赌重庆时时彩秘诀: 一种联合评价催化剂脱硝和脱汞性能的装置及方法.pdf

(10)申请公布号 CN 103926370 A (43)申请公布日 2014.07.16 CN 103926370 A (21)申请号 201310711000.8 (22)申请日 2013.12.20 G01N 31/10(2006.01) (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正街 174 号 (72)发明人 杨强 杨剑 赵冬 刘清才 孙健 贺媛媛 刘浪 兰苑培 孔明 李琳 徐敏人 (74)专利代理机构 重庆大学专利中心 50201 代理人 王翔 (54) 发明名称 一种联合评价催化剂脱硝和脱汞性能的装置 及方法 (57) 摘要 本发明的目的在于提供一种联合评价催化剂 脱硝和脱汞性能的装置及方法。该装置包括管道 Ⅰ～Ⅶ、 减压阀、 过滤器、 质量流量计、 单向阀、 预 热混合器、 电加热炉、 三通球阀Ⅰ～Ⅲ、 烟气分析 仪和汞分析仪， 以及具有两个进气口和一个出气 口的催化反应器。 通过产生不同配比的烟气， 模拟 出工厂的实际状况。 通过更换不同种类的催化剂， 选择出针对特定烟气脱硝和脱汞效果均好的催化 剂。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103926370 A CN 103926370 A 1/2 页 2 1. 一种联合评价催化剂脱硝和脱汞性能的装置， 其特征在于 ： 包括管道Ⅰ～Ⅶ、 预热 混合器 （8） 、 三通球阀Ⅰ～Ⅲ、 烟气分析仪 （15） 和汞分析仪 （16） ， 以及具有两个进气口和一 个出气口的催化反应器 （12） ； 所述管道Ⅰ （1） 的进口连接 NH3气源、 出口连接催化反应器 （12） 的第一进气口 ； 所述管道Ⅱ （2） 的进口连接 O2气源、 出口连接预热混合器 （8） 的进气口 ； 所述管道Ⅲ （3） 的进口连接 NO 气源、 出口连接预热混合器 （8） 的进气口 ； 所述管道Ⅳ （4） 的进口连接 N2 气源、 出口连接预热混合器 （8） 的进气口 ； 所述管道Ⅴ （5） 的进口连接 HCl 气源、 出口连接 预热混合器 （8） 的进气口 ； 所述管道Ⅵ （6） 的进口连接 N2气源、 出口连接装有汞渗透管的 U 型石英管 （23） 的进气口， 所述装有汞渗透管的 U 型石英管 （23） 的出气口通过管道Ⅷ （24） 与预热混合器 （8） 的进气口连通 ； 所述管道Ⅶ （7） 的进口连接 SO2气源、 出口连接预热混合 器 （8） 的进气口 ； 所述管道Ⅰ～Ⅶ上均安装有单向阀 ； 所述预热混合器 （8） 的出气口通过管道与三通球阀Ⅰ （9） 的 A1口连通 ； 所述三通球阀 Ⅰ （9） 的 A2口通过管道与三通球阀Ⅱ （10） 的 B1口连通 ； 所述三通球阀Ⅰ （9） 的 A3口通过 管道与催化反应器 （12） 的第二进气口连通 ； 所述催化反应器 （12） 内填充催化剂 （13） ， 所述催化反应器 （12） 的出气口通过管道与 三通球阀Ⅲ （11） 的 C1口连通 ； 所述三通球阀Ⅲ （11） 的 C3口通过管道连接所述汞分析仪 （16） ； 所述三通球阀Ⅲ （11） 的 C2口通过管道连接三通球阀Ⅱ （10） 的 B2口 ； 所述三通球阀Ⅱ （10） 的 B3口通过管道连接所述烟气分析仪 （15） ， 所述三通球阀Ⅲ （11） 和三通球阀Ⅱ （10） 为 T 型三通球阀。 2. 根据权利要求 1 所述的一种联合评价催化剂脱硝和脱汞性能的装置， 其特征在于 ： 所述装有汞渗透管的 U 型石英管 （23） 浸入油浴 （21） 中， 所述催化反应器 （12） 放入电加热 炉 （14） 中。 3.采用权利要求1或2所述装置联合评价催化剂脱硝和脱汞性能的方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 1) 调整三通球阀Ⅰ （9） ， 使得 A1口与 A2口连通、 A3口封闭， 调整三通球阀Ⅱ （10） ， 使得 B1口、 B2口和 B3口相互连通， 调整三通球阀Ⅲ （11） 使得 C2口和 C3口连通、 C1口封闭 ； 2) 通过管道Ⅱ～Ⅷ， 向预热混合器 （8） 内通入 O2、 NO、 N2、 汞蒸汽、 HCl 和 SO2气体， 所述 烟气分析仪 （15） 检测NO的初始浓度CNO,in， 所述汞分析仪 （16） 检测汞蒸气的初始浓度[Hg0] in； 3) 调整三通球阀Ⅰ （9） ， 使得 A1口与 A3口连通、 A1口封闭， 调整三通球阀Ⅱ （10） ， 使得 B2口和 B3口连通、 B1口封闭 ； 调整三通球阀Ⅲ （11） ， 使得 C1口、 C2口和 C3口相互连通 ； 4) 管道Ⅰ （1） 向催化反应器 （12） 内通入 NH3气体， 通过管道Ⅱ～Ⅷ， 向预热混合器 （8） 内通入 O2、 NO、 N2、 汞蒸汽、 HCl 和 SO2气体 ； 5) 所述烟气分析仪 （15） 检测 NO 的浓度 CNO,out， 所述汞分析仪 （16） 检测汞蒸气的浓度 [Hg0]out； 计算 NO 的脱除率 ： 权 利 要 求 书 CN 103926370 A 2 2/2 页 3 计算 Hg0的氧化率 ： 权 利 要 求 书 CN 103926370 A 3 1/4 页 4 一种联合评价催化剂脱硝和脱汞性能的装置及方法 技术领域 [0001] 本发明属于检测用于燃煤电厂脱硝脱汞系统中催化剂的脱硝活性及汞氧化活性 的技术领域 背景技术 [0002] 氮氧化物 NOx 和汞是燃煤电厂主要排放的大气污染物， 氮氧化物的排放会造成酸 雨， 温室效应和臭氧层破坏等环境问题， 严重危害人类健康和社会发展。 [0003] 国家环境?；げ亢凸抑柿考喽郊煅榧煲咦芫至戏⒉剂?GB13223-2011 火电厂 大气污染物排放标准， 标准确规定 ： 自 2015 年 1 月 1 日起， 燃煤锅炉执行文件中表 1 规定 的汞及其化合物污染物排放限值 ( 不超过 30μg/Nm)， 我国最新颁布的火电厂大气污染物 排放标准 （GB13223-2011） 规定了燃煤锅炉的汞排放限制为 0.03mg/m3， 随着环保要求的不 断提高， 今后对于我国燃煤电厂的氮氧化物和汞的排放标准也将会越来越严格， 目前国内 大部分燃煤电厂已经逐渐并逐步完善了脱销系统的安装， 并采用目前世界上主要的脱销技 术， 即选择性催化还原 （SCR） 脱硝技术， 而催化剂是 SCR 技术的核心， 基于 SCR 脱销技术而 开发的催化剂也层出不穷， 针对于我国不同煤炭品种的燃烧特质而开发的脱销催化剂也在 进一步研究完善当中。 [0004] 燃煤电厂烟气中的汞主要以气态单质汞 （Hg0） 等形态存在。单质汞是脱除难点， 目 前主要用脱汞吸附剂进行吸附去除。已有研究表明， 燃煤电厂脱硝系统中的部分催化剂对 单质汞具有氧化能力， 能够将单质汞氧化成二价汞的化合物， 这就使得在不新增加脱汞设 备的情况下， 利用现有脱硝装置将烟气中较难脱除的单质汞氧化进而被后续的湿法脱硫设 备脱除。 然而目前脱硝催化剂种类繁多、 烟气组成复杂， 到底何种催化剂同时兼具高效的脱 硝活性以及具有较强的单质汞氧化活性还有待进一步研究。 发明内容 [0005] 本发明的目的在于提供一种具有同时检测催化剂脱硝及汞氧化活性的联合评价 装置。 [0006] 为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的， 一种联合评价催化剂脱硝和脱汞 性能的装置， 包括管道Ⅰ～Ⅶ、 预热混合器、 电加热炉、 三通球阀Ⅰ～Ⅲ、 烟气分析仪和汞分 析仪， 以及具有两个进气口和一个出气口的催化反应器。 [0007] 所述管道Ⅰ的进口连接 NH3气源、 出口连接催化反应器的第一进气口。 [0008] 所述管道Ⅱ的进口连接 O2气源、 出口连接预热混合器的进气口。所述管道Ⅲ的进 口连接 NO 气源、 出口连接预热混合器的进气口。所述管道Ⅳ的进口连接 N2气源、 出口连接 预热混合器的进气口。 所述管道Ⅴ的进口连接HCl气源、 出口连接预热混合器的进气口。 所 述管道Ⅵ的进口连接 N2气源、 出口连接装有汞渗透管的 U 型石英管的进气口， 所述装有汞 渗透管的 U 型石英管出气口通过管道Ⅷ与预热混合器的进气口连通。所述管道Ⅶ的进口连 接 SO2气源、 出口连接预热混合器的进气口。所述管道Ⅰ～Ⅶ上均安装有单向阀。 说 明 书 CN 103926370 A 4 2/4 页 5 [0009] 所述预热混合器的出气口通过管道与三通球阀Ⅰ的 A1口连通。所述三通球阀Ⅰ 的 A2口通过管道与三通球阀Ⅱ的 B1口连通。所述三通球阀Ⅰ的 A3口通过管道与催化反应 器的第二进气口连通。 [0010] 所述催化反应器内填充催化剂， 所述催化反应器的出气口通过管道与三通球阀Ⅲ 的 C1口连通。所述三通球阀Ⅲ的 C3口通过管道连接所述汞分析仪。所述三通球阀Ⅲ的 C2 口通过管道连接三通球阀Ⅱ的 B2口。所述三通球阀Ⅱ的 B3口通过管道连接所述烟气分析 仪， 所述三通球阀Ⅲ和三通球阀Ⅱ为 T 型三通球阀。 [0011] 进一步地， 所述装有汞渗透管的 U 型石英管浸入油浴中， 所述催化反应器放入电 加热炉中。 [0012] 本发明的技术效果是毋庸置疑的， 该装置可以产生不同配比的烟气， 模拟出工厂 的实际状况。通过更换不同种类的催化剂， 选择出针对特定烟气脱硝和脱汞效果均好的催 化剂。 [0013] 本发明的另一个目的是公开一种基于上述装置的联合评价催化剂脱硝和脱汞性 能的方法， 包括以下步骤 ： [0014] 1) 调整三通球阀Ⅰ， 使得 A1口与 A2口连通、 A3口封闭， 调整三通球阀Ⅱ， 使得 B1 口、 B2口和 B3口相互连通， 调整三通球阀Ⅲ使得 C2口和 C3口连通、 C1口封闭。 [0015] 2) 通过管道Ⅱ～Ⅷ， 向预热混合器内通入 O2、 NO、 N2、 汞蒸汽、 HCl 和 SO2气体， 所述 烟气分析仪检测 NO 的初始浓度 CNO,in， 所述汞分析仪检测汞蒸气的初始浓度 [Hg0]in。 [0016] 3)调整三通球阀Ⅰ， 使得A1口与A3口连通、 A1口封闭， 调整三通球阀Ⅱ， 使得B2口 和 B3口连通、 B1口封闭。调整三通球阀Ⅲ， 使得 C1口、 C2口和 C3口相互连通。 [0017] 4) 管道Ⅰ向预热混合器内通入 NH3气体， 通过管道Ⅱ～Ⅷ， 向预热混合器内通入 O2、 NO、 N2、 汞蒸汽、 HCl 和 SO2气体。 [0018] 5) 所述烟气分析仪检测 NO 的浓度 CNO,out， 所述汞分析仪检测汞蒸气的浓度 [Hg0] out。 [0019] 计算 NO 的脱除率 ： [0020] 计算 Hg0的氧化率 ： 附图说明 [0021] 图 1 为本发明的结构示意图 ； [0022] 图 2 为图 1 中的图例。 [0023] 图中 ： 1- 管道Ⅰ， 2- 管道Ⅱ， 3- 管道Ⅲ， 4- 管道Ⅳ， 5- 管道Ⅴ， 6- 管道Ⅵ， 7- 管 道Ⅶ， 8- 预热混合器， 9- 三通球阀Ⅰ， 10- 三通球阀Ⅱ， 11- 三通球阀Ⅲ， 12- 催化反应器， 13-催化剂， 14-电加热炉， 15-烟气分析仪， 16-汞分析仪， 17-压力表， 18-减压阀， 19-过滤 器， 20- 质量流量计， 21- 油浴， 22- 单向阀， 23- 装有汞渗透管的 U 型石英管， 24- 管道Ⅷ。 具体实施方式 说 明 书 CN 103926370 A 5 3/4 页 6 [0024] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明， 但不应该理解为本发明上述主题 范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下， 根据本领域普通技术知 识和惯用手段， 做出各种替换和变更， 均应包括在本发明的?；し段?。 [0025] 实施例 1 ： [0026] 一种联合评价催化剂脱硝和脱汞性能的装置， 包括管道Ⅰ～Ⅶ、 预热混合器 8、 三 通球阀Ⅰ～Ⅲ、 烟气分析仪 15 和汞分析仪 16， 以及具有两个进气口和一个出气口的催化反 应器 12。催化反应器 12 是一个内部容纳催化剂的容器。从催化反应器 12 任意一个进气口 进入的气体流经催化剂 （通常固定在载体上） 后， 从出气口排出。 [0027] 所述管道Ⅰ 1 的进口连接 NH3气源、 出口连接催化反应器 12 的第一进气口。 [0028] 所述管道Ⅱ2的进口连接O2气源、 出口连接预热混合器8的进气口。 所述管道Ⅲ3 的进口连接 NO 气源、 出口连接预热混合器 8 的进气口。所述管道Ⅳ 4 的进口连接 N2气源、 出口连接预热混合器 8 的进气口。所述管道Ⅴ 5 的进口连接 HCl 气源、 出口连接预热混合 器 8 的进气口。所述管道Ⅵ 6 的进口连接 N2气源、 出口连接汞渗透管 23 的进气口， 所述汞 渗透管 23 的出气口通过管道Ⅷ 24 与预热混合器 8 的进气口连通。所述管道Ⅶ 8 的进口连 接 SO2气源、 出口连接预热混合器 8 的进气口。上述各个管道的作用是向催化反应器 12 内 送入混合气体。 [0029] 实施例中， 管道Ⅰ～Ⅷ均为聚四氟乙烯管。 通过调整各个管道的进气量， 可以方便 地控制混合气体各个成分的配比。 参见图1和图2， 管道Ⅰ～Ⅴ、 Ⅶ中， 每一条管道均安装有 辅助设施， 即从进气口到出气口依次安装有减压阀 18、 过滤器 19、 质量流量计 20 和单向阀 22。减压阀 18 的进端口和出端口各安装一个压力表 17?？梢钥刂乒艿赖耐ǘ?。由于管道 Ⅵ 6 和管道Ⅷ需要输出汞蒸汽， 所以， 在管道Ⅵ 6 从进气口到出气口依次安装有减压阀 18、 过滤器 19 和质量流量计 20， 管道Ⅷ上安装单向阀 22。通过控制各管道上安装的单向阀 22 的启闭， [0030] 实验时， 各个管道的气体均经过减压阀、 过滤器并通过质量流量计精确控制流量 后送入所述预热混合器 8 内， 形成混合气体。所述预热混合器 8 的出气口通过管道与三通 球阀Ⅰ 9 的 A1口连通。所述三通球阀Ⅰ 9 的 A2口通过管道与三通球阀Ⅱ 10 的 B1口连通。 所述三通球阀Ⅰ9的A3口通过管道与催化反应器12的第二进气口连通。 所述三通球阀Ⅰ9 可以为 T 型三通球阀， 也可以为 L 型三通球阀， 其具有 A1、 A2和 A3三个管口。 [0031] 所述催化反应器 12 内填充催化剂 13， 所述催化反应器 12 的出气口通过管道与三 通球阀Ⅲ 11 的 C1口连通。所述三通球阀Ⅲ 11 的 C3口通过管道连接所述汞分析仪 16。所 述三通球阀Ⅲ 11 的 C2口通过管道连接三通球阀Ⅱ 10 的 B2口。所述三通球阀Ⅱ 10 的 B3口 通过管道连接所述烟气分析仪15， 所述三通球阀Ⅲ11和三通球阀Ⅱ10为T型三通球阀， 均 具有三个管口 （三通球阀Ⅱ 10 的 B1、 B2和 B3， 三通球阀Ⅲ 11 的 C1、 C2和 C3） 。实施例中， 所 述汞分析仪 16 测定烟气中 0 价汞的浓度， 所述烟气分析仪 15 测定 NO 的浓度。 [0032] 实施例中， 。所述装有汞渗透管的 U 型石英管 23 浸入油浴 21 中， 即汞蒸汽的浓度 可以通过调整油浴 21 的温度来控制。所述催化反应器 12 放入电加热炉 14 中。 [0033] 实施例 2 ： [0034] 本实施例采用实施例 1 所述装置， 联合评价催化剂脱硝和脱汞性能的方法， 包括 以下步骤 ： 说 明 书 CN 103926370 A 6 4/4 页 7 [0035] 1) 调整三通球阀Ⅰ 9， 使得 A1口与 A2口连通、 A3口封闭， 调整三通球阀Ⅱ 10， 使得 B1口、 B2口和 B3口相互连通， 调整三通球阀Ⅲ 11 使得 C2口和 C3口连通、 C1口封闭。即使得 从预热混合器 8 内出来的混合气体不经过催化剂 13， 直接进入烟气分析仪 15 和汞分析仪 16。 [0036] 2) 通过管道Ⅱ～Ⅷ， 向预热混合器 8 内通入 O2、 NO、 N2、 汞蒸汽、 HCl 和 SO2气体。 此时， 管道Ⅰ上的单向阀 22 关闭。所述烟气分析仪 15 检测 NO 的初始浓度 CNO,in， 所述汞分 析仪 16 检测汞蒸气的初始浓度 [Hg0]in。作为优选， 向预热混合器 8 内通入 O2、 NO、 N2、 汞蒸 汽、 HCl 和 SO2气体一段时间后， 再读取汞分析仪 16 和烟气分析仪 15 显示的参数。即获得 稳定后的汞蒸气的初始浓度 [Hg0]in和 NO 的初始浓度 CNO,in。 [0037] 3) 调整三通球阀Ⅰ 9， 使得 A1口与 A3口连通、 A2口封闭， 调整三通球阀Ⅱ 10， 使得 B2口和 B3口连通、 B1口封闭。调整三通球阀Ⅲ 11， 使得 C1口、 C2口和 C3口相互连通。即使 得预热混合器 8 内出来的混合气体， 以及管道Ⅰ出来的氨气经过催化剂 13。 [0038] 4) 管道Ⅰ 1 向催化反应器内通入 NH3气体， 通过管道Ⅱ～Ⅷ， 向预热混合器 8 内通 入 O2、 NO、 N2、 汞蒸汽、 HCl 和 SO2气体。实施例中， 可以根据实验需要， 通过电加热炉 14 来加 热催化反应器 12 并控制反应温度。 [0039] 5) 所述烟气分析仪 15 检测 NO 的浓度 CNO,out， 所述汞分析仪 16 检测汞蒸气的浓度 [Hg0]out。作为优选， 在实验设定的温度点反应稳定 30 分钟后， 再读取 CNO,out和 [Hg0]out。 [0040] 计算 NO 的脱除率 ： [0041] 计算 Hg0的氧化率 ： 说 明 书 CN 103926370 A 7 1/1 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103926370 A 8