[发明专利]一种SCR脱硝催化剂工业中试性能测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及火力发电领域，具体涉及脱硫催化剂测试。

背景技术

随着国家“西电东送”工程的规划实施和电网超高压输电技术的应用，外购电比例大幅度增加，火电机组负荷率下降，随着运行小时数的减少，多数电厂将长期处于低负荷或频繁变负荷运行状态；此外，煤电机组超低排放改造后，提出了最为严格的污染物排放标准，脱硝系统能否全负荷投运成为氮氧化物能否达标排放的关键问题。一方面，原定负荷设计的SCR（选择性催化还原反应器）脱硝系统将因低负荷时烟气的各项参数的变化而导致脱硝效率降低，甚至由于SCR工作烟温无法稳定维持而导致SCR系统退出运行，难以达到预定脱硝要求；另一方面，温度变化和烟气组成变化对原定负荷设计的SCR催化剂造成损害，导致催化剂寿命急剧降低，从而增加SCR系统运行成本。如何使脱硝系统满足全负荷段内运行已经成为一个世界性难题，所以需要对现有催化剂在不同温度以及烟气组分情况下的运行状态进行研究，而国内常规的脱硝催化剂试验装置采用燃烧天然气或者配气模拟燃煤烟气进行试验，且试验装置只能对切割后的小尺寸催化剂进行小试，并不能准确反映全尺寸催化剂的实际工作状态，这种结构的试验装置适合在特定的标准状况下，进行催化剂出厂时、运行中的性能检测，无法模拟实际运行时因负荷变化对催化剂产生的影响，也无法模拟实际烟气湿度、煤种燃烧中产生的重金属、碱土金属、卤素离子等对催化剂理化和工艺特性的影响，给研究带来不便。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种SCR脱硝催化剂工业中试性能测试装置，克服当前SCR催化剂性能测试的局限性，提供一种基于实际燃煤烟气的SCR脱硝催化剂中试性能测试装置及其相应的方法，测试装置从燃煤机组省煤器出口引出基础烟气，开展全尺寸的脱硝催化剂基于实际烟气环境下的脱硝效率、SO2/SO3转化率、NH3逃逸率、活性等工艺特性检测。

本发明通过以下方式实现：一种SCR脱硝催化剂工业中试性能测试装置，包括一与锅炉尾气管路通连的测试装置，所述锅炉尾气管路包括依次串联的省煤器、选择性催化还原反应器、空气预热器以及除尘器，所述测试装置包括一与所述省煤器出气口通连的配气部、一与所述空气预热器出气口通连的反应部以及一设置在所述反应部上的测量部，所述测试装置通过配气部、反应部对锅炉尾气实现配气、反应，并通过所述测量部进行样气采集和分析。将测试装置设置在实际工业生产的锅炉尾气系统中，利用锅炉尾气作为测试装置的试验气体，使得测试用烟气具有实际烟气的湿度、重金属、碱土金属、卤素离子等对催化剂理化和工艺特性产生影响的物质，确保反应部中的催化剂与测试用烟气反应，对现有催化剂在不同温度以及烟气组分情况下运行的研究提供准确、可靠的试验数据，在实际烟气工作环境下评估全寿命周期内的催化剂工艺特性指标，还可以研究催化剂抗SO2、H2O、碱金属、重金属等有毒物质特性和机械强度、热稳定性，此外，本技术方案还具有工艺流程简洁，建设工程量小等特点。

作为优选，所述配气部包括依次串联第一滤尘器、第一级换热器、第二滤尘器、第二级换热器、混合器的配气管，所述配气管的首端与所述省煤器出气口通连，尾端通连所述反应部。从省煤器出气口引入的基础烟气具有温度高、含尘量大的特点，所以需要进行除尘、降温，以满足反应部催化反应需要。基础烟气首先第一滤尘器，能去除基础烟气中的大颗粒灰尘，防止因灰尘粘连而堵塞配气管；第一级换热器、第二级换热器均采用水冷式结构，基础烟气通过与冷却水热传导实现降温，具体降温幅度可以根据测试需要而定；所述混合器起到搅匀气体的作用，使得基础烟气各组分均匀散布，进而确保反应充分，过程更真实、可靠。采用两级换热器能有效控制基础烟气的温度范围，检验催化剂在较低的温度(<200℃)和较宽的温度窗口内的NOx转化率。