一种检测脱硝催化剂综合性能的试验装置及其应用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及火电站的环保领域，具体涉及的是一种适用于火电厂的检测脱硝催化剂综合性能的试验装置及其应用方法。
【背景技术】
[0002]煤炭作为我国主要的一次能源，在一次能源消费中约占64%，而电厂作为燃煤大户，其消费量约占我国煤炭产量的47%。燃煤过程中会产生众多的污染物，例如氮氧化物(NOx)0
[0003]氮氧化物是严重危害人类健康的主要污染物之一，其95%以上成分为NO。而随着经济的快速发展，以煤为主的能源结构使得我国燃煤烟气排放量大大增加，NOx污染越来越严重，并产生了一系列的问题，如酸雨、光化学烟雾等，将会严重威胁人体健康，危害植物生长，腐蚀金属，并破坏生态环境，可以说，这些污染物严重影响了人们的生活和国民经济的发展。
[0004]我国制定了严格的NOx排放标准，经济高效的脱硝技术将具有广阔的市场应用前景。而目前一种较为先进的气体脱硝技术为选择性催化还原(SCR)法脱硝技术，其是将含有氮氧化物的废气同氢气或者氨气按一定的比例进行混合送入SCR反应器，然后在一定的温度下并通过SCR反应器内的催化剂的作用，使氮氧化物同氢气反应生成氮气和水，或者同氨气反应生成氮气和水，从而实现气体脱硝的目的。
[0005]国内目前的催化剂技术虽然发展迅速，但是催化剂的质量却参差不齐。理想的催化剂应具备以下优点:高活性、抗中毒能力强、选择性强、有合适的工作温度区间、寿命长、成本低，只有这样的催化剂才能很好地应用于实际的工业生产过程。然而，目前对催化剂的检测手段存在短板，催化剂的开发总要经过小试、中试及工业试验等过程，耗时较长，且不能全面的反映出催化剂所存在的不足之处，因此对催化剂的改进缺乏建设性的指导作用，给社会资源带来了巨大的浪费。
[0006]为了验证低温脱硝催化剂工作时的可靠性，需要对催化剂进行不同条件下的性能试验，包括:不同还原气体(氢气或氨气)浓度下催化板的脱硝性能试验、不同温度下催化板脱硝性能试验、催化板存放寿命试验、连续运行试验、重复启动试验、高温运行稳定性试验、挥发性有机溶板毒化试验、环境挥发性气体产物毒化试验、碘毒化试验、气溶胶试验、煤炭燃烧气体产物毒化试验、一氧化碳毒化试验、不同压力下催化板脱硝性能试验、不同水蒸汽浓度下催化板脱硝性能试验等。由于上述不同试验所要求的模拟环境均有所不同，如果分别单独进行，势必消耗大量人力物力，而且费时费力，因此，需要开发一种操作简单、价格便宜、检测性能全面的脱硝催化剂检测装置。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明提供了一种检测脱硝催化剂综合性能的试验装置，可用以对催化剂性能的全面、充分检测。
[0008]为实现上述目的，本发明解决问题的技术方案如下:
一种检测脱硝催化剂综合性能的试验装置，包括多路气体引入装置、混合器、加热器、反应容器、测量系统、数据采集系统、控制系统和辅助反应装置;其中:
多路气体引入装置，用于向混合器中通入多种气体进行混合；
加热器，用于对混合器混合的气体进行加热；
反应容器，内设有加热装置和催化板，用于加热后的混合气体在其内进行反应；
测量系统，用于检测混合气体反应前后的气体浓度、温度、压力数据；
数据采集系统，用于接收和分析测量系统传输的数据；
控制系统，用于控制测量系统工作；
辅助反应装置，与反应容器连接，用于辅助混合气体反应的实施。
[0009]具体地说，所述多路气体引入装置包括依次连接的气瓶、减压阀、压力计、流量阀、流量计和单向阀；所述单向阀与混合器连接。
[0010]进一步地，所述气瓶由一氧化氮气体标准气瓶、二氧化氮气体标准气瓶、氮气气体标准气瓶、氧气气体标准气瓶、空气气体标准气瓶、一氧化碳气体标准气瓶、氢气气体标准气瓶、氨气气体标准气瓶中的任意几种或全部组成。
[0011]再进一步地，所述测量系统包括均与反应容器连接的气体组分分析仪、压力传感器、温度传感装置和真空规管。
[0012]更进一步地，所述气体组分分析仪包括第一氮氧化物检测仪、第二氮氧化物检测仪、测氢仪和测氨仪;所述温度传感装置包括用于检测加热器内温度的第一热电偶和用于检测反应容器内多点温度的第二热电偶。
[0013]具体地说，所述辅助反应装置包括均与反应容器连接的电缆燃烧装置、煤炭燃烧装置、水蒸汽发生器、气溶胶发生器、真空栗。
[0014]基于上述装置结构，本发明还提供了该试验装置的几种应用方法，分别如下:
方法一
其包括以下步骤:
(5100)配置用于试验不同氢气浓度下催化板脱硝性能的结构:
(5101)数据采集系统分别采集反应容器出入口处的测氢仪、第一氮氧化物检测仪、第二氮氧化物检测仪、流量控制器、温度传感装置、压力传感器、真空规的数据；
(Si 10)将多路气体引入装置中的气体源选择为氢气、一氧化氮、空气，将这三路的支路阀门、反应容器出口关闭，运行真空栗对装置管路内抽空，当装置内真空度达到IPa时停止，并关闭真空栗的支路阀门，随后依次打开氢气、一氧化氮、空气三路支路的阀门为装置内供气；
(5120)调节流量控制器使氢气、一氧化氮、空气的引入比例满足试验选定的一氧化氮、氢气浓度要求，当装置内的压力值恢复常压时打开反应容器出口，持续供气并保持装置的稳定压力值:
(5121)运行加热装置并通过热电偶检测，使反应容器内温度保持在指定的温度值；
(5122)当检测到反应容器出口处的一氧化氮浓度保持在一个稳定的值后，通过数据采集系统获取并保存所有数据，以用于分析；
(S130)重复步骤(S120)?(S122)至少3次，且每次引入的混合气体中氢气浓度均不同； (S140)另重复步骤(S120)~(S122)至少3次，其中每次引入的混合气体中氢气浓度保持一致，且每次通过调节加热装置改变反应容器内温度至另一试验指定温度值，用以试验不同温度下的催化板脱硝性能。
[0015]方法二
其包括以下步骤:
(5200)配置用于试验不同氨气浓度下催化板脱硝性能的结构:
(5201)数据采集系统分别采集反应容器出入口处的测氨仪、第一氮氧化物检测仪、第二氮氧化物检测仪、流量控制器、温度传感装置、压力传感器、真空规的数据；
(S210)将多路气体引入装置中的气体源选择为氨气、一氧化氮、空气，将这三路的支路阀门、反应容器出口关闭，运行真空栗对装置管路内抽空，当装置内真空度达到IPa时停止，并关闭真空栗的支路阀门，随后依次打开氨气、一氧化氮、空气三路支路的阀门为装置内供气；
(5220)调节流量控制器使氨气、一氧化氮、空气的引入比例满足试验选定的一氧化氮、氨气浓度要求，当装置内的压力值恢复常压时打开反应器出口，持续供气并保持装置的稳定压力值；
(5221)运行加热装置并通过电热偶检测，使反应容器内温度保持在指定的温度值；
(5222)当检测到反应容器出口处的一氧化氮浓度保持在一个稳定的值后，通过数据采集系统获取并保存所有数据，以用于分析；
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