一种采用真实调制烟气的脱硝催化剂中试平台系统
技术领域
本实用新型涉及脱硝催化剂中试平台系统，特别是采用真实调制烟气的脱硝催化剂中试平台系统。
背景技术
氮氧化物是大气污染物排放总量的主要考核指标之一。随着国家加大对大气污染物治理的力度，燃煤电厂对烟气中氮氧化物的治理主要是采用SCR脱硝技术。脱硝催化剂是SCR脱硝系统中的核心部分。脱硝催化剂从新制或再生到寿命终期，其活性及各项性能将随着运行时间无时不刻地发生变化。催化剂的各项性能优劣也主要决定了脱硝系统的性能优劣。催化剂性能直接关系到氮氧化物排放是否达标，氨逃逸是否达标、空预器等下游设备上产生的腐蚀、磨损及堵塞问题。催化剂活性以及理化性质也对后期催化剂的再生以及更换作业具有较强的指导意义。因此建立对各个阶段的脱硝催化剂的性能评估能力十分必要。
目前，为了评估催化剂性能以及理化性质并研究脱硝反应中的理化性质，人们建立了从小试到中试等各类性能评价装置。这类装置中的气源大部分采用配气的方式来模拟烟气中的二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳、水分、氧气等参数组分；也有部分装置直接旁路燃煤电厂真实工况下的烟气来作为气源。前者虽然能够较为灵活地调配烟气组分，短时间内实现烟气中组分不同配比工况。但是配气系统需要耗费的气量很大,运行成本较高,不利于长时间测试同时通过配气实现的烟气条件不能完全模拟真实的烟气成分,影响评价指标的真实性,不利于掌握催化剂各项性能指标及变化特征。后者虽然采用真实气源，但是受限于燃煤品质与机组燃烧工况等条件，不能实现灵活完整的烟气调质，造成试验工况缺失，拉长试验时间，造成浪费。
因此，研究开发一种采用真实调制烟气的脱硝催化剂中试平台系统对脱硝催化剂性能真实、有效的评估，指导烟气脱硝系统的运行维护管理以及研究脱硝反应的机理具有重要意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术不足，提供一种采用真实调制烟气的脱硝催化剂中试平台系统。
这种采用真实调制烟气的脱硝催化剂中试平台系统，包括加药系统、换热系统、除尘系统、烟气氨气混合系统、反应器系统；烟气通过烟气进口关断阀后，再通过烟气调节门调节烟气流量；烟气在喷雾混合器与加药系统来的药液混合进行调质；调质后的烟气通过除尘系统，产灰通过输灰系统接入锅炉输灰系统；调质控尘后的烟气进入换热系统换热；调质控尘控温后的烟气在烟气氨气混合系统中与氨气混合；混合烟气在反应器系统中完成选择性还原反应，脱除氮氧化物；净烟气再通过引风机增压，经过烟气出口关断阀进入锅炉尾部烟气处理系统。
作为优选：所述加药系统分为两个相互独立的子系统，直接加药系统和间接加药系统；直接加药系统和间接加药系统分别输送不同性质的药剂，并分别通过喷雾混合器进口阀与直接加药系统进料阀来控制进入次序。间接加药系统可以将药剂或者水溶性药物配成的溶液通过无级变频给料泵泵入烟气混合器。间接加药系统可以通过改变溶液浓度，实现更均匀更精细的烟气调质。
作为优选：所述直接加药系统包括药粉罐，压缩空气进气阀，直接加药系统进料阀；直接加药系统药粉罐高于喷雾混合器，用于自流；压缩空气进气阀接入压缩空气，通过气力输送粉状药剂至喷雾混合器；间接加药系统包括加药箱、搅拌器、加药箱出料阀、药液输送泵、流量计、压力表、喷雾混合器进口阀、回料阀以及排污阀，通过药液输送泵将加药箱中的药液泵入喷雾混合器。
作为优选：所述除尘系统包括离心分离式除尘器以及灰斗。
作为优选：所述换热系统包括换热器以及疏水阀。
作为优选：所述烟气氨气混合系统包括烟气氨气混合器以及进口调节阀。
作为优选：所述反应器系统包括脱硝反应器本体以及辅件，反应器进出口预留测试孔；反应器系统的输出端连接引风机。
作为优选：所述中控系统包括反应器进出口的烟温测点、流量测点、差压测点、NOx浓度测点、O测点以及出口氨逃逸测点。
本实用新型的有益效果是:
1. 采用真实工况烟气作为气源的同时，通过增加烟气调质系统，实现更为灵活、完整的烟气调质，以满足催化剂性能评估测试以及脱硝反应机理研究对工况完整性与时效性的要求；采用真实工况烟气，较采用配气系统的催化剂性能测试平台，采用真实工况烟气更准确，而且使得平台具备长期经济运行的功能。
2. 通过增加烟气加药系统，可以实现原烟气组分及配比可控，比如可以控制原烟气中SO3、重金属以及氨逃逸等的含量，拓展装置在新兴污染物控制领域的测试能力。
3. 通过增加烟气换热系统，可以实现原烟气温度可控。
4. 通过增加烟气除尘系统，可以实现原烟气颗粒物浓度可控。
附图说明
图1是系统结构图。
附图标记说明：烟气进口关断阀1、烟气调节门2、喷雾混合器3、离心分离式除尘器4、换热器5、疏水阀6、烟气/氨气混合器7、进口调节阀8、脱硝反应器本体9、引风机10、烟气出口关断阀11、加药箱12、加药箱出料阀13、药液输送泵14、流量计15、压力表16、喷雾混合器进口阀17、回料阀18、搅拌器19、排污阀20、药粉罐21、压缩空气进气阀22、直接加药系统进料阀23。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
本实施例的采用真实调制烟气的脱硝催化剂中试平台系统，包括烟气调质系统（加药系统、换热系统、除尘系统）、烟气/氨气混合系统、反应器系统、中控系统以及各调节阀门与计量装置；烟气通过烟气进口关断阀1后，再通过烟气调节门2调节烟气流量；烟气在喷雾混合器3与加药装置来的药液混合进行调质；调质后的烟气通过除尘系统实现颗粒物浓度的自主可控，产灰通过输灰系统接入锅炉输灰系统；调质控尘后的烟气进入换热系统换热以实现烟温可控；调质控尘控温后的烟气在烟气/氨气混合系统中与氨气混合；混合烟气在反应器系统中完成选择性还原反应，脱除氮氧化物；净烟气再通过引风机增压，经过烟气出口关断阀11进入锅炉尾部烟气处理系统。其中，所述加药系统分为两个相互独立的子系统，直接加药系统和间接加药系统，分别输送不同性质的药剂，并分别通过喷雾混合器进口阀17与直接加药系统进料阀23来控制进入次序。直接加药系统药粉罐21高于喷雾混合器3，可以自流；接入压缩空气，亦可以通过气力输送粉状药剂；间接加药系统可以将药剂或者水溶性药物配成的溶液通过无级变频给料泵泵入烟气混合器。间接加药系统可以通过改变溶液浓度，实现更均匀更精细的烟气调质。所述直接加药系统包括药粉罐21，压缩空气进气阀22，直接加药系统进料阀23；间接加药系统包括加药箱12及搅拌器19，加药箱出料阀13，药液输送泵14，流量计15，压力表16，喷雾混合器进口阀17，回料阀18以及排污阀20。所述除尘系统包括离心分离式除尘器4以及灰斗等；所述换热系统包括换热器5以及疏水阀6等，通过更换换热介质与改变流量来实现冷热换热以及烟温梯度设置；所述烟气/氨气混合系统包括烟气/氨气混合器7以及进口调节阀8；反应器系统包括脱硝反应器本体9以及辅件，反应器进出口预留测试孔。中控系统包括反应器进出口的烟温测点、流量测点、差压测点、NOx浓度测点、O2测点以及出口氨逃逸测点。反应器系统的输出端连接引风机10。
脱硝催化剂中试平台系统的控制方法，包括如下步骤：
S1、烟气通过烟气进口关断阀1后，再通过烟气调节门2调节烟气流量；
S2、烟气在喷雾混合器3与加药系统来的药液混合进行调质；
步骤S2中，加药系统分为两个相互独立的子系统，直接加药系统和间接加药系统；直接加药系统和间接加药系统分别输送不同性质的药剂，并分别通过喷雾混合器进口阀17与直接加药系统进料阀23来控制进入次序。直接加药系统药粉罐21高于烟气混合器3，用于自流；压缩空气进气阀22接入压缩空气，通过气力输送粉状药剂至喷雾混合器3；间接加药系统将药剂或者水溶性药物配成的溶液通过药液输送泵14泵入喷雾混合器3。
S3、调质后的烟气通过除尘系统，产灰通过输灰系统接入锅炉输灰系统；
S4、调质控尘后的烟气进入换热系统换热；
S5、调质控尘控温后的烟气在烟气氨气混合系统中与氨气混合；
S6、混合烟气在反应器系统中完成选择性还原反应，脱除氮氧化物；
S7、净烟气再通过引风机10增压，经过烟气出口关断阀11进入锅炉尾部烟气处理系统。
某中试平台旁路某电厂330MW机组脱硝出口的高温烟气，通过中试平台后，再进入除尘器进口，完成烟气回路。某次为研究脱硝催化剂对汞的协同脱除作用，需要用到SCR中试平台，但是电厂燃用煤种中汞含量很低，烟气中单质汞含量不能检出（≤0.01 ppm），不能满足试验要求。通过在药粉罐21加入单质汞，自流进喷雾混合器3中，通过控制直接加药系统进料阀23开度，控制加药量，调质得到烟气中单质汞含量分布为0.10、0.07、0.05、0.03ppm四个浓度梯度。实验中，原烟气温度为324℃，为了研究不同温度下，脱硝催化剂对单质汞的联合脱除能力，通过更换换热系统中换热介质（冷却水或蒸汽）以及循环倍率，实现了275、295、324、350、370℃五个温度梯度。这大大弥补了实际烟气组分条件受燃煤条件以及燃烧条件的影响不够灵活的情况。
