[发明专利]用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂反应性能评价装置，具体涉及一种用于整体SCR脱硝催化剂反应性能测试的微型测试评价装置及其使用方法，属于催化技术领域。

背景技术

氮氧化物(NOx) 是形成酸雨、光化学烟雾、雾霾的主要物质，对人体健康有较大的危害。火电厂燃煤、燃气锅炉是NOx排放的主要来源。2011 年发布的《火电厂大气污染排放标准》(GB13223-2011) 中，NOx排放限值由450mg/m³ 降至100mg/m³，NOx 控制势在必行。针对现行标准，采用选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是脱除锅炉尾气中氮氧化物最为常见同时也是最为有效的方法，被广泛应用于各电厂锅炉装置中。

脱硝催化剂是选择性催化还原法的技术核心，其催化剂反应性能对脱硝工程的效能有举足轻重的影响。催化剂选择不合理，不仅会造成装置的脱硝率等指标达不到保证值，还会造成催化剂的堵塞和压降增加，造成锅炉运行故障，所以脱硝催化剂制造商、工程设计方、使用脱硝催化剂的业主均需要对脱硝催化剂催化反应性能进行实验测试。

目前国内已有的SCR脱硝催化剂活性测试技术分为：在线测试技术、离线测试技术。在线测试技术是在现场SCR脱硝反应器旁设置小型并行反应器，反应器内置入待测全尺寸催化剂块，催化剂单体截面为150mm×150mm，测试使用的烟气为真实工况条件下的锅炉烟气。尽管在线测试的方法可以较好反映使用条件下的催化剂的活性，但是在线测试的方法对于设备要求高，测试样品需求量大，催化剂更换过程复杂，测试周期长，所以很少采用。离线测试技术是使用模拟烟气进行催化剂活性测试，模拟烟气的组成与实际工况烟气组成可能会有较大的差异，但是可以通过预先建立数据库的方法进行数据折算。由于离线测试技术可以较好的控制测试条件（烟气组成、反应温度），该方法可以方便的重现测试条件，有利于不同的测试机构之间进行测试比对，有利于机构内部进行样品之间的对比，所以离线测试技术被更为广泛的应用。

依据测试样品的大小，离线测试技术所使用的测试装置可以分为：中型反应器催化剂性能测试装置、微型反应器催化剂性能测试装置。中型反应器催化剂性能测试装置使用模拟烟气为测试气体，无损测试整个催化剂单体的反应性能，催化剂单体截面为150mm×150mm，依据情况测试1～4根串联的催化剂单体的反应活性。依据测试情况，中型反应器催化剂性能测试装置的烟气量100-400标准立方/小时，测试平衡时间大于72小时，这些导致使用中型反应器催化剂性能测试装置测试催化剂反应性能的费用非常巨大。微型反应器催化剂性能测试装置使用模拟烟气为测试气体，测试样品的截面为10×10mm-30×30mm，典型长度300mm，由于测试样品的体积大大减少，测试装置对模拟烟气的用量最大为4标准立方/小时。由于微型反应器催化剂性能测试装置尺寸适中，使用样品量不大，模拟烟气用气量不大，所以装置控制较为容易、测试费用相对低廉，更容易为脱硝催化剂制造商、工程设计方所接受，特别是进行内部质量控制的场合（中国发明专利《一种SCR烟气脱硝催化剂性能测试方法及测试装置》，CN102072947B）。

目前通用的微型反应性能测试装置是由引进技术的催化剂制造厂依据技术输出方的图纸搭建的装置发展而来，特点是：（1）反应器由不锈钢材料制成（《实验室研究与探索》，2010年，29卷，7期，19页）；（2）二氧化硫、一氧化氮、氮气、氧气在低温条件（通常为室温）下混合以后进入不锈钢预热器进行加热（《中国电力》2010，43卷，11期，64页）；（3）水汽由置于加热炉内的直形或蛇形蒸发器蒸发液体水而得到（中国实用新型专利CN 202383117U 图1）；（4）模拟烟气预热装置与反应器分离。