一种可协同调配烟气含尘量和温度的脱硝催化剂性能测试系统和方法与流程

本发明涉及一种烟气脱硝系统，尤其涉及一种可协同调配烟气含尘量和温度的脱硝催化剂性能测试系统和方法。

背景技术：

燃煤电站低nox燃烧技术及nox清洁排放技术已得到广泛应用。在众多尾部烟气脱硝技术中，选择性催化还原技术被绝大多数燃煤电站所采用。通过烟气中氮氧化物和还原剂在脱硝催化剂的作用下发生氧化还原反应，将污染物nox转化成n2和h2o。然而脱硝催化剂是有使用寿命限制的，经过2-3年的高负荷工作，脱硝催化剂性能下降、理化性质发生变化，需进行再生或弃用处理。同时随着国家电网超高压输电技术的广泛应用、“深度调峰”政策的全面实施，部分地区燃煤电站负荷率严重下降、运行小时数骤减，机组长期处于低负荷或频繁变负荷状态下，引起锅炉烟气量、烟温、烟气组成及含尘量不稳定等易对脱硝催化剂寿命和理化性质造成破坏的问题。目前，国内外鲜有关于烟气含尘量及烟温对脱硝催化剂性能和理化性质影响的相关研究，更少有利用电站锅炉实际工况烟气对脱硝催化剂进行评价的中试装置。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种结构合理，使用方便，经济实用，可协同调配烟气含尘量和温度的脱硝催化剂性能测试系统和方法。

可协同调配烟气含尘量和温度的脱硝催化剂性能测试系统，包括烟气换热系统、除尘系统、输灰系统、烟气/氨气混合系统、反应器系统以及各调节阀门；烟气通过原烟气进口隔离阀进入烟气换热系统和除尘器旁路，其中烟气换热系统包括循环冷却水箱和烟气换热器；烟气换热器的输出端连接除尘系统的输入端，所述除尘系统包括电除尘器和灰斗，电除尘器底部设有灰斗；灰斗连接输灰系统，所述输灰系统包括绞龙和引风机，灰斗连接绞龙和卸灰阀，卸灰阀连接引风机和烟气回流隔离阀；电除尘器的输出端连接烟气/氨气混合系统的输入端，所述烟气/氨气混合系统包括氨/稀释风混合器和烟气/氨气混合器；烟气/氨气混合器的输出端连接反应器系统，所述反应器系统包括脱硝反应器和置于脱硝反应器内的脱硝催化剂，脱硝反应器主要由并联的脱硝反应器a和脱硝反应器b组成；反应器系统的输出端连接引风机。

作为优选：循环冷却水箱与烟气换热器之间设有循环冷却水出水阀和循环冷却水进水阀。

作为优选：烟气换热器的输入端设有换热器进口阀。

作为优选：除尘器旁路上设有除尘器旁路阀。

作为优选：电除尘器的输出端设有除尘器出口阀。

作为优选：氨/稀释风混合器设有氨气隔离阀和稀释风隔离阀。

作为优选：脱硝反应器a和脱硝反应器b的输入端分别设有反应器a进口阀和反应器b进口阀。

可协同调配烟气含尘量和温度的脱硝催化剂性能测试系统的测试方法，包括以下步骤：

1)打开原烟气进口隔离阀、除尘器旁路阀、反应器a进口阀或反应器b进口阀、烟气回流隔离阀和引风机，自锅炉省煤器出口落灰段后、脱硝反应器进口断面前引出一股工况烟气进入系统；

2)通过调节除尘器旁路阀和换热器进口阀的开度，从而分配进入除尘器旁路和烟气换热器的烟气流量；其中一部分烟气经过烟气换热器换热后进入电除尘器进行除尘处理，并控制烟气换热器出口烟温在电除尘器最佳工作烟温范围之内，被除去的颗粒物落入电除尘器底部的灰斗中，当灰斗内颗粒物收集高度达到高限位时，绞龙和卸灰阀自动开启卸料，颗粒物被引风机出口的回流烟气带回锅炉；另一部分烟气则直接经除尘器旁路；通过两路烟气的比例分配，协同调配烟气含尘量和温度；

3)经换热和除尘处理后的烟气与直接经除尘器旁路的烟气混合后进入烟气/氨气混合器，与按一定比例已在氨/稀释风混合器内配制好的氨气还原剂混合后，进入脱硝反应器a和脱硝反应器b进行反应，检验脱硝催化剂性能；

4)脱硝处理后的烟气经引风机回流至锅炉空预器出口至除尘器进口断面。

作为优选：烟气换热器出口烟温控制在135～145℃。

本发明的有益效果是：

1、本发明是一套直接利用锅炉实际工况烟气来检验脱硝催化剂性能的系统。

2、本发明可协同调配烟气的含尘量和温度，检验宽烟温范围、宽含尘浓度范围条件下，脱硝催化剂的性能和对脱硝催化剂寿命及理化性质的影响。

3、通过引风机的设计，不但避免了中试系统引入烟气流量不满足试验要求的问题，同时解决了电除尘器底部颗粒物长时间沉积和烟气管路堵塞的隐患，提高设备安全性和可用率。

附图说明

图1为可协同调配烟气含尘量和温度的脱硝催化剂性能测试系统示意图。

附图标记说明：原烟气进口隔离阀1、除尘器旁路阀2、换热器进口阀3、除尘器出口阀4、循环冷却水箱5、烟气换热器6、电除尘器7、灰斗8、绞龙9、卸灰阀10、烟气/氨气混合器11、氨/稀释风混合器12、氨气隔离阀13、稀释风隔离阀14、反应器a进口阀15、反应器b进口阀16、脱硝反应器a17、脱硝反应器b18、引风机19、烟气回流隔离阀20、循环冷却水出水阀21、循环冷却水进水阀22。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

如图1所示，所述的可协同调配烟气含尘量和温度的脱硝催化剂性能测试系统，包括烟气换热系统、除尘系统、输灰系统、烟气/氨气混合系统、反应器系统等五个系统以及各调节阀门。所述烟气换热系统包括循环冷却水箱5和烟气换热器6，所述除尘系统包括电除尘器7和灰斗8；所述输灰系统包括绞龙9和引风机19；所述烟气/氨气混合系统包括氨/稀释风混合器12和烟气/氨气混合器11；所述反应器系统包括两台并联的脱硝反应器和置于脱硝反应器内的脱硝催化剂。烟气流向用实心的箭头指示，循环冷却水流向用空心的箭头指示。

烟气通过原烟气进口隔离阀1进入烟气换热系统和除尘器旁路；烟气换热系统包括循环冷却水箱5和烟气换热器6，循环冷却水箱5与烟气换热器6之间设有循环冷却水出水阀21、循环冷却水进水阀22，烟气换热器6的输入端设有换热器进口阀3；除尘器旁路上设有除尘器旁路阀2；烟气换热器6的输出端连接电除尘器7的输入端，电除尘器7底部设有灰斗8，灰斗8连接绞龙9和卸灰阀10，卸灰阀10连接引风机19和烟气回流隔离阀20；电除尘器7的输出端通过除尘器出口阀4连接烟气/氨气混合系统，烟气/氨气混合系统包括氨/稀释风混合器12和烟气/氨气混合器11，氨/稀释风混合器12设有氨气隔离阀13和稀释风隔离阀14；烟气/氨气混合器11的输出端连接反应器系统，反应器系统主要由并联的脱硝反应器a17和脱硝反应器b18组成，脱硝反应器a17和脱硝反应器b18的输入端分别设有反应器a进口阀15和反应器b进口阀16；反应器系统输出端连接引风机19。

所述的可协同调配烟气含尘量和温度的脱硝催化剂性能测试系统的测试方法如下：

1)打开原烟气进口隔离阀1、除尘器旁路阀2、反应器a进口阀15或反应器b进口阀16(也可同时打开)、烟气回流隔离阀20和引风机19，自锅炉省煤器出口落灰段后、脱硝反应器进口断面前引出一股烟温在380℃左右的工况烟气进入本系统。

2)通过调节除尘器旁路阀2和换热器进口阀3的开度，从而分配进入除尘器旁路和烟气换热器6的烟气流量，达到协同控制烟气含尘量和温度的作用。其中一部分烟气经过烟气换热器6换热后进入电除尘器7进行除尘处理，并控制烟气换热器6出口烟温在电除尘器7最佳工作烟温范围之内，被除去的颗粒物落入电除尘器7底部的灰斗8中，当灰斗8内颗粒物收集高度达到高限位时，绞龙9和卸灰阀10自动开启卸料，颗粒物被引风机19出口的回流烟气带回锅炉。另一部分烟气则直接经除尘器旁路。通过两路烟气的比例分配，协同调配烟气含尘量和温度。

3)经换热和除尘处理后的烟气与直接经除尘器旁路的烟气混合后进入烟气/氨气混合器11，与按一定比例已在氨/稀释风混合器12内配制好的氨气还原剂混合后，可按试验要求进入脱硝反应器a17和脱硝反应器b18进行反应，检验脱硝催化剂性能。

4)脱硝处理后的烟气经引风机19回流至锅炉空预器出口至除尘器进口断面。

系统内各部件及管道均采用耐高温、耐磨损材料。

烟气换热器6出口烟温宜控制在140±5℃，从而使电除尘器7达到最佳工作工况，当电除尘器7在烟气温度为140℃时，脱硝效率最高达98％以上。

通过调节阀门开度和引风机功率，控制脱硝反应器内烟气流速，使反应器内烟气流速和反应器大小与锅炉实际工况同比例缩小，保证烟气停留时间。

引风机后烟气回流母管可适当缩小管径，从而加快烟气回流母管内的烟气流速，以达到更好的输灰效果。

氨/稀释风混合气体内氨的浓度与工业应用保持相同，也可通过改变还原剂的浓度探寻其对脱硝效果的影响。

可协同调配烟气含尘量和温度的脱硝催化剂性能测试方法如下：

通过对经过烟气换热器6和电除尘器7的烟气量和直接经过除尘器旁路的烟气量的分配，同时调整电除尘器7的除尘效率，可协同调配烟气的含尘量和温度。将配制的工况烟气与氨气混合均匀后，进入脱硝反应器进行氧化还原反应，通过反应器出口cems系统对脱硝催化剂针对当前工况烟气状态下的脱硝性能进行测试。

设引出的实际烟气烟温为400℃，经烟气换热器后烟气温度为140℃，原烟气含尘量为20000mg/m³，电除尘器可控效率范围为0-100％，则可协同调配的烟气含尘量和温度参数见下表：

表1可协同调配的烟气含尘量和温度参数