[发明专利]一种用于烟气脱硝催化剂活性检测的方法和装置

说明书

技术领域

本发明属于环境工程大气污染控制技术领域，是一种对运行使用过程中烟气脱硝催化剂活性进行检测的方法和装置。

背景技术

近几年来，我国燃煤电站氮氧化物(NOx)的排放量不断上升，2008年前NOx排放总量已增至840万吨，约占全国NOx排放量的40％，并对我国的大气环境与生态安全造成了重大的危害。“十二五”计划中，国家将把NOx的减排作为约束性的考核指标，目前也正在抓紧制定更加严格的火电厂烟气污染物(包括NOx)排放标准。

在经济发达地区和环境敏感区的燃煤电厂，已经开始采用高效的烟气脱硝技术-选择性催化还原法(Selective catalytic reduction，SCR)工艺。SCR法脱硝的原理是向锅炉排放烟气中喷入NH₃等还原剂，在催化剂作用下与烟气中的NOx生成无害的N₂和H₂O。至2008年底，我国已投运的烟气脱硝机组约19620MW，占煤电机组容量的3.4％。目前在建的脱硝装置近100台。预计到2010年底，我国建成的烟气脱硝发电机组容量将在1亿kW以上，占燃煤电厂的12％以上。

为保证烟气流通的顺畅，脱硝催化剂均采用规整块状催化剂，型式主要有蜂窝式和平板式，主要成份可表示为V₂O₅(WO₃)/TiO₂，其中，V₂O₅是活性组份，TiO₂是催化剂载体，WO₃则为催化助剂。烟气脱硝催化剂的活性是指催化NH₃与NOx化学反应的综合能力。与其他催化剂一样，脱硝催化剂在运行过程存在着活性下降的问题，造成脱硝催化剂失活的原因很多，有燃料、设备以及运行等方面的原因。烟气飞灰中许多化合物都是潜在的催化剂毒害物质，其中的砷、碱金属、碱土金属及金属氧化物所具有的毒害作用最为明显。这些存在于煤中的物质是在燃烧过程中释放出来的，并以气态氧化物的形式存在于烟气中。在烟气温度下降时，它们会凝结在飞灰颗粒上，特别是容易凝结在细小颗粒上，当随着这些飞灰沉积在催化剂上以后，就可能与催化剂中的酸性中心发生化学反应，从而破坏催化剂的活性。另外，烟气中温度波动对催化剂的物理损伤也都会引起催化剂活性降低。

催化剂的活性直接关系到烟气的脱硝效率等问题，因此，开展催化剂的活性检测，掌握运行催化剂的性能变化特征，对保证烟气NOx的达标排放、制定催化剂寿命管理与更换计划以及促进脱硝系统的运行优化均具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单、能对烟气脱硝催化剂活性进行有效检测的方法和装置，从而及时了解与评估运行中脱硝催化剂性能的变化特征。

本发明的技术方案是由动态模拟烟气组份的气瓶组、气体混合与预热器、反应器以及烟气分析仪等组成活性检测装置。把待测催化剂置于模拟反应器中，当反应器温度上升到设定值后，通入模拟烟气，并引入脱硝还原剂气态NH₃，通过烟气分析仪检测反应器前后烟气的NOx浓度，可获得催化剂对烟气的脱硝效率，并根据下式计算催化剂的活性常数(K)：

K＝-AV·In(1-η)

式中：AV为模拟烟气的速率，m/h；η为脱硝效率，η＝(C₁-C₂)/C₁，其中C₁、C₂分别为模拟反应器入口、出口处NOx浓度(mg/m³)。

通过与同类新鲜催化剂的活性常数相比，即可获得运行催化剂的活性(K/K₀)