱2-4构成，由于水流量不大，冷却水从水冷却器2-2出口直接排放，如有需要也可增加冷却水出水的水箱。冷却水流量和电加热功率由控制器2-5统一控制，使试验烟气温度达到所需要的目标值。试验烟气温度用热电偶2-6测量。控制器2-5的水泵2-3执行单元采用变频器，电加热器2-1执行单元采用可控硅。

所述的催化剂测试室3，横截面为正方形容器，进出口通过缩口与烟气管道连接，其中布置有烟气均匀导流板3-1、催化剂支架3-2。烟气均匀导流板3-1用于将烟气管道进入的气流均匀分配到催化剂测试室3，催化剂支架3-2用于放置催化剂样品，本发明示例支架上可同时并列放置4块催化剂，为了避免催化剂间缝隙严重漏风，支架采用“田”字形网格结构。根据具体试验需求，可以灵活设计催化剂测试室3可布置的催化剂数量。

所述的催化剂样品4，即试验对象，催化剂样品4加工成边长120mm的立方体。

所述的恒温箱5，用于放置催化剂测试室3，控制恒温箱5内温度，使催化剂测试室3内的烟气温度基本保持稳定。恒温箱5内布置有电加热器5-1，由控制器5-2控制加热功率，使催化剂测试室3出口烟气温度与入口烟气温度(即试验烟气温度)基本一致，催化剂测试室3出口烟气温度采用热电偶5-3测量。控制器5-2的电加热器5-1控制单元采用可控硅。

所述的除尘器6，采用多个滤筒6-1并列布置作为过滤器，用于脱除烟气中的飞灰，以保证后续设备的正常运行。除下来的灰沉积在除尘器6空腔内，定期清理。

所述的冷却凝水器7，采用水冷换热方式，将烟气冷却到接近环境温度，烟气冷却后的冷凝水同时被脱除，用于保证后续设备正常运行。

所述的引风机8，用于抽取烟气，为了稳定控制烟气流量，在其入口布置温度和流量测量装置8-1，并通过控制器8-2控制折算到标准状态下的流量目标值，控制器8-2的引风机8执行单元采用变频器。

所述的排气接口9，包括烟气管9-1、法兰9-2。由于试验系统的烟气流量较大，试验后的烟气直接排空存在一定的环境污染，所以将烟气重新引入到锅炉烟道中。法兰9-2用于固定烟气管9-1，且避免漏风进入锅炉烟道。

本发明的烟气流量和试验烟气温度，根据所研究锅炉scr脱硝系统在不同负荷下的烟气流速和温度来确定，即控制催化剂测试室3内的烟气流速和温度与锅炉scr脱硝系统在模拟负荷下的实际运行参数基本一致。为避免连接管道中自然散热降温过快，并防止粉尘沉积，连接管道中的烟气流速宜选择较高速度，本发明示例采用4块边长120mm的催化剂并列布置，采用的连接管道为3吋不锈钢管。