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SCR催化剂活性测试系统

阅读：595发布：2022-01-25

专利汇可以提供SCR催化剂活性测试系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供了一种SCR催化剂活性测试系统，包括：配气反应结构、控制结构以及电气装置；配气反应结构包括气体进样部、水蒸汽发生部、与所述水蒸汽发生部的输出端以及所述气体进样部的输出端管路分别连接的气体混合部，以及与气体混合部的输出端顺次管线连接的预热部、反应部以及分析取样部；电气装置包括多条导通线路、超温预警单元以及保护线路单元，气体进样部的电输出端与流量控制单元经由导线相连接，预热部、反应部以及水蒸汽发生部均通过导线与温度控制单元相连接；水蒸汽发生部通过导线与泵启停单元相连接。本装置具有可操作温度高，测出的催化剂活性准确；装置达到平衡的时间缩短，安全性能高的特点。，下面是SCR催化剂活性测试系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种SCR催化剂活性测试系统，其特征在于，包括：配气反应结构、控制结构以及电气装置；其中，
所述配气反应结构包括气体进样部、水蒸汽发生部、与所述水蒸汽发生部的输出端以及所述气体进样部的输出端管路分别连接的气体混合部，以及与所述气体混合部的输出端顺次管线连接的预热部、反应部以及分析取样部；所述分析取样部包括气体分析仪以及控制阀，所述气体分析仪与所述反应部的出气端连接，所述控制阀连接在所述气体分析仪的入口与所述反应部的出气端之间，以供控制气路通断；
所述控制结构包括流量控制单元、温度控制单元、泵启停单元；
所述电气装置用于导通所述配气反应结构与控制结构的连接线路，还包括当反应温度超过一预设值时发出警报的超温预警单元以及当温度过高时自动切断电路的保护线路单元，所述气体进样部的电输出端与流量控制单元经由导线相连接，所述预热部、所述反应部以及所述水蒸汽发生部均通过导线与温度控制单元相连接；所述水蒸汽发生部通过导线与所述泵启停单元相连接。
2.根据权利要求1所述的SCR催化剂活性测试系统，其特征在于，所述控制结构还包括一处理显示单元，所述处理显示单元分别与流量控制单元、温度控制单元以及泵启停单元导线连接。
3.根据权利要求2所述的SCR催化剂活性测试系统，其特征在于，所述气体进样部包括N2气体进样单元、O2气体进样单元、NO气体进样单元、SO2气体进样单元、CO2气体进样单元以及NH3气体进样单元；
所述水蒸汽发生部包括计量泵以及与所述计量泵相连接的水蒸汽发生器；
所述N2气体进样单元、O2气体进样单元、NO气体进样单元、SO2气体进样单元CO2气体进样单元均与水蒸汽发生器以及气体混合部管路连接；还包括NH3流量控制结构，所述NH3流量控制结构与气体混合装置管路连接。
4.根据权利要求2所述的SCR催化剂活性测试系统，其特征在于，所述气体进样部包括N2气体进样单元、O2气体进样单元、NO气体进样单元、SO2气体进样单元、CO2气体进样单元以及NH3气体进样单元；
所述水蒸汽发生部包括计量泵以及与所述计量泵相连接的水蒸汽发生器；
所述N2气体进样单元、O2气体进样单元、NO气体进样单元、SO2气体进样单元、CO2气体进样单元以及所述NH3流量控制结构均与气体混合装置管路连接。
5.根据权利要求3或4所述的SCR催化剂活性测试系统，其特征在于，所述N2气体进样单元、O2气体进样单元、NO气体进样单元、SO2气体进样单元、CO2气体进样单元以及NH3气体进样单元均包括顺次管线连接的第一球阀、过滤器、气体减压器以及第二球阀。
6.根据权利要求5所述的SCR催化剂活性测试系统，其特征在于，所述流量控制单元的两端各设置有压力表，两个压力表的压力差为3至5公斤。
7.根据权利要求6所述的SCR催化剂活性测试系统，其特征在于，所述预热部包括一螺纹柱状预热器以及一预热器加热炉，所述预热器加热炉包括一圆柱体状的预热通孔，所述螺纹柱状预热器设置于所述预热通孔内；
所述反应部包括一圆柱体反应器以及一反应器加热炉，所述反应器加热炉包括一圆柱体状的加热通孔，所述反应器设置于所述加热通孔内，所述反应器的内部设置有催化剂填充管。
8.根据权利要求7所述的SCR催化剂活性测试系统，其特征在于，所述气体混合部、气体预热器以及催化剂填充管均为石英玻璃管。
9.根据权利要求8所述的SCR催化剂活性测试系统，其特征在于，所述流量控制单元设置在第二球阀与气体混合部之间。

说明书全文

SCR催化剂活性测试系统

技术领域

[0001] 本实用新型属于SCR催化剂生产领域，具体涉及一种SCR催化剂活性测试系统。

背景技术

[0002] 由于人类活动与经济的快速发展，我国环境遭到严重破坏，极端气候明显增多，对人民生命及财产造成严重威胁，给国家造成重大损失，同时阻碍了国民经济的可持续发展，国家为了治理环境也付出了巨大的代价。

[0003] 我国目前氮氧化物排放总量已超过1800万吨，如果不采取有效控制措施，未来十五年中国氮氧化物排放量将继续增长，到2020年可能达到3000万吨以上。我国是燃煤大国，燃煤电厂是氮氧化物首要排放源，约占总量的40％，将成为国家首批控制对象。

[0004] 蜂窝体SCR脱硝催化剂主要作用是将排放废气中的NOX转换成氮气与水蒸气，以达到环保排放标准。

[0005] SCR装置通常主要由两大主体组成：脱除剂制备系统和反应器本体。通过向反应器内喷入反应剂NH3，将NOx还原为氮气。由于此还原反应对温度较为敏感，故需加入催化剂以增强反应活性，满足反应的温度要求。

[0006] 目前通用的微型反应器催化剂性能测试装置有以下缺点：(1)由于反应器为不锈钢材质，可视性差；(2)由于反应器及预热器为不锈钢材质，不锈钢材料在反应条件下会对反应模拟烟气有催化作用，不能真实反映催化剂的反应活性，测试活性偏高；(3)由于不锈钢材料在温度高于500摄氏度的时候会有较为明显的金属原子迁移现象，目前通用的微型反应性能测试装置在经过高温条件测试以后，不锈钢反应器的连接螺丝会发生螺纹粘结现象，导致反应器报废；(4)由于不锈钢材料在高温潮湿条件下会与二氧化硫反应，导致目前通用的微型反应器催化剂性能测试装置的预热器及反应器腐蚀严重，所以通常测试催化剂的反应性能时不通入二氧化硫，这将导致催化剂测试活性与实际工况有偏差；(5)存在较大的热量损失；(6)没有设置发出警报的超温预警单元以及当电路短路时自动切断电路的保护线路单元，存在安全隐患。实用新型内容

[0007] 本实用新型的目的在于现提供一种SCR催化剂活性测试系统，解决了测试活性偏高、反应器寿命短、耗能大、热量损失以及安全隐患问题。

[0008] 一种SCR催化剂活性测试系统，包括：配气反应结构、控制结构以及电气装置；其中，

[0009] 所述配气反应结构包括气体进样部、水蒸汽发生部、与所述水蒸汽发生部的输出端以及所述气体进样部的输出端管路分别连接的气体混合部，以及与所述气体混合部的输出端顺次管线连接的预热部、反应部以及分析取样部；所述分析取样部包括气体分析仪以及控制阀，所述气体分析仪与所述反应部的出气端连接，所述控制阀连接在所述气体分析仪的入口与所述反应部的出气端之间，以供控制气路通断；所述电气装置供于导通所述配气反应结构与控制结构的连接线路，还包括当反应温度超过一预设值时发出警报的超温预警单元以及当温度过高时自动切断电路的保护线路单元，所述气体进样部的电输出端与流量控制单元经由导线相连接，所述预热部、所述反应部以及所述水蒸汽发生部均通过导线与温度控制单元相连接；所述水蒸汽发生部通过导线与所述泵启停单元相连接。

[0010] 优选地，所述控制结构还包括一处理显示单元，所述处理显示单元分别与流量控制单元、温度控制单元以及泵启停单元导线连接。

[0011] 优选地，所述气体进样部包括N2气体进样单元、O2气体进样单元、NO气体进样单元、SO2气体进样单元、CO2气体进样单元以及NH3气体进样单元；所述水蒸汽发生部包括计量泵以及与所述计量泵相连接的水蒸汽发生器；所述N2气体进样单元、O2气体进样单元、NO气体进样单元、SO2气体进样单元、CO2气体进样单元均与水蒸汽发生器以及气体混合部管路连接；还包括NH3流量控制结构，所述NH3流量控制结构与气体混合装置管路连接。

[0012] 优选地，所述气体进样部包括N2气体进样单元、O2气体进样单元、NO气体进样单元、SO2气体进样单元、CO2气体进样单元以及NH3气体进样单元；所述水蒸汽发生部包括计量泵以及与所述计量泵相连接的水蒸汽发生器；所述N2气体进样单元、O2气体进样单元、NO气体进样单元、SO2气体进样单元、CO2气体进样单元以及所述NH3流量控制结构均与气体混合装置管路连接。

[0013] 优选地，所述N2气体进样单元、O2气体进样单元、NO气体进样单元、SO2气体进样单元以及NH3气体进样单元均包括顺次管线连接的第一球阀、过滤器、气体减压器以及第二球阀。

[0014] 优选地，所述流量控制单元的两端各设置有压力表，两个压力表的压力差为3至5公斤。

[0015] 优选地，所述预热部包括一螺纹柱状预热器以及一预热器加热炉，所述预热器加热炉包括一圆柱体状的预热通孔，所述螺纹柱状预热器设置于所述预热通孔内；所述反应部包括一圆柱体反应器以及一反应器加热炉，所述反应器加热炉包括一圆柱体状的加热通孔，所述反应器设置于所述加热通孔内，所述反应器的内部设置有催化剂填充管。

[0016] 优选地，所述气体混合部、气体预热器以及催化剂填充管均为石英玻璃管。

[0017] 优选地，所述流量控制单元设置在第二球阀与气体混合部之间。

[0018] 本实用新型所提供的SCR催化剂活性测试系统，装置可操作温度高，由于石英玻璃对模拟烟气的化学惰性，测出的催化剂活性相对偏低，但是更加接近真实值；由于预热段与催化反应段为独立的两个结构，反应更充分，能够提高活性测试的准确性；装置达到平衡的时间缩短，有利于节能。设置有发出警报的超温预警单元以及当电路短路时自动切断电路的保护线路单元，安全性能高。附图说明

[0019] 图1为本实用新型SCR催化剂活性测试系统的结构示意图；

[0020] 图2为本实用新型SCR催化剂活性测试系统中控制结构的框架图；

[0021] 图3为本实用新型SCR催化剂活性测试系统中电气装置的框架图。

具体实施方式

[0022] 为利于对本实用新型的结构的了解，以下结合附图及实施例进行说明。

[0023] 图1为本实用新型SCR催化剂活性测试系统的结构示意图，图2为本实用新型SCR催化剂活性测试系统中控制结构的框架图，图3为本实用新型SCR催化剂活性测试系统中电气装置的框架图。结合图1至图3所示，本实用新型提供了一种SCR催化剂活性测试系统，包括相互连接的配气反应结构10、控制结构20以及电气装置30。

[0024] 所述配气反应结构包括气体进样部11，水蒸汽发生部12，与所述水蒸汽发生部的输出端、所述气体进样部的输出端管路分别连接的气体混合部 13，以及与所述气体混合部13的输出端顺次管线连接的预热部14、反应部15以及分析取样部16。

[0025] 进一步地，所述气体进样部11包括N2气体进样单元111、O2气体进样单元112、NO气体进样单元113、SO2气体进样单元114、CO2气体进样单元以及NH3气体进样单元115。本实施例中，CO2气体进样单元和N2气体进样单元111为可以等效置换的两个单元，可以在两者中任选一个设置进行配气反应，也可以同时将CO2气体进样单元和N2气体进样单元
111加入气体进样部11，如图1所示，图1中只设置了N2气体进样单元111，并未设置CO2气体进样单元，但这样设置并不影响最后的反应结果。所述水蒸汽发生部12包括计量泵以及与所述计量泵相连接的水蒸汽发生器。所述气体进样部11具有两种实施方式，实施方式
1：所述N2气体进样单元111、O2气体进样单元112、NO气体进样单元113、SO2气体进样单元114、CO2气体进样单元均与水蒸汽发生器以及气体混合部13管路连接，所述NH3流量控制结构115与气体混合部13管路连接。实施方式2：如图1所示，所述N2气体进样单元
111、O2气体进样单元112、NO气体进样单元113、SO2气体进样单元114、CO2气体进样单元以及所述NH3流量控制结构115均与气体混合部13管路连接。

[0026] 更进一步地，所述预热部14包括一螺纹柱状的预热器141以及一预热器加热炉142，所述预热器加热炉142包括一圆柱体状的预热通孔，所述螺纹柱状预热器141设置于所述预热通孔内；所述反应部15包括一圆柱体反应器151以及一反应器加热炉152，所述反应器加热炉152包括一圆柱体状的加热通孔，所述反应器151设置于所述加热通孔内，所述反应器151的内部设置有催化剂填充管。所述分析取样部16包括气体分析仪161以及控制阀162，所述气体分析仪与所述反应部的出气端连接，所述控制阀连接在所述气体分析仪的入口与所述反应部的出气端之间，以供控制气路通断。另外，在实际运用中，所述气体混合部13、气体预热器141以及催化剂填充管均为石英玻璃管。另外，为了达到更好的预热效果，可以在预热部14与反应部15之间再添加一第二预热部，使得预热效果更理想。

[0027] 所述控制结构20包括流量控制单元21、温度控制单元22、泵启停单元23。进一步地，所述控制结构20还包括一处理显示单元24，所述处理显示单元24分别与流量控制单元21、温度控制单元22以及泵启停单元23导线连接，以供控制和显示流量及温度数据。本实施例中，所述N2气体进样单元111、O2气体进样单元112、NO气体进样单元113、SO2气体进样单元114、CO2气体进样单元以及NH3气体进样单元115均包括顺次管线连接的第一球阀、过滤器、气体减压器以及第二球阀。所述流量控制单元21设置在第二球阀与气体混合部13之间。另外，需要注意的是，所述流量控制单元21的两端各设置有压力表，两个压力表的压力差为3至5公斤，用以保证流量控制单元中的流量计能够正常工作。

[0028] 所述电气装置30供于导通所述配气反应结构10与控制结构20的连接线路，还包括当反应温度超过一预设值时发出警报的超温预警单元31以及当温度过高时自动切断电路的保护线路单元32，所述气体进样部11的电输出端与流量控制单元21经由导线相连接，所述预热部14、所述反应部15以及所述水蒸汽发生部12均通过导线与温度控制单元22相连接；所述水蒸汽发生部12通过导线与所述泵启停单元23相连接。

[0029] 所述超温预警单元31包括温度传感器311、与所述温度传感器311连接的数据接收模块312、与所述数据接收模块312相连接的数据处理模块313以及所述数据处理模块313检测到当前温度超过预设值时发出警报的预警处置模块314。所述保护线路单元32连接预警处置模块314，当发出报警时，所述保护线路单元切断电路。

[0030] 现对本实用新型提供的一种SCR催化剂活性测试系统的具体操作细节进行详细说明。

[0031] 氮气经过所述气体进样部11后通过管道流入到的气体混合部气13。液体水由柱塞式计量泵按照设定流量泵入到水蒸汽发生装置的液体水入口。液体水快速、均匀地到达水蒸汽发生装置的发生器本体内，液体水直接与加热棒表面接触而快速汽化，出口温度为400℃。水蒸汽与气体进样部计量流出的一氧化氮、氨气、二氧化硫、二氧化碳、氧气以及氮气在气体混合部前段汇聚，通过气体混合部13后的模拟烟气的温度为200℃。模拟烟气经过预热器141的气体预热管内，然后到达反应部的反应器151中进行反应。反应器的催化剂填充管和预热器的预热管均采用石英器件，该石英器件之间的连接密封通过国标28#球形磨口实现。反应器151的催化剂填充管为催化剂所处空间，通过控制其外面包围的反应炉加热温度使催化剂床层温度保持在380℃。最后，分析取样部16通过一只三通球阀选择性将样品从催化剂装填管尾端取出，然后将取出的气体送至烟气分析仪进行分析。

[0032] 将催化剂床层报警温度的报警温度预设值设置为400℃，调高预热炉 142加热温度，催化剂床层温度高于400℃的时候，触发温度报警单元31，所述超温预警单元31的温度传感器311感应并收集温度数据，温度数据被数据接收模块312所接收，并发送到与所述数据接收模块312相连接的数据处理模块313，所述数据处理模块313检测到当前温度超过预设值时发出警报的预警处置模块314，所述预警处置模块314连接保护线路单元32，控制仪表通过报警输出端口触发继电器，系统切断加热电源，切断气源，报警器打开。当然，预警模块并不限于温度预警一种，该一氧化氮、氨气、二氧化硫、氧气流量控制点也可以具有流量超大或偏小的报警机制。

[0033] 本实施例中蒸汽出口温度为450℃，预热部14温度390℃，反应部15温度380℃，装置达到平衡状态需时90分钟。本实施例中反应器151入口处一氧化氮浓度为180ppm，氨气180ppm，氧气2.00％，二氧化硫100ppm；反应器151出口处一氧化氮浓度为95ppm，氨气89ppm，氧气1.97％，二氧化硫97ppm，一氧化氮转化率47.2％。

[0034] 以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为保护范围。

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