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煙氣脫硝催化劑檢測(cè)技術(shù)規(guī)范 GB/T 38219-2019

2021-05-18

前言

本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1-2009給出的規(guī)則起草。

本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會(huì)提出。

本標(biāo)準(zhǔn)由全國環(huán)保產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC 275)歸口。

本標(biāo)準(zhǔn)起草單位:清華大學(xué)、中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院、西安熱工研究院有限公司、浙江大學(xué)、國電環(huán)境保護(hù)研究院、江蘇龍?jiān)创呋瘎┯邢薰?、國家電投集團(tuán)遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保工程有限公司、大唐南京環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司，機(jī)械科學(xué)研究總院集團(tuán)有限公司。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人:李俊華、黃進(jìn)、楊恂、高翔、肖雨亭、黃銳、江曉明、金定強(qiáng)、陳建軍、姚燕、張曉昕、劉小峰。

煙氣脫硝催化劑檢測(cè)技術(shù)規(guī)范

1范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了燃煤、燃油、燃?xì)?、垃圾和生物質(zhì)燃燒等產(chǎn)生的煙氣中就氧化物凈化所采用的選擇性催化還原(SCR)催化劑的術(shù)語和定義、檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)方法及測(cè)試裝置。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼鐵、有色、建材、石油化工、電力等行業(yè)采用的蜂窩式、平板式、三葉草形催化劑(含新催化劑、使用過的催化劑和再生催化劑)的檢測(cè),波紋式、顆粒狀催化劑等可參照?qǐng)?zhí)行。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。

GB/T4741陶瓷材料抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)方法

GB/T14642工業(yè)循環(huán)冷卻水及鍋爐水中氟、氯、磷酸根.亞硝酸根、硝酸根和硫酸根的測(cè)定離子色譜法

GB/T 14669空氣質(zhì)量氨的測(cè)定離子選擇電極法

GB/T 15454工業(yè)循環(huán)冷卻水中鈉、銨、鉀、鎂和鈣離子的測(cè)定離子色譜法

GB/T 16157 固定污染源排氣中顆粒物測(cè)定與氣態(tài)污染物采樣方法

GB/T 21508燃煤煙氣脫硫設(shè)備性能測(cè)試方法

GB/T 21650.2壓汞法和氣體吸附法測(cè)定固體材料孔徑分布和孔隙度第2部分:氣體吸附法分析介孔和大孔

GB/T 23942化學(xué)試劑電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法通則

GB/T 31590煙氣脫硝催化劑化學(xué)成分分析方法

DL/T 260燃煤電廠煙氣脫硝裝置性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)范

DL/T998石灰石-石膏濕法煙氣脫硫裝置性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)范

DL/T 1286- 2013 火電廠煙氣脫硝催化劑檢測(cè)技術(shù)規(guī)范

HJ/T 43固定污染源排氣中氨氧化物的測(cè)定鹽酸蔡乙二胺分光光度法

HJ/T 56固定污染源排氣中二氧化硫的測(cè)定碘量法

HJ 534環(huán)境空氣氨的測(cè)定次氨酸鈉水楊酸分光光度法

HJ/T 629固定污染源廢氣二氧化硫的測(cè)定非分散紅外吸收法

JJG662順磁式氧分析器檢定規(guī)程

SH3501石油化工有毒、可燃介質(zhì)鋼制管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范

ISO 7996環(huán)境空氣氮氧化物質(zhì)量濃度的測(cè)定化學(xué)發(fā)光法

ISO 10498環(huán)境空氣二氧化硫的測(cè)定紫外線熒光法

ISO 21258固定源排放一氧化二氮(N₂O)的質(zhì)量濃度的測(cè)定參照法:非分散紅外法

3術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1新催化劑

在制備和焙燒完成后未經(jīng)使用的催化劑。

3.2失活催化劑

由于物理或化學(xué)因素導(dǎo)致脫硝性能不能滿足要求的催化劑。

3.3再生催化劑

經(jīng)過物理或化學(xué)方法使失活催化劑脫硝性能得以恢復(fù)的催化劑。

3.4三葉草形催化劑

整體擠壓成型,具有三葉草斷面的,經(jīng)焙燒而成的脫硝催化劑。

3.5圓截面近似抗彎強(qiáng)度

三葉草形催化劑通過三點(diǎn)負(fù)荷法測(cè)定,以橫截面外切圓近似,從而計(jì)算得到的彎曲斷裂時(shí)樣品承受的最大應(yīng)力值。

3.6孔容

單位質(zhì)量催化劑內(nèi)孔的總?cè)莘e，本標(biāo)準(zhǔn)中特指用氣體吸附法測(cè)得的孔體積。

3.7活性

脫硝催化劑在氮基還原劑與氮氧化物反應(yīng)過程中所起到的催化作用的能力,表征單層催化劑在氨氮摩爾比為1時(shí)在特定煙氣工況下的綜合脫硝性能。

3.8

N₂選擇性

在SCR催化劑的作用下轉(zhuǎn)化的NO_，和NH₃總分子數(shù)中生成N₂而非N₂O的比例。

3.9氨逃逸

反應(yīng)器出口煙氣中氨的質(zhì)量與煙氣休積之比。

4檢測(cè)內(nèi)容

4.1幾何特性

幾何特性指標(biāo)包括脫硝催化劑的外觀幾何尺寸、幾何比表面積和開孔率。

4.2理化特性

理化特性指標(biāo)包括脫硝催化劑的抗壓強(qiáng)度(蜂窩式催化劑)、圓截面近似抗彎強(qiáng)度(三葉草形催化劑)、磨損強(qiáng)度(蜂窩式催化劑).磨損強(qiáng)度(平板式催化劑)、比表面積、孔容和化學(xué)成分。

4.3工藝特性

工藝特性指標(biāo)包括脫硝催化劑的脫硝效率、氨逃逸、活性、選擇性、壓降和SO₂/SO₃轉(zhuǎn)化率,其中脫硝效率和氨逃逸指標(biāo)應(yīng)同時(shí)檢測(cè)。

5檢測(cè)指標(biāo)及方法

5.1 幾何特性指標(biāo)檢測(cè)及方法

5.1.1外觀幾何尺寸

5.1.1.1蜂窩式催化劑

按照DL./T1286-2013中5.1.1.1的規(guī)定檢測(cè)。

5.1.1.2平板式催化劑

按照DL./T 1286-2013中5.1.1.2的規(guī)定檢測(cè)。

5.1.1.3三葉草形催化劑

三葉草形催化劑外觀幾何尺寸的檢測(cè)內(nèi)容如圖1所示,包括:截面高度(h)、截面寬度(D)、長度(L.)。

由式(1)、式(2)計(jì)算單柱古徑(d )和柱中軸距(t):

5.1.1.4測(cè)量的位置和點(diǎn)的數(shù)量

測(cè)量點(diǎn)的位置取決于試樣的形狀,應(yīng)分散且分布均勻。測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量應(yīng)不少于10個(gè),最終結(jié)果取其算術(shù)平均值。

5.1.2 幾何比表面積

5.1.2.1蜂窩式催化劑

按照DL/T1286-2013中5.1.2.1的規(guī)定檢測(cè)。

5.1.2.2平板式催化劑

按照DL/T1286-2013中5.1.2.2的規(guī)定檢測(cè)。

5.1.2.3三葉草形催化劑

三葉草形催化劑幾何比表面積A_p,按式(5)計(jì)算(假定三個(gè)圓柱體均彼此相切):

5.1.3 開孔率

5.1.3.1蜂窩式催化劑

按照DL./T1286-2013中5.1.3.1的規(guī)定檢測(cè)。

5.1.3.2平板式催化劑

按照DL/T1286- 2013中5.1.3.2的規(guī)定檢測(cè)。

5.2理化特性指標(biāo)檢測(cè)及方法

5.2.1抗壓強(qiáng)度(蜂窩式催化劑)

按照DL/T1286-2013中5.2.1的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè),其中軸向抗壓強(qiáng)度和徑向抗壓強(qiáng)度取3次測(cè)定結(jié)果的平均值。

5.2.2圓截面近似抗彎強(qiáng)度(三葉草形催化劑)

5.2.2.1設(shè)備和材料

測(cè)試設(shè)備和材料應(yīng)滿足下列要求:

a)壓力試驗(yàn)機(jī)

應(yīng)確保荷載精度達(dá)到至少50mN,位移測(cè)試精度達(dá)到至少10μm,加載速度控制到至少0.2 mm/ min,彎曲試驗(yàn)樣品夾頭可以控制在至少9.0mm以內(nèi)。

b) 游標(biāo)深度卡尺.

測(cè)量范圍為0mm~200mm,分度值為0.01 mm。

c)其他

按照GB/T 4741的規(guī)定檢測(cè)。

5.2.2.2測(cè)試方法

5.2.2.2.1試樣制備

取未經(jīng)硬化的催化劑單元體，截取長度為10.0mm士0.1mm試樣10根。

試樣應(yīng)加工規(guī)整,不應(yīng)存在明顯缺陷,不應(yīng)存在裂紋,斷面應(yīng)當(dāng)平整,樣品應(yīng)當(dāng)保持筆直。測(cè)量試樣應(yīng)當(dāng)在三個(gè)不同側(cè)面方向檢查平行度,任何兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)的高度差不大于平均高度的10%。

5.2.2.2.2測(cè)試

將試樣置于溫度為110℃士2℃的烘箱中干燥2h,然后放入干燥器中冷卻至室溫。

將試樣安裝在支撐刀口上,調(diào)整支撐刀口問距，使兩個(gè)支撐刀口應(yīng)在同一平面內(nèi)且互相平行,并使加荷刀口位于兩支撐刀口的正中，支撐刀口問距為8.0 mm士0.1 mm。

開啟壓力試驗(yàn)機(jī)。注意加荷刀口接觸試樣時(shí)不得沖擊，以0.2mm/min~0.5mm/min的速度等速加荷,直至失效點(diǎn)。記錄試樣承受的最大載荷。

5.2.3磨損強(qiáng)度(蜂窩式催化劑)

5.2.3.1測(cè)試裝置

測(cè)試裝置應(yīng)符合DL/T1286-2013中5.2.3.1的規(guī)定。

5.2.3.2輔助設(shè)備和材料

輔助設(shè)備和材料應(yīng)符合DL/T1286-2013中5.2.3.2的規(guī)定。

5.2.3.3測(cè)試方法

5.2.3.3.1試樣制備

截取長度和寬度均為60 mm~70 mm,高度為100 mm土2 mm的試樣兩塊(應(yīng)保持孔型完整),作為測(cè)試樣品和對(duì)比樣品。將樣品置于105℃士2 ℃的恒溫烘箱中干燥2h,取出并在干燥器中自然冷卻至室溫后稱重。

5.2.3.3.2測(cè)試

將樣品用海綿或高嶺棉包裹,置于樣品倉中。樣品外壁與倉壁之間應(yīng)完全密封,使空氣和磨損劑完全從試樣的通道中流過。測(cè)試條件見表1.

測(cè)試后,將樣品置于105℃土2℃的恒溫烘箱中干燥2h,取出并在干燥器中自然冷卻至室溫后稱重。

5.2.3.3.3計(jì)算

按照DL/T 1286- 2013中5.2.3.3的規(guī)定計(jì)算。

5.2.4磨損強(qiáng)度(平板式催化劑)

按照DL/T 1286- 2013 中5.2.4的規(guī)定檢測(cè)。

5.2.5比表面積

按照DL/T1286- 2013中5.2.5的規(guī)定檢測(cè)。

5.2.6孔容

5.2.6.1設(shè)備

測(cè)試設(shè)備應(yīng)滿足下列要求:

a)物理吸附儀,凡是根據(jù)BJH原理制作、能夠得到正確孔容的儀器均可采用；

b)電子天平,分度值為0.0001g。

5.2.6.2測(cè)試方法

5.2.6.2.1采樣及預(yù)處理

從催化劑有效反應(yīng)壁面截取一定質(zhì)量的試樣(試樣質(zhì)量不低于0.3000g),放入樣品管內(nèi)進(jìn)行脫氣處理,以去除試樣表面物理吸附的物質(zhì)。

平板式催化劑不應(yīng)取基材部位。

5.2.6.2.2測(cè)試

測(cè)試采用靜態(tài)體積法，按照GB/T21650.2的規(guī)定進(jìn)行。

5.2.6.2.3結(jié)果

選取脫附曲線(孔徑范圍1.7 nm~ 300 nm)計(jì)算出的孔容數(shù)據(jù)為催化劑的孔容。

5.2.7化學(xué)成分

5.2.7.1鈦(Ti) 、硅(Si)、鈰(Ce)、鎢(W)、鉬(Mo)、釩(V)、鋇(Ba)、鋁(AI)、鐵(Fe)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、硫(S)等元素氧化物

5.2.7.1.1測(cè)試內(nèi)容

催化劑中的化學(xué)成分視其配方不同一般包括二氧化鈦(T_iO₂)、二氧化硅(S_iO₂)、二氧化鈰(CeO₂)、三氧化鎢(WO₃)、三氧化鑰(MoO₃)、五氧化二釩(V₂O₃)、氧化鋇(BaO)、三氧化二鋁(Al₂O₃)、氧化鐵(Fe₂O₂)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、三氧化硫(SO₃)等。

5.2.7.1.2設(shè)備和材料

測(cè)試設(shè)備和材料如下:

a) X射線熒光光譜儀(XRF);

b) 壓片機(jī);

c) 鉑金坩堝;

d)混合氣體, 氬氣90%,甲烷10%;

e)標(biāo)準(zhǔn)樣品,基體材質(zhì)應(yīng)與脫硝催化劑樣品一致,標(biāo)準(zhǔn)樣品應(yīng)經(jīng)過量值測(cè)源。

5.2.7.1.3測(cè)試方法

5.2.7.1.3.1試樣制備

采用固體粉末壓片法或熔樣法制備試樣,其中平板式催化劑不應(yīng)取基材部位。

5.2.7.1.3.2測(cè)試

按GB/T 31590的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)。

5.2.7.2鉀(K)、鈉(Na)、磷(P)、砷(As)等元素氧化物

5.2.7.2.1測(cè)試內(nèi)容

除5.2.7.1以外的氧化物,主要為氧化鉀(K₂O) 、氧化鈉(Na₂O)、五氧化二磷(P₂O₃)、三氧化二砷(As₂O₃)等。

5.2.7.2.2設(shè)備和材料

測(cè)試設(shè)備和材料如下:

a)電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP);

b) 電子天平,分度值為0.0001g;

c)電加熱板;

d)微波消解器(如需要);

e) 氬氣,純度不低于99.99%;

f)分析純化學(xué)試劑,鹽酸(HCI)、硝酸(HNO₃)、氫氟酸(HF)等;

g) 去離子水;

h)標(biāo)準(zhǔn)貯備液,選用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的混合溶液或單標(biāo)溶液。

5.2.7.2.3測(cè)試方法

5.2.7.2.3.1試樣制備

從待測(cè)催化劑需測(cè)量部位取樣,按GB/T23942規(guī)定的適宜的方法消解。

5.2.7.2.3.2試液制備

按GB/T23942規(guī)定制備待測(cè)液、程序空白試液和標(biāo)準(zhǔn)溶液。

5.2.7.2.3.3測(cè)試

按GB/T 23942規(guī)定的方法進(jìn)行。

5.3工藝特性指標(biāo)檢測(cè)及方法

5.3.1測(cè)試裝置

5.3.1.1裝置流程

催化劑制造企業(yè)、科研單位等進(jìn)行自身的質(zhì)量控制及科研研究,可采用全尺寸性能評(píng)價(jià)裝置或微型性能評(píng)價(jià)裝置(參見附錄A);進(jìn)行工程應(yīng)用模擬評(píng)價(jià)和第三方催化劑檢測(cè)評(píng)價(jià),應(yīng)采用全尺寸性能評(píng)價(jià)裝置。

脫硝催化劑工藝特性指標(biāo)的檢測(cè)應(yīng)采用專門的評(píng)價(jià)裝置,針對(duì)完整的蜂窩式催化劑單元體或按照特殊要求切割后的平板式催化劑進(jìn)行，其裝置流程見圖2。