本实用新型涉及一种烟气脱硝催化剂性能的评价装置，具体涉及一种模拟不同真实烟气工况条件，对整体式脱硝催化剂进行性能评价的装置。
背景技术：
氮氧化物是主要的大气污染物之一，排放要求日益严格。我国《“十二五”节能减排综合性工作方案》中规定：到2015年，全国氮氧化物排放总量要比2010年下降10％。2015年4月，国家环保部颁布的《石油炼制工业污染物排放标准》要求：2014年7月1日起，新建催化裂化装置排放再生烟气中氮氧化物要求小于200mg/m3，特别排放限值要求小于100mg/m3，2017年7月1日现有企业也执行该标准。
选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)技术成熟，脱硝效率可达到80％～90％，已广泛应用于电厂脱硝，其核心为催化剂。目前，国内催化裂化装置再生烟气脱硝技术尚未成熟，加之催化裂化再生烟气烟气与燃煤烟气具有明显不同的特征，主要表现在烟气量、NOx和SO2浓度、粉尘浓度及特性和粒径分布等，尤其是催化裂化烟气中含有催化裂化催化剂粉尘，其中的五氧化二钒组分为SCR催化剂的活性组分，在催化剂的制备上对于钒含量的设计需要做特殊考虑。目前现有脱硝催化剂评价装置的专利如CN201410319064、CN201320543659、CN201420527796等，都只能模拟烟气中不同气体组分对催化剂性能的影响，无法考察烟气中粉尘对催化剂性能的影响。本实用新型SCR催化剂评价装置不仅可以考察烟气中气体组分对催化剂活性的影响，而且还可以模拟评价烟气中粉尘对催化剂性能的影响，更接近于催化剂使用的实际工况。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的是提供一种烟气脱硝催化剂的评价装置，可以在烟气中加入影响催化剂活性的烟气粉尘，模拟实际烟气条件，对催化剂进行评价，筛选出高脱硝效率的催化剂配方，也能考察不同工况下催化剂的脱硝性能，优化催化剂的生产工艺和使用操作条件。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，依次包括配气系统1、反应系统2、分析系统4、冷却分离系统5、尾气处理系统6；所述配气系统通过管线与反应系统连接，反应系统进出口管线上设置采样口，所述采样口通过管线与分析系统4连接，反应系统反应后的气体通过管线与冷却分离系统5连接，冷却分离系统通过管线与尾气处理系统连接；其特征在于所述装置还包括一个用于向反应系统中添加烟气粉尘的加尘系统3，所述加尘系统通过管线连接于配气系统与反应系统之间的管线上。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述加尘系统3包括料仓31、旋转螺杆32、进料管33和文丘里管34；料仓设置于旋转螺杆的一端，旋转螺杆的另一端通过进料管与文丘里管34喉部相连接，所述文丘里管安装于配气系统与反应系统之间的管线上。所述料仓31的一侧设有能够观察内部粉尘料位的观察窗。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述配气系统1包括分别配送组分气体O2、SO2、NOx、N2和氨气的五条配气管线、一条配水管线及一汽化器17；所述O2、SO2、NOx和N2配气管线以及配水管线均与汽化器底部相连，汽化器顶部出口通过管线与氨气配送管线相连，并一起与反应系统相连。
所述汽化器17由下部汽化段和上部的混合段组成，H2O在汽化段被汽化，其他气体在汽化段被加热到设定温度，然后在混合段内混合后再一起进入反应器21。
所述的配气管线上分别依次设置过滤器、减压阀、质量流量控制器和单向阀，使得组分气体依次经过滤器11过滤后通过减压阀12由质量流量控制器13控制加入量，经过单向阀14进入反应系统。
本实用新型所述的反应器21为固定床反应器。反应器上侧设置气体入口，烟气由上而下穿过催化剂床层进行反应。所述反应器入口管线和出口管线上均设置采样点。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述的分析系统4包括采样阀箱、多位采样阀及在线分析仪，用于分析烟气中NOx、SO2、O2、CO2等组分的浓度。所述阀箱内配有加热装置和热电偶进行控温，保障采样的烟气温度。所述采样阀箱与反应器入口管线和出口管线上设置的采样点通过管线相连接。采集的样品经过采样阀进入在线分析仪进行分析。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述的冷却分离系统依次包括洗气罐51、冷却器52和气液分离罐53，洗气罐51内装有洗涤液，可将烟气中的粉尘进行分离。从反应器底部出来的烟气进入洗气罐洗涤后，进入冷却器52冷却，冷却后进入气液分离罐53进行气液分离。反应产物中被冷凝下来的水滞留在分离罐53内，可定时放出。分离罐出口管线上设置一背压阀54，可调节系统压力。
本实用新型所述的脱硝催化剂的评价装置，其中所述的尾气处理系统6包括两级尾气吸收瓶61，内装吸收液，气体中有害组分可被有效吸收，防止反应后气体直接排放污染环境。
附图说明
图1为本实用新型所述脱硝催化剂的评价装置示意图。
以上附图中：1-配气系统；2-反应系统；3-加尘系统；4-分析系统；5-冷却分离系统；6-尾气处理系统；11-过滤器；12-减压阀；13-质量流量计；14-单向阀；15-原料瓶；16-计量泵；17-汽化器；21-反应器；22-样品框篮；31-料仓；32-旋转螺杆；33-进料管；34-文丘里混合器；41-阀箱；42-多位采样阀；43-在线分析仪；51-洗气罐；52-冷却器；53-分离罐；54-背压阀；61-尾气吸收瓶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。
如图1所示，本实用新型所述的脱硝催化剂性能评价装置包括配气系统1、反应系统2、分析系统4、冷却分离系统5、尾气处理系统6；所述配气系统通过管线与反应系统连接，反应系统进出口管线上设置采样口通过管线与分析系统4连接，反应系统中反应后的气体通过管线与冷却分离系统5连接，冷却分离系统通过管线与尾气处理系统连接；其特征在于所述装置还包括一个用于向反应系统中添加烟气粉尘的加尘系统3，所述加尘系统通过管线连接于配气系统与反应系统之间的管线上。
如图1所示的本实用新型所述的脱硝催化剂性能评价装置的工作过程如下：组分气NOx、SO2、O2、N2气体分别经过各自的气体过滤器11、减压阀12、质量流量计13和单向阀14进入汽化器底部汽化段，纯净水从原料瓶15由计量泵16按工艺要求量泵入，通过管线进入汽化器底部汽化段，从汽化段出来的NOx、SO2、O2、N2气体及水蒸气进入汽化器混合段混合后，与NH3管线配入的NH3混合进入加尘系统中的文丘里管，加尘系统中3来自料仓31的粉尘经天平计量后经旋转螺杆32加入试验所需量，通过进料管33及文丘里混合器34进入气路与烟气在进入反应器21前混合，形成含尘烟气一起进入反应器上部，经过反应器内填装的催化剂，从反应器出口流出。反应后的气体进入冷却分离系统5，经洗气罐51将烟气中的粉尘进行分离，分离出来的气体经冷却器51冷却后进入气液分离罐53进行气液分离。反应产物中被冷凝下来的水滞留在分离罐53内，可定时放出。分离罐53中的气相经背压阀54进入尾气处理系统6。利用两级尾气吸收瓶61将气体中有害组分有效吸收后排入大气，避免造成污染。
从反应器21进出口气体管线上设置的采样口采集的气体样品通过管线连接进入分析系统4，经带加热装置的阀箱41，通过多位采样阀42进行切换，进入在线分析仪43进行分析。采样阀42可实现多点测试共用一套分析仪；阀箱内的加热装置既可以防止气体中的水分凝结，也防止了NH3和SO2反应生成铵盐结晶堵塞管路。
实施例1
选取工业用的蜂窝状脱硝催化剂产品，尺寸为30×30×200mm，4×4孔，入口NOx浓度为616.2mg/m3，SO2浓度为1028mg/m3，粉尘浓度386mg/m3(粉尘为惰性物质)，O2体积分数3.1％，水分体积分数10％，空速4000h-1，反应温度350℃，当反应器上下测温点温度差不超过3℃且装置平衡200小时后开始测定。调整喷氨量控制反应器出口NOx浓度为87.6mg/m3，NOx去除率为85.8％，氨逃逸为0.6μL/L。
实施例2
采用的催化剂和评价条件同实施例1，唯一不同的是加入的粉尘是通过浸渍法在惰性粉尘上负载了0.8％的砷氧化物装置平衡200小时后开始测定。调整喷氨量控制反应器出口NOx浓度为89.3mg/m3，NOx去除率为85.5％，氨逃逸为1.4μL/L。
对比例1
采用的催化剂和评价条件同实施例1，唯一不同的是气体中不加入粉尘，装置平衡200小时后开始测定。调整喷氨量控制反应器出口NOx浓度为85.6mg/m3，NOx去除率为86.1％，氨逃逸为0.3μL/L。
通过实施例和对比例发现：利用本实用新型脱硝催化剂评价装置，可对比出无尘烟气和含惰性粉尘、含重金属粉尘烟气对催化剂性能的影响，进而更能准确评估催化剂在真实工况下的运行状态，从而有针对性的对催化剂性能进行改进。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本装置设计精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型权利要求的保护范围。