热烧结矿催化脱硝性能评价装置的制作方法

本实用新型涉及一种评价装置，具体涉及热烧结矿催化脱硝性能评价装置，属于冶金行业实验设备与方法技术领域。

背景技术：

在某些反应中，生成物本身也可以充当反应的催化剂，增加原作用物的反应速率，这种催化作用称为自催化作用。对烧结体系而言，烧结矿中的铁酸钙是烧结过程反应生成的产物，具有一定的催化作用，烧结过程焦粉的燃烧行为能同时生成一定浓度的CO和NO，在经过烧结矿层时在热烧结矿的催化作用下发生CO还原NO的反应。

目前实验室中进行烧结矿的催化脱硝试验一般是使用管式炉加热已经冷却的烧结矿到一定的温度，即自制热的铁酸钙，按比例将NO、CO、O2气源混合，将混合气通入管式炉，通过测量前后的气体浓度变化验证烧结矿的催化脱硝能力。其缺陷是，首先外配气体较为纯净且流量稳定，而实际生产中的烧结烟气成分众多且复杂，除NO、CO、O2外，还含有的CO2、NO2、水分、微细粉尘等，而且流量波动较大，两者的反应动力学条件难以一致，忽视这一影响会导致无法准确评价烧结过程中烧结矿催化脱硝能力，若完全按照现场烧结烟气成分配置实验气体则成本较高，且实验过程中气体流量控制较为复杂；其次烧结过程中刚刚反应生成的热铁酸钙与冷却后的铁酸钙再重新加热，两者的铁酸钙催化活性是不一样的，同样影响评价烧结矿的催化脱硝能力的准确性，本领域的技术人员尝试新的解决方案，但是该问题一直没有有效解决。

技术实现要素：

本实用新型正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种热烧结矿催化脱硝性能评价装置，该方案利用双工位烧结杯系统制取烧结矿催化性能实验所用的气源，相较于人工配气，成本更低，气体成分更准确，解决烧结矿催化脱硝性能评价实验中的气体来源和催化剂可靠性的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下，一种热烧结矿催化脱硝性能评价装置，其特征在于，所述评价装置包括烧结杯杯体A和烧结杯杯体B、烟气管道A、烟气管道B、取气管道、烟气分析仪A、烟气分析仪B、真空泵、风机A、风机B、重力除尘器A、重力除尘器B以及平台，所述装置还包括烟气罩和烧结杯辅助组件，所述烟气罩设置在烧结杯杯体A14上，所述烧结杯辅助组件设置在烧结杯杯体B21上方；所述烧结杯杯体A、B正下方分别联接有真空室A、B，真空室A、B上分别联接有烟气管道A、B，烟气管道B后面连接有重力除尘器，重力除尘器后面联接有风机；烧结杯杯体B正下方分别联接有真空室B，真空室B上联接有烟气管道B，烟气管道B后面连接有重力除尘器，重力除尘器后面联接有风机；烟气管道A上直接联接烟气分析仪A，烟气管道B上联接取气管道，取气管道上安装烟气除尘器，烟气除尘器后联接真空泵，真空泵后联接有烟气罩，烟气罩在烧结杯杯体A正上方，真空泵与烟气罩之间的管道上联接烟气分析仪B。

作为本实用新型的一种改进，所述烧结杯辅助组件包括点火罩、布料器、转轴以及保温罩，烧结杯杯体A和烧结杯杯体B、保温罩和转轴呈菱形分布在烧结杯平台上，转轴轴线与保温罩中心线的间距等于转轴轴线到烧结杯杯体中心线的距离；点火罩和布料器分别位于支架的两端，并通过可上下移动的支架联接到转轴上。

作为本实用新型的一种改进，所述烧结杯杯体为中空圆柱型，点火罩为圆筒型，保温罩上部为圆筒型，中间为锥形，下部为实心圆柱，烧结杯杯体直径、点火罩直径、保温罩圆筒部分直径均相同，保温罩下部实心圆柱直径为保温罩圆筒直径的1/4；点火罩内壁镶嵌有保温棉，保温罩内壁镶嵌有耐火砖。

作为本实用新型的一种改进，所述转轴为液压传动，转轴上的支架在竖直方向可以上下移动，水平方向可以360°转动。

作为本实用新型的一种改进，所述布料器为漏斗形状，下部直管直径为烧结杯杯体直径的1/3，布料器在支架上可以边转动边布料，效果佳。

作为本实用新型的一种改进，所述烟气管道B上焊接有304不锈钢直管，长度为200mm，直管上安装有304不锈钢球阀，取气管道与直管通过螺纹联接，取气管道是304不锈钢金属软管，不锈钢直管和金属软管的管径均为20mm；取气管道上接有烟气除尘器，为304不锈钢制作的圆筒容器，内部安装有不锈钢网滤芯；真空泵与烟气除尘器、烟气罩通过304不锈钢金属软管联接，烟气分析仪B联接在真空泵与烟气罩之间的金属软管上。

作为本实用新型的一种改进，所述烟气管道A上焊接有304不锈钢直管，直管长度为200mm，直管上安装有304不锈钢球阀，烟气分析仪A的取样枪从直管插入烟气管道B，取样枪头部位于烟气管道A的中间，不锈钢直管的管径比取样枪大2~3mm，不锈钢直管与取样枪之间用水玻璃密封。

作为本实用新型的一种改进，所述烟气罩纵截面为等腰三角形，烟气罩底部横截面的宽度与烧结杯杯体的直径相同，烟气罩通过绳索悬挂在烧结杯正上方，烟气罩底部距离烧结杯杯体上沿20~50mm，效果佳。

相对于现有技术，本实用新型具有如下优点，1）该技术方案结构紧凑巧妙，利用双工位烧结杯系统制取烧结矿催化性能实验所用的气源，相较于人工配气，成本更低，气体成分更准确；2）该技术方案中烧结矿为刚生成的热矿，其含有的铁酸钙成分具有更好的催化活性，比冷烧结矿重新加热获取铁酸钙的催化效果好，来源可靠；3）该方案中所采用的实验装置为钢铁行业常备的烧结杯，较易获得，连接设备制造成本低；此装置和方法不仅可以用于催化CO还原NO，在接入外部气源后，同样适用于催化NH3、H2还原NO的实验，用途广。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图中：1-风机A；2-风机B；3-重力除尘器A；4-重力除尘器B；3-烧结杯平台；6-烟气除尘器；7-取气管道；8-烟气分析仪A；9-真空泵；10-烟气分析仪B；11-烟气管道A；12-点火罩；13-烟气罩；14-烧结杯杯体A；15-真空室A；16-转轴；17-保温罩；18-烟气管道B；19-支架；20-布料器；21-烧结杯杯体B；22-真空室B。

具体实施方式：

为了加深对本实用新型的理解，下面结合附图对本实用新型做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种热烧结矿催化脱硝性能评价装置，所述评价装置包括,烧结杯杯体A14和烧结杯杯体B21、烟气管道A11、烟气管道B18、取气管道7、烟气分析仪A8、烟气分析仪B10、真空泵9、风机A1、风机B2、重力除尘器A3、重力除尘器B4以及平台5，所述装置还包括烟气罩和烧结杯辅助组件，所述烟气罩设置在烧结杯杯体A14上，所述烧结杯辅助组件设置在烧结杯杯体B21上方；所述烧结杯杯体A14、B21正下方分别联接有真空室A15、B22，真空室A15、B22上分别联接有烟气管道A11、B18，烟气管道B18后面连接有重力除尘器2，重力除尘器2后面联接有风机1；烧结杯杯体B21正下方分别联接有真空室B22，真空室B22上联接有烟气管道B18，烟气管道B18后面连接有重力除尘器4，重力除尘器4后面联接有风机2；烟气管道A11上直接联接烟气分析仪A8，烟气管道B18上联接取气管道7，取气管道7上安装烟气除尘器6，烟气除尘器6后联接真空泵9，真空泵9后联接有烟气罩13，烟气罩13在烧结杯杯体A14正上方，真空泵9与烟气罩13之间的管道上联接烟气分析仪B10，所述烧结杯辅助组件包括点火罩12、布料器20、转轴16以及保温罩17，烧结杯杯体A14和烧结杯杯体B21、保温罩17和转轴16呈菱形分布在烧结杯平台5上，转轴16轴线与保温罩17中心线的间距等于转轴16轴线到烧结杯杯体14中心线的距离；点火罩12和布料器20分别位于支架19的两端，并通过可上下移动的支架19联接到转轴16上。

实施例2：参见图1，作为本实用新型的一种改进，所述烧结杯杯体为中空圆柱型，点火罩为圆筒型，保温罩上部为圆筒型，中间为锥形，下部为实心圆柱，烧结杯杯体直径、点火罩直径、保温罩圆筒部分直径均相同，保温罩下部实心圆柱直径为保温罩圆筒直径的1/4；点火罩内壁镶嵌有保温棉，保温罩内壁镶嵌有耐火砖。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例3：参见图1，作为本实用新型的一种改进，所述转轴16为液压传动，转轴上的支架在竖直方向可以上下移动，水平方向可以360°转动。

实施例4：参见图1，作为本实用新型的一种改进，所述布料器20为漏斗形状，下部直管直径为烧结杯杯体直径的1/3，布料器在支架上可以边转动边布料。效果佳。

实施例5：参见图1，作为本实用新型的一种改进，所述烟气管道B上焊接有304不锈钢直管，长度为200mm，直管上安装有304不锈钢球阀，取气管道与直管通过螺纹联接，取气管道是304不锈钢金属软管，不锈钢直管和金属软管的管径均为20mm；取气管道上接有烟气除尘器，为304不锈钢制作的圆筒容器，内部安装有不锈钢网滤芯；真空泵与烟气除尘器、烟气罩通过304不锈钢金属软管联接，烟气分析仪B联接在真空泵与烟气罩之间的金属软管上。

实施例6：参见图1，作为本实用新型的一种改进，所述烟气管道A上焊接有304不锈钢直管，直管长度为200mm，直管上安装有304不锈钢球阀，烟气分析仪A的取样枪从直管插入烟气管道B，取样枪头部位于烟气管道A的中间，不锈钢直管的管径比取样枪大2~3mm，不锈钢直管与取样枪之间用水玻璃密封。

实施例7：参见图1，作为本实用新型的一种改进，所述烟气罩纵截面为等腰三角形，烟气罩底部横截面的宽度与烧结杯杯体的直径相同，烟气罩通过绳索悬挂在烧结杯正上方，烟气罩底部距离烧结杯杯体上沿20~50mm，效果佳。

参见图1，利用上述装置评价热烧结矿催化脱硝性能的方法，包括以下步骤：

1）旋转转轴16，将布料器20置于烧结杯杯体A14正上方，将烧结混匀料倒入布料器20中，通过布料器20布入烧结杯杯体A14中；旋转转轴16，将点火罩12置于保温罩17正上方，开始点火，待火焰温度到达1050℃时，将点火罩12转动到烧结杯杯体A14正上方，同时启动风机A1，进行烧结料点火，点火过程持续2min，然后熄火将点火罩12移开，烧结杯杯体A14开始进行烧结过程。

2）启动烟气分析仪A8，进行烟气成分测量，当烟气温度大于300℃时，转动布料器20到烧结杯杯体B21正上方，将烧结混匀料倒入布料器20中，通过布料器20布入烧结杯杯体B21中；

3）当烟气分析仪A8检测到烟气温度开始下降时，转动转轴16将点火罩12置于保温罩17正上方，开始点火，待火焰温度到达1050℃时，将点火罩12转动到烧结杯杯体B21正上方，同时启动风机B2，进行烧结料点火，点火过程持续2min，然后熄火将点火罩12移开，烧结杯杯体B21开始进行烧结过程。

4)当烟气分析仪A8检测到O2浓度为21%时，将烟气罩13用绳索悬挂在烧结杯杯体A14正上方，启动真空泵9、烟气分析仪B10，抽取烟气管道B18中的烟气，通过烟气罩13输送到烧结杯杯体A14上方，由于烟气罩13内是负压气氛，抽取的烟气会进入烧结杯杯体A14内进行化学反应。

5)烟气分析仪A8和烟气分析仪B10同时记录烟气中的NO、NO2、CO浓度和烟气流量等数据，每2秒中记录一次烟气数据，持续2min后结束记录，实验结束。

6)通过计算，比较烟气分析仪A8和烟气分析仪B10记录到的NO总量得出烧结矿催化脱硝的效率。

经过多年研究发现热烧结矿中的铁酸钙成分具有一定的催化脱硝能力，能够催化CO还原NO；烧结过程的NO排放规律为：烧结开始后的2min内烟气中的NO浓度较高，在400~600mg/m³之间，CO浓度也较高，能达到2%左右，为评价烧结矿的催化性能提供了反应物；烧结烟气中的O2随着烧结过程的进行逐渐升高，当O2浓度达到21%时，此时烟气温度开始下降，烧结过程基本结束，但烧结料层下部的烧结矿温度在500~700℃之间，为评价烧结矿的催化性能提供了刚刚生成的热烧结矿。

应用实施例：以某实验室的双工位烧结杯系统进行热烧结矿脱硝性能评价实验，所用的烟气分析仪为德图testo350型，真空泵为2XZ-4型旋片式真空泵，风机为3LA2WC型三叶罗茨鼓风机，重力除尘器处理风量为0.1m³/s，烧结杯杯体直径、点火罩直径、烟气罩直径、保温罩上部圆筒直径均为300mm，保温罩内耐火砖为铝硅砖。

参见图1，一种热烧结矿催化脱硝性能评价方法，包括以下步骤：

将烧结混匀料通过布料器布入烧结杯杯体A14中；使用点火罩12进行点火，待火焰温度到达1050℃时，启动风机A1，使用点火罩对烧结料点火，点火过程持续2min后熄火，进行铁矿石的烧结过程。

在烧结的过程中，启动烟气分析仪A8，进行烟气成分测量，当烟气温度大于300℃时，将烧结混匀料通过布料器20布入烧结杯杯体B21中准备进行烧结；

当烟气分析仪A8检测到烟气温度开始下降时，此时烧结杯杯体A中的烧结达到终点；重复上述的点火过程，进行烧结杯杯体B中的烧结过程。

烧结杯杯体B中进行烧结时，此时烟气分析仪A8检测到O2浓度为21%，将烟气罩13用绳索悬挂在烧结杯杯体A14正上方，启动真空泵9、烟气分析仪B10，抽取烟气管道B18中的烟气，通过烟气罩13输送到烧结杯杯体A14上方，抽取的烟气会进入烧结杯杯体A14内进行化学反应，反应前的烟气中NO浓度Ci和烟气流量Qi通过烟气分析仪B10记录，反应后的烟气中NO浓度Cj和烟气流量Qj通过烟气分析仪A8记录，每2秒中记录一次烟气数据，持续2min后结束记录，实验结束。

通过计算，比较烟气分析仪A8和烟气分析仪B10记录到的NO总量得出烧结矿催化脱硝的效率，公式如下：

。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本实用新型的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本实用新型权利要求所保护的范围。