烟气脱硝催化剂检测技术规范 GB/T 38219-2019
发布时间：
2021-05-18
本标准适用于钢铁、有色、建材、石油化工、电力等行业采用的蜂窝式、平板式、三叶草形催化剂(含新催化剂、使用过的催化剂和再生催化剂)的检测,波纹式、颗粒状催化剂等可参照执行。
前言
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。
本标准由中华人民共和国国家发展和改革委员会提出。
本标准由全国环保产业标准化技术委员会(SAC/TC 275)归口。
本标准起草单位:清华大学、中国标准化研究院、西安热工研究院有限公司、浙江大学、国电环境保护研究院、江苏龙源催化剂有限公司、国家电投集团远达环保工程有限公司、大唐南京环保科技有限责任公司，机械科学研究总院集团有限公司。
本标准主要起草人:李俊华、黄进、杨恂、高翔、肖雨亭、黄锐、江晓明、金定强、陈建军、姚燕、张晓昕、刘小峰。
烟气脱硝催化剂检测技术规范
1范围
本标准规定了燃煤、燃油、燃气、垃圾和生物质燃烧等产生的烟气中就氧化物净化所采用的选择性催化还原(SCR)催化剂的术语和定义、检测项目、检测方法及测试装置。
本标准适用于钢铁、有色、建材、石油化工、电力等行业采用的蜂窝式、平板式、三叶草形催化剂(含新催化剂、使用过的催化剂和再生催化剂)的检测,波纹式、颗粒状催化剂等可参照执行。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
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3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1新催化剂
在制备和焙烧完成后未经使用的催化剂。
3.2失活催化剂
由于物理或化学因素导致脱硝性能不能满足要求的催化剂。
3.3再生催化剂
经过物理或化学方法使失活催化剂脱硝性能得以恢复的催化剂。
3.4三叶草形催化剂
整体挤压成型,具有三叶草断面的,经焙烧而成的脱硝催化剂。
3.5圆截面近似抗弯强度
三叶草形催化剂通过三点负荷法测定,以横截面外切圆近似,从而计算得到的弯曲断裂时样品承受的最大应力值。
3.6孔容
单位质量催化剂内孔的总容积，本标准中特指用气体吸附法测得的孔体积。
3.7活性
脱硝催化剂在氮基还原剂与氮氧化物反应过程中所起到的催化作用的能力,表征单层催化剂在氨氮摩尔比为1时在特定烟气工况下的综合脱硝性能。
3.8
N2选择性
在SCR催化剂的作用下转化的NO，和NH3总分子数中生成N2而非N2O的比例。
3.9氨逃逸
反应器出口烟气中氨的质量与烟气休积之比。
4检测内容
4.1几何特性
几何特性指标包括脱硝催化剂的外观几何尺寸、几何比表面积和开孔率。
4.2理化特性
理化特性指标包括脱硝催化剂的抗压强度(蜂窝式催化剂)、圆截面近似抗弯强度(三叶草形催化剂)、磨损强度(蜂窝式催化剂).磨损强度(平板式催化剂)、比表面积、孔容和化学成分。
4.3工艺特性
工艺特性指标包括脱硝催化剂的脱硝效率、氨逃逸、活性、选择性、压降和SO2/SO3转化率,其中脱硝效率和氨逃逸指标应同时检测。
5检测指标及方法
5.1 几何特性指标检测及方法
5.1.1外观几何尺寸
5.1.1.1蜂窝式催化剂
按照DL./T1286-2013中5.1.1.1的规定检测。
5.1.1.2平板式催化剂
按照DL./T 1286-2013中5.1.1.2的规定检测。
5.1.1.3三叶草形催化剂
三叶草形催化剂外观几何尺寸的检测内容如图1所示,包括:截面高度(h)、截面宽度(D)、长度(L.)。
由式(1)、式(2)计算单柱古径(d )和柱中轴距(t):
5.1.1.4测量的位置和点的数量
测量点的位置取决于试样的形状,应分散且分布均匀。测量点的数量应不少于10个,最终结果取其算术平均值。
5.1.2 几何比表面积
5.1.2.1蜂窝式催化剂
按照DL/T1286-2013中5.1.2.1的规定检测。
5.1.2.2平板式催化剂
按照DL/T1286-2013中5.1.2.2的规定检测。
5.1.2.3三叶草形催化剂
三叶草形催化剂几何比表面积Ap,按式(5)计算(假定三个圆柱体均彼此相切):
5.1.3 开孔率
5.1.3.1蜂窝式催化剂
按照DL./T1286-2013中5.1.3.1的规定检测。
5.1.3.2平板式催化剂
按照DL/T1286- 2013中5.1.3.2的规定检测。
5.2理化特性指标检测及方法
5.2.1抗压强度(蜂窝式催化剂)
按照DL/T1286-2013中5.2.1的规定进行检测,其中轴向抗压强度和径向抗压强度取3次测定结果的平均值。
5.2.2圆截面近似抗弯强度(三叶草形催化剂)
5.2.2.1设备和材料
测试设备和材料应满足下列要求:
a)压力试验机
应确保荷载精度达到至少50mN,位移测试精度达到至少10μm,加载速度控制到至少0.2 mm/ min,弯曲试验样品夹头可以控制在至少9.0mm以内。
b) 游标深度卡尺.
测量范围为0mm~200mm,分度值为0.01 mm。
c)其他
按照GB/T 4741的规定检测。
5.2.2.2测试方法
5.2.2.2.1试样制备
取未经硬化的催化剂单元体，截取长度为10.0mm士0.1mm试样10根。
试样应加工规整,不应存在明显缺陷,不应存在裂纹,断面应当平整,样品应当保持笔直。测量试样应当在三个不同侧面方向检查平行度,任何两个测量点的高度差不大于平均高度的10%。
5.2.2.2.2测试
将试样置于温度为110℃士2℃的烘箱中干燥2h,然后放入干燥器中冷却至室温。
将试样安装在支撑刀口上,调整支撑刀口问距，使两个支撑刀口应在同一平面内且互相平行,并使加荷刀口位于两支撑刀口的正中，支撑刀口问距为8.0 mm士0.1 mm。
开启压力试验机。注意加荷刀口接触试样时不得冲击，以0.2mm/min~0.5mm/min的速度等速加荷,直至失效点。记录试样承受的最大载荷。
5.2.3磨损强度(蜂窝式催化剂)
5.2.3.1测试装置
测试装置应符合DL/T1286-2013中5.2.3.1的规定。
5.2.3.2辅助设备和材料
辅助设备和材料应符合DL/T1286-2013中5.2.3.2的规定。
5.2.3.3测试方法
5.2.3.3.1试样制备
截取长度和宽度均为60 mm~70 mm,高度为100 mm土2 mm的试样两块(应保持孔型完整),作为测试样品和对比样品。将样品置于105℃士2 ℃的恒温烘箱中干燥2h,取出并在干燥器中自然冷却至室温后称重。
5.2.3.3.2测试
将样品用海绵或高岭棉包裹,置于样品仓中。样品外壁与仓壁之间应完全密封,使空气和磨损剂完全从试样的通道中流过。测试条件见表1.
测试后,将样品置于105℃土2℃的恒温烘箱中干燥2h,取出并在干燥器中自然冷却至室温后称重。
5.2.3.3.3计算
按照DL/T 1286- 2013中5.2.3.3的规定计算。
5.2.4磨损强度(平板式催化剂)
按照DL/T 1286- 2013 中5.2.4的规定检测。
5.2.5比表面积
按照DL/T1286- 2013中5.2.5的规定检测。
5.2.6孔容
5.2.6.1设备
测试设备应满足下列要求:
a)物理吸附仪,凡是根据BJH原理制作、能够得到正确孔容的仪器均可采用；
b)电子天平,分度值为0.0001g。
5.2.6.2测试方法
5.2.6.2.1采样及预处理
从催化剂有效反应壁面截取一定质量的试样(试样质量不低于0.3000g),放入样品管内进行脱气处理,以去除试样表面物理吸附的物质。
平板式催化剂不应取基材部位。
5.2.6.2.2测试
测试采用静态体积法，按照GB/T21650.2的规定进行。
5.2.6.2.3结果
选取脱附曲线(孔径范围1.7 nm~ 300 nm)计算出的孔容数据为催化剂的孔容。
5.2.7化学成分
5.2.7.1钛(Ti) 、硅(Si)、铈(Ce)、钨(W)、钼(Mo)、钒(V)、钡(Ba)、铝(AI)、铁(Fe)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)等元素氧化物
5.2.7.1.1测试内容
催化剂中的化学成分视其配方不同一般包括二氧化钛(TiO2)、二氧化硅(SiO2)、二氧化铈(CeO2)、三氧化钨(WO3)、三氧化钥(MoO3)、五氧化二钒(V2O3)、氧化钡(BaO)、三氧化二铝(Al2O3)、氧化铁(Fe2O2)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、三氧化硫(SO3)等。
5.2.7.1.2设备和材料
测试设备和材料如下:
a) X射线荧光光谱仪(XRF);
b) 压片机;
c) 铂金坩埚;
d)混合气体, 氩气90%,甲烷10%;
e)标准样品,基体材质应与脱硝催化剂样品一致,标准样品应经过量值测源。
5.2.7.1.3测试方法
5.2.7.1.3.1试样制备
采用固体粉末压片法或熔样法制备试样,其中平板式催化剂不应取基材部位。
5.2.7.1.3.2测试
按GB/T 31590的规定进行检测。
5.2.7.2钾(K)、钠(Na)、磷(P)、砷(As)等元素氧化物
5.2.7.2.1测试内容
除5.2.7.1以外的氧化物,主要为氧化钾(K2O) 、氧化钠(Na2O)、五氧化二磷(P2O3)、三氧化二砷(As2O3)等。
5.2.7.2.2设备和材料
测试设备和材料如下:
a)电感耦合等离子发射光谱仪(ICP);
b) 电子天平,分度值为0.0001g;
c)电加热板;
d)微波消解器(如需要);
e) 氩气,纯度不低于99.99%;
f)分析纯化学试剂,盐酸(HCI)、硝酸(HNO3)、氢氟酸(HF)等;
g) 去离子水;
h)标准贮备液,选用国家标准物质的混合溶液或单标溶液。
5.2.7.2.3测试方法
5.2.7.2.3.1试样制备
从待测催化剂需测量部位取样,按GB/T23942规定的适宜的方法消解。
5.2.7.2.3.2试液制备
按GB/T23942规定制备待测液、程序空白试液和标准溶液。
5.2.7.2.3.3测试
按GB/T 23942规定的方法进行。
5.3工艺特性指标检测及方法
5.3.1测试装置
5.3.1.1装置流程
催化剂制造企业、科研单位等进行自身的质量控制及科研研究,可采用全尺寸性能评价装置或微型性能评价装置(参见附录A);进行工程应用模拟评价和第三方催化剂检测评价,应采用全尺寸性能评价装置。
脱硝催化剂工艺特性指标的检测应采用专门的评价装置,针对完整的蜂窝式催化剂单元体或按照特殊要求切割后的平板式催化剂进行，其装置流程见图2。
5.3.1.2装置性能
5.3.1.2.1测试装置主要性能参数见表2。
5.3.1.2.2烟气成分采样方法见表3。
5.3.1.2.3烟气成分监测方法见表4
5.3.2试样制备
5.3.2.1蜂窝式催化剂
蜂窝式催化剂应选取外观堵孔和/或迎风端孔道破损长度大于5cm的孔数所占比例小于30%的单元体作为待测试样,试样长度应与他化剂模块的原始单元体长度保持一致。
5.3.2.2平板式体化剂
平板式催化剂截面积尺寸应为(150mm+3mm) X(150mm+3mm),单板长度，应为催化剂原始长度，且活性检洲的总长度应与能化剂单层模块的原始高度保持一致。
对于平板式健化剂,在样品裁切过程中,应注章防止油等有机污染物的污染，以及试样之间的交叉污染。
5.3.2.3三叶草形催化剂
三叶草形催化剂截面高度为1.5mm +0.1mm,长度为5.0mm+0.1 mm。
制样时应注意大除粉碎状样品部分。
5.3.3测试步骤
5.3.3.1装置气密性检测
试验前按SH 3501规定的要求进行装置气密性检测,检测合格后方可进行试验。
5.3.3.2烟气条件设定
烟气条件设定要求如下:
a)新催化剂的测试,采用设计烟气条件作为测试条件。
b)已使用过的和再生催化剂测试,采用工程实际烟气条件作为测试条件。
c) 催化剂活性是指单层催化剂在氨氮摩东比为1时所起到的能化性能。
d)试验烟气可采用配气发、燃烧法或其他方法产生。
e) 确定烟气流量的原则为保持与实际工况的孔内线速度一致。
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