[发明专利]用于催化剂脱汞性能测试的基于套管型反应器的装置和方法

说明书

本发明提供一种用于催化剂脱汞性能测试的基于套管型反应器的装置和方法，涉及性能测试领域。包括配气系统、汞蒸气发生装置、“套管”反应器、汞分析系统、尾气处理装置和加热带，制备混合气体模拟实际燃煤烟道中烟气的环境，“套管”型反应器作为主要脱汞反应场所，通过检测装置检测反应前后汞浓度变化测试催化剂脱汞性能。本发明提供的“套管”型反应器易于更换催化剂，减少催化剂测试使用量，同时方便去污清洁，整体测试方法及装置合理可靠，用气量少，成本低，能够真实反映催化剂汞脱除率，具有重要的指导意义和参考价值。

技术领域

本发明涉及性能测试领域，具体涉及一种脱汞催化剂脱汞性能的测试装置和方法。

背景技术

煤炭是当今中国使用最多的化石能源，在我国能源结构中占高达四分之三的比例，我国是世界上最大的煤炭消费国也是最大的生产国，其中很大一部分用于国内消费，且主要用于发电。我国电力行业大部分市场被火力发电占据着，火力发电生产过程产生废气、废水等环境污染问题，废气方面会排放诸如：CO₂、SOx、NOx及重金属污染物等有害气体和颗粒物。其中，以汞为代表的有害痕量元素对环境造成的污染问题越来越突出，燃煤电厂烟气中的汞被认为是最大的人为汞污染排放源。由于汞具有剧毒性且易挥发，能够持续累积在生物体和环境中，对生态环境和人类健康产生极大威胁。为此世界各国均对燃煤烟气中汞排放进行了严格的限制，我国2011年颁布的《火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)》要求将电厂燃煤烟气中汞及其化合物排放量控制在0.03mg/m³以下。因此，必须加强燃煤汞污染控制方面的研究，研发出经济、高效的汞污染控制技术解决燃煤烟气汞污染问题。

燃煤烟气中汞主要存在三种形态：元素态汞(Hg⁰)、氧化态汞(Hg²⁺)、颗粒态汞(Hg^p)。氧化态汞(Hg²⁺)易溶于水且易附着在颗粒物上，可以利用燃煤电厂常规的湿式烟气脱硫装置等设备除去。颗粒态汞(Hg^p)则可以通过物理方式如静电除尘器(ESP)或布袋除尘器等设备脱除，也较容易去除。而元素态汞(Hg⁰)极易挥发且难溶于水，因而在烟气脱硫装置、颗粒物控制系统中很难将元素态汞(Hg⁰)捕获，几乎全部排放到大气中。目前催化氧化发法脱汞是最具前景的烟气脱汞技术，利用催化剂催化氧化能力将Hg⁰转化为Hg²⁺，实现汞形态的转化，可为下游湿式脱硫装置洗涤脱除奠定基础。文献报道了研究者开发出的许多新型复合催化剂，在汞脱除方面具有较好效果，但在实际生产中无法直接对催化剂脱汞性能进行测试，因此，需要在实验室条件下模拟现场工况对催化剂剂脱汞性能进行测试以评价其性能，降低工业试验成本，缩短测试时间。

发明内容

本发明提供一种用于催化剂脱汞性能测试的基于套管型反应器的装置和方法，用于在实验室条件下模拟现场工况对催化剂剂脱汞性能进行测试以评价其性能。

本发明采取的技术方案是：一种催化剂脱汞性能测试装置，包括配气系统、汞蒸气发生装置、“套管”反应器、汞分析系统、尾气处理装置、加热带、三通阀门一、测试旁路、三通阀门二和三通阀门三；其中所述汞蒸气发生装置安装在配气系统的配气支路中；所述配气系统的出气口与“套管”型反应器的进气口、以及测试旁路通过三通阀门一连接，所述“套管”型反应器的出气口经三通阀门二、三通阀门三与汞分析仪的进气口连接；尾气处理装置与三通阀门三连接，配气系统管路、汞蒸气发生装置、“套管”型反应器和汞分析系统的管路外有加热带。

所述配气系统包括气体钢瓶、气体流量计、配气支路和混气装置，总气体流量计，所使用的气体包括N₂、O₂、CO₂、SO₂、NO，配气支路采用N₂；

所述汞蒸气发生装置包括汞渗透管、U型管和恒温水浴锅，所述汞渗透管位于U型管内，U型管位于恒温油水浴锅内；