一種燃煤煙氣脫硝催化劑性能評價(jià)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于火電廠燃煤煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種燃煤煙氣脫硝催化劑性 能評價(jià)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 改革開放W來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，我國環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，如何有效地治 理和預(yù)防環(huán)境污染，確保人類的可持續(xù)發(fā)展已成為各界人±普遍關(guān)注的問題。我國是一 個(gè)W煤炭為主要能源的國家，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國67%的氮氧化物（NOy)排放量來自于煤炭的燃 燒。截至2014年7月底，我國6000千瓦及W上火電廠裝機(jī)容量已達(dá)到8. 81億千瓦，約 占發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘康?9. 92%，由火電廠排放的NOy超過1500萬噸/年。排放到大氣中 的NO,是PM2.5的重要前體物，易與碳氨化合物反應(yīng)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，因而引起人們的廣泛 關(guān)注。2011年7月，環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布了《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) 佑B13223-2011)》，要求自2012年1月1日起，所有新建燃煤鍋爐和燃油鍋爐NO,排放量限 值為100mg/m3(采用W形火焰爐膛的火力發(fā)電鍋爐除外）；自2014年7月1日起，現(xiàn)有燃煤 鍋爐、燃油鍋爐及2003年W前建成投產(chǎn)的火力發(fā)電鍋爐N〇x排放量限值為100-200mg/m3。 新修訂的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》與2003版相比，NOy排放標(biāo)準(zhǔn)大幅提高，因此在火 電廠中采用有效的NOjf放控制措施勢在必行。
[000引 目前，在火電廠中采用的NO,排放控制方法多為WNH3為還原劑的選擇性催化還原 (NHs-SCR)技術(shù)。催化劑是該技術(shù)的核屯、組件，如何有效地全面評價(jià)催化劑的脫硝性能、壽 命和抗水抗硫性能自始至終都是該領(lǐng)域科技工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，儀器開發(fā)人員一直 致力于燃煤煙氣脫硝催化劑性能評價(jià)裝置的研發(fā)。
[0004] 雖然國內(nèi)外已有公司研發(fā)出了一些裝置用于燃煤煙氣脫硝催化劑的性能評價(jià)，但 都還存在一些問題，如；反應(yīng)物分子的混合步驟與催化劑的預(yù)處理（吹掃）過程不可同時(shí)進(jìn) 行；催化劑脫硝性能評價(jià)過程中無法給出馬選擇性，忽略了溫室氣體N20的產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于W上所述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種燃煤煙氣脫硝催化劑 性能評價(jià)裝置及方法，能夠?qū)崿F(xiàn)吹掃氣和反應(yīng)氣的切換，W達(dá)到催化劑樣品的預(yù)處理過程 和反應(yīng)氣體的混合、預(yù)熱步驟可同時(shí)進(jìn)行的目的。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種燃煤煙氣脫硝催化劑性能評價(jià) 裝置，包括第一吹掃管路、反應(yīng)氣體接入管路、氣化室、六通閥、反應(yīng)管、用于加熱反應(yīng)管的 加熱裝置和用于檢測的質(zhì)譜儀，所述第一吹掃管路與六通閥的第一接口連接，反應(yīng)氣體接 入管路與氣化室的入口連接，氣化室的出口通過管路與六通閥的第=接口連接，六通閥的 第四接口經(jīng)管路連接質(zhì)譜儀；所述反應(yīng)管的進(jìn)氣口和出氣口分別通過管路與六通閥的第二 接口和第五接口連接，所述六通閥的第六接口排空。
[0007] 采用上述裝置，通過引入六通閥，可方便地實(shí)現(xiàn)吹掃氣和反應(yīng)氣的切換，通過切換 六通閥可實(shí)現(xiàn)當(dāng)吹掃氣進(jìn)入反應(yīng)管與催化劑接觸時(shí)，反應(yīng)氣在氣化室混合、預(yù)熱后可w不 經(jīng)反應(yīng)管流經(jīng)質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測，即催化劑的預(yù)處理（吹掃）過程與反應(yīng)氣的混合、預(yù)熱步驟 可W同時(shí)進(jìn)行W節(jié)省時(shí)間、提升測試效率；當(dāng)反應(yīng)混合氣進(jìn)入反應(yīng)管與催化劑樣品接觸時(shí)， 吹掃氣可經(jīng)六通閥直接排空。氣化室主要有兩個(gè)作用，一是使反應(yīng)氣體混合均勻并預(yù)熱，二 是確保水蒸氣W氣體形式存在。通過質(zhì)譜儀來檢測產(chǎn)物分子和反應(yīng)氣信號。通過引入質(zhì)譜 儀檢測器，可對反應(yīng)氣和產(chǎn)物分子進(jìn)行全組分檢測，通過N元素守恒計(jì)算能有效地給出N, 選擇性等信息，解決了忽視產(chǎn)生溫室氣體馬0的問題。
[0008] 作為優(yōu)選；所述反應(yīng)氣體接入管路包括通入不同反應(yīng)氣體的第二供氣管路、第四 供氣管路、第六供氣管路，還包括用于考察催化劑的抗水抗硫性能的第五供氣管路和用于 考察no/n〇2比例對催化劑脫硝性能影響的第S供氣管路，所述第二供氣管路、第S供氣管 路、第四供氣管路、第五供氣管路和第六供氣管路均與氣化室的入口連接。
[0009] 作為優(yōu)選；所述第一吹掃管路、第二供氣管路、第=供氣管路、第四供氣管路、第 五供氣管路和第六供氣管路均包括依次設(shè)置在氣路管路上的減壓閥、穩(wěn)壓閥、恒流閥、壓力 表、質(zhì)量流量計(jì)和單向閥，所述第一吹掃管路的單向閥后連接有=通閥，所述=通閥一路與 六通閥的第一接口連接，另一路與氣化室的入口連接。
[0010] 作為優(yōu)選；所述第六供氣管路上設(shè)置有水蒸氣發(fā)生器，該水蒸氣發(fā)生器位于質(zhì)量 流量計(jì)與單向閥之間。
[0011] 作為優(yōu)選：所述第一吹掃管路通入氣體為馬，第二供氣管路中通入氣體為NO-N,混 合氣，第S供氣管路中通入氣體為NO2-N2混合氣，第四供氣管路中通入氣體為NH3-馬混合 氣，第五供氣管路中通入氣體為SO2-N2混合氣，第六供氣管路中通入氣體為HgO和化-馬混 合氣。
[0012] 作為優(yōu)選；還包括電腦、溫度檢測元件和溫控儀，所述電腦與質(zhì)譜儀連接，所述溫 度檢測元件插入反應(yīng)器內(nèi)的催化劑床層，并與溫控儀連接，所述溫控儀與加熱裝置連接。
[0013] 作為優(yōu)選：所述溫度檢測元件為熱電偶或溫度傳感器。
[0014] 作為優(yōu)選：所述反應(yīng)管由石英制成，包含里外兩根不同管徑的石英反應(yīng)管，所述反 應(yīng)管出氣口與六通閥的第五接口之間設(shè)置有氣體過濾器。
[0015] 本發(fā)明同時(shí)提供一種燃煤煙氣脫硝催化劑性能評價(jià)方法，包括上述的一種燃煤煙 氣脫硝催化劑性能評價(jià)裝置，具體包括W下步驟：
[0016] a.調(diào)整六通閥，使各路反應(yīng)氣體混合、預(yù)熱后沿經(jīng)六通閥直接進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行檢 測，測得NOy進(jìn)氣口濃度，同時(shí)，吹掃氣體經(jīng)第一吹掃管路在設(shè)定溫度下對催化劑進(jìn)行預(yù)處 理；
[0017]b.切換六通閥使吹掃氣體直接排空，使各路反應(yīng)氣體混合、預(yù)熱后經(jīng)過催化劑床 層后進(jìn)入質(zhì)譜儀進(jìn)行檢測，在目標(biāo)溫度下恒溫至穩(wěn)態(tài)后，分別測得NOy和其余含N氣體的出 氣口濃度；
[0018] C.通過NOy的進(jìn)氣口濃度和出氣口濃度計(jì)算NOy轉(zhuǎn)化率，根據(jù)N元素守恒計(jì)算N2 選擇性。
[0019] 所述步驟a中催化劑的預(yù)處理過程和反應(yīng)氣體的混合、預(yù)熱步驟可W同時(shí)進(jìn)行； 所述步驟a中測得NO和畑3進(jìn)氣日濃度[NO]進(jìn)、咖3]進(jìn);所述步驟b中分別測得NO、NH3、 N02、馬0出氣日濃度[NO]A、咖3]A、陽〇2]A、的0]A;所述步驟C中，通過式（1)和式（2) 計(jì)算NO轉(zhuǎn)化率和馬選擇性：
[0020]
[0022] 本發(fā)明的工作原理如下；高純馬通過第一吹掃管路在特定溫度下預(yù)處理（吹掃） 催化劑，W便清潔催化劑表面；降至室溫后，N0-N2、NH3-N2、02-N2混合氣通過第二供氣管路、 第四供氣管路、第六供氣管路流經(jīng)催化劑床層；程序升溫使上述混合氣體在催化劑表面發(fā) 生反應(yīng)，并在目標(biāo)溫度下恒溫一定時(shí)間確保反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)；用質(zhì)譜儀檢測產(chǎn)物分子和殘留 反應(yīng)氣體信號；最后通過電腦軟件直觀顯示。根據(jù)實(shí)際情況，可通入&0和SO2-N2混合氣等 考察催化劑的抗水抗硫性能，還可W通入NO2-N2混合氣使反應(yīng)按快速NH3-SCR反應(yīng)進(jìn)行，考 察N0/N02比例對催化劑脫硝性能的影響。最后，通過NO前進(jìn)氣口濃度和出氣口濃度計(jì)算 N〇i轉(zhuǎn)化率，根據(jù)N元素守恒計(jì)算N2選擇性，完成催化劑的脫硝性能全面評價(jià)。
[0023]