style="width:4.86663in;height:4.46666in" />GB/T 33104—2016 本文是学习GB-T 33104-2016 船用SCR蜂窝式脱硝催化剂检测方法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了船用SCR (选择性催化还原法)蜂窝式脱硝催化剂的检测方法。
本标准适用于以二氧化钛为载体、负载活性组分，用于船舶柴油机 SCR
尾气处理系统中脱除氮氧
化物的蜂窝式催化剂。
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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。
GB/T 19587 气体吸附 BET 法测定固态物质比表面积
GB/T 21650.1
压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度。第1部分：压汞法
GB/T 31590 烟气脱硝催化剂化学成分分析方法
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
船用 SCR 蜂窝式脱硝催化剂 honeycomb catalyst
for removal of NO, of marine SCR
安装在船用柴油机 SCR
尾气处理系统中，通过催化氧化还原反应脱除尾气中氮氧化物的蜂窝式催
化剂。
3.2
蜂窝式催化剂 honeycomb catalyst
整体挤压成型，端面为蜂窝状，经焙烧而成的脱硝催化剂。
3.3
孔径 aperture
蜂窝式催化剂两内孔壁之间的距离。
3.4
节距 pitch
蜂窝式催化剂蜂窝孔径与单内壁厚度之和。
3.5
几何比表面积 geometric specific surface area
烟气通过催化剂通道的总表面积与催化剂表观体积的比值。
3.6
开孔率 opening ratio
烟气流通催化剂通道的截面积与催化剂总截面积的比值。
3.7
轴向抗压强度 axial compressive strength
沿催化剂孔道方向单位面积所能承受的最大压力。
GB/T 33104—2016
3.8
径向抗压强度 transverse compressive strength
与催化剂孔道垂直方向单位面积所能承受的最大压力。
3.9
磨损率 abrasion ratio
催化剂经磨损前后质量损失的百分比，与所使用磨损剂质量的比值。
3.10
比表面积 specific surface area
单位质量催化剂的表面和内孔的总表面积。
3.11
孔容 pore volume
单位质量催化剂的内孔的总容积。
3.12
脱硝效率 denitrification efficiency
烟气通过催化剂后脱除的NO, 量与原烟气中所含NO, 量的百分比。
3.13
氨氮摩尔比 NH3/NO,molar ratio
烟气中氨物质的量与氮氧化物物质的量之比。
3.14
活性 activity
脱硝催化剂在还原剂与氮氧化物反应的过程中所起到的催化作用的能力。
3.15
SO₂/SO₃ 转化率 SO₂/SO₃ conversion rate
烟气中的二氧化硫(SO₂) 在催化反应过程中被氧化成三氧化硫(SO₃)
的体积浓度百分比。
3.16
氨逃逸 ammonia slip
反应器出口烟气中氨的质量与烟气体积之比。
蜂窝式催化剂单元体外观尺寸规格为(150 mm±3mm)×(150
mm±3mm),单元截面上均匀排
布的孔数可根据实际需要定制。
催化剂外观质量检查及性能测试均在常温常压下进行。
单元外观质量采用目视法测定。
style="width:4.86663in;height:4.46666in" />GB/T 33104—2016
6.2.1.1 用卷尺测定催化剂单元体(见图1
和横截面(a,b), 精 确 至 1 mm; 用游标卡尺测量 a、b 方向上的内壁厚(b)、
外壁厚(b。)、孔径(d。,d), 精确至0.01 mm。 测量点的位置应分散且分布
均匀。测量点的数量应不少于10个，取其算术平均值作为测定结果。
style="width:5.1533in;height:5.0534in" />
图 1 催化剂单元体尺寸
6.2.1.2 催化剂单元体的节距P、P,
分别按式(1)和式(2)计算：
P.=bw+d 。 (1)
P₁=b 、+d ( 2)
式中：
bw—— 催化剂内壁厚的数值，单位为毫米(mm);
d 。——催化剂 a 方向上孔径的数值，单位为毫米(mm);
d—— 催化剂 b 方向上孔径的数值，单位为毫米(mm)。
6.2.2 几何比表面积、开孔率的计算
6.2.2.1 几何比表面积
催化剂几何比表面积A。,数值以平方米每立方米(m²/m³) 表示，按式(3)计算：
style="width:3.03323in;height:0.61314in" /> (3)
式中：
d—— 催化剂端面上孔径的数值，单位为毫米(mm);
n — 催化剂单元体端面上一排孔的数量；
a—— 催化剂端面的长度的数值，单位为毫米(mm);
b — 催化剂端面的宽度的数值，单位为毫米(mm)。
6.2.2.2 开孔率
催化剂单元的开孔率ε,按式(4)计算：
GB/T 33104—2016
style="width:2.13328in;height:0.65318in" /> …………………… (4)
式 中 ：
d—— 催化剂孔径的数值，单位为毫米(mm);
n— 催化剂单元体端面上 一排孔的数量；
a — 催化剂端面的长度的数值，单位为毫米(mm);
b— 催化剂端面的宽度的数值，单位为毫米(mm)。
6.3.1.1 设备和材料
6.3.1.1.1
压力试验机：托盘和上施压面的面积大于催化剂试样端面积，催化剂试样端面上施压强度大
于5 MPa, 示值误差不大于±2%。
6.3.1.1.2 游标卡尺：量程为0 mm～200mm, 最大允许误差为±0.01 mm。
6.3.1.1.3 衬垫片：厚度为6 mm 的高岭棉或陶瓷纤维纸。
6.3.1.2 试样制备
在催化剂单元体的两端部位，截取两个端面长度为150 mm±3mm
的试样。试样应保持结构完整
且无裂纹，切割面应平整光滑并与催化剂孔壁垂直。测量试样受压面4个不同位置的高度以检验受压
面的平行度，任何两个测量点的高度之差应不大于平均高度的2%。将试样装入塑料袋中折叠封好。
6.3.1.3 测定步骤
将两片高岭棉或陶瓷纤维纸分别放在试样受力面的顶部和底部，再将试样置于压力试验机两块压
板的中心位置。开启压力试验机，以1125 N/s
的加压速率连续均匀施加压力。当试样破碎时，试验机
停止加压，记录此时的最大压力示值。
注：对单一样品测试为单次数值，对批量样品为3次测试平均数据。
6.3.1.4 结果计算
催化剂的轴向和径向抗压强度 p, 数值以兆帕(MPa) 表示，按式(5)计算。
style="width:1.34662in;height:0.61996in" /> (5)
式 中 ：
F— 最大压力示值的数值，单位为牛顿(N);
L—— 试样底部(或顶部)长度的数值，单位为毫米(mm);
W— 试样底部(或顶部)宽度的数值，单位为毫米(mm)。
6.3.2.1 试样制备
截取高度为100 mm, 端面长度和宽度均为60 mm～80mm
的试样两块，且试样应包含催化剂端面
中心点。将试样置于烘箱中，105℃±2℃干燥2 h
后取出，于干燥器中冷却至室温，称重，精确
至0.01 g。
GB/T 33104—2016
6.3.2.2 测定装置
磨损率测定装置由风机、风量调节机构、自动给料机、样品仓和磨损剂收集装置等主要部分组成，测
试样品和对比样品可采用串联(见图2)或并联方式(见图3),其中样品仓串联布置方法为仲裁方法。
style="width:10.12014in;height:3.16042in" />
图 2 样品仓串联布置的磨损率测定装置示意图
style="width:10.09375in;height:4.28681in" />
图 3 样品仓并联布置的磨损率测定装置示意图
6.3.2.3 测定步骤
将样品用陶瓷纤维纸包裹后，置于样品仓中，保持样品外壁与仓壁之间应完全密封，以保证空气和
磨损剂完全从试样的通道中流过。控制并调节催化剂通道内标准风速为14.5
m/s±0.5 m/s,磨损剂
(干燥的粒径为0.270 mm～0.380mm 的高硬度石英砂)浓度为50 g/m³±5g/m³,2h
后停止。取出试
样，置于烘箱中，105℃±2℃干燥2 h,
取出放入密闭容器内冷却至室温后，称重，精确至0.01 g。
6.3.2.4 结果计算
催化剂的磨损率ξ,数值以百分数每千克(%/kg)表示，按式(6)计算：
style="width:3.13329in;height:1.00672in" /> …………………… (6)
式中：
m₁— 测试前试样质量的数值，单位为克(g);
m₂— 测试后试样质量的数值，单位为克(g);
m₃— 测试前对比样质量的数值，单位为克(g);
GB/T 33104—2016
m₄— 测试后对比样质量的数值，单位为克(g);
m - 磨损剂质量的数值，单位为千克(kg)。
按 GB/T19587 中的多点BET
法进行测试，其中从催化剂内壁表面截取试样应不低于0.3 g,精确
至0.1 m²/g。
按 GB/T
21650.1规定的压汞法测定催化剂的孔容、孔径及孔径分布，其中孔容精确至0.001
cm³/g,
孔径精确至0.01nm。
按GB/T 31590 的规定，测定结果精确至0.01%。
警示 本标准所涉及的试验用烟气(含 NH₃ 、SO₂ 、N₂
、NO) 对人体健康和安全具有中毒、易燃、易
爆危害，应严防系统漏气，现场严禁有明火，并且应配有必要的灭火器材和排风设备等预防设施。
尿素溶液在催化剂的作用下，有选择性地与烟气中的氮氧化物(NO,NO₂)
反应生成 N₂ 和 H₂O。
通过船用柴油机台架试验，设计烟气条件，分析单元体反应器的进、出口气体参数，获得催化剂的各项反
应性能指标。
催化剂单元体反应性能指标试验装置包括船用柴油机试验台架、反应器系统和烟气净化及排放系
统等组成，其装置流程示意图见图4。
style="width:8.89987in;height:1.6467in" />烟气净化及排放 系统
烟气参数测量 烟气参数测量
图 4 催化剂反应性能试验装置流程示意图
试样宜按截面尺寸为(150 mm±3 mm)×(150 mm±3mm)、长度为400 mm 制备。
测试烟气参数宜按表1的规定。
GB/T 33104—2016
表 1 测试烟气参数条件
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6.4.5.1 系统试漏
向系统内缓慢通入氮气，在压力不低于0.1 MPa 条件下，稳压10 min
后，用涂刷中性发泡剂的方
法，检测所有密封点，如有泄露应进行处理。试漏合格后，应及时缓慢泄压。
6.4.5.2 激活
在不喷尿素的前提下，持续通烟气30 h,然后每隔1 h
测定一次反应器出口烟气中 SO2 和 SO₃ 的
质量浓度。当连续4次测定结果不存在同一趋势，且相对偏差小于10%时，激活结束。
6.4.5.3 测试
6.4.5.3.1 活性测定
催化剂激活完成后，开始喷入尿素溶液，稳定并保持1 h,然后每隔1 h
测定一次进、出口NO, 的浓 度pi、p2
以及出口氨逃逸1。。连续4次测量结果不存在同一趋势，且测定结果相对偏差不大于3%时，
结束活性测定。取连续4次测定结果的算术平均值作为测定结果。
6.4.5.3.2 SO₂/SO₃ 转化率的测定
活性测定完成后，停止尿素溶液的喷入。保持其他组分不变，且稳定1
h,然后每隔1 h 测定一次出 口三氧化硫的浓度ə
,进口三氧化硫的浓度ə₂,进口二氧化硫浓度ə s。 连续4次测定结果不存在同一
趋势，且测定结果相对偏差不大于10%时，结束转化率的测定。取连续4次测定结果的算术平均值作
为测定结果。
6.4.6.1 脱硝效率
催化剂的脱硝效率y,按式(7)计算：
GB/T 33104—2016
style="width:2.40657in;height:0.61996in" /> …………………… (7)
式中：
pi— 反应器进口 NO, 浓度的数值，以10- ‘表示；
p₂— 反应器出口 NO, 浓度的数值，以10-表示。
6.4.6.2 活性
催化剂单元体的活性 K, 数值以米每小时(m/h) 表示，按式(8)计算：
style="width:5.38662in;height:0.68002in" /> (8)
式中：
Q — 标准状态下烟气流量的数值，单位为立方米每小时(m³/h);
V — 催化剂体积的数值，单位为立方米(m³);
A,—— 催化剂几何比表面积的数值，单位为平方米每立方米(m²/m³);
MR—— 氨氮摩尔比的数值，%。
6.4.6.3 SO₂/SO₃ 转化率
催化剂单元体的 SO₂/SO₃ 转化率E, 按式(9)计算：
式中：
style="width:2.47328in;height:0.66586in" />
…………………
(9)
a— 反应器出口SO。浓度的数值，以10-⁶表示；
2 — — 反应器进口处SO₃ 浓度的数值，以10-⁶表示；
a₃—— 反应器进口处 SO₂ 浓度的数值，以10-⁶表示。
6.4.6.4 氨逃逸
折算到基准氧含量下的氨逃逸 l,按式(10)计算：
style="width:2.02in;height:0.62678in" />
式中：
lo— 实测氨逃逸的数值，单位为毫克每立方米(mg/m³);
φr——空气中氧含量的数值，%;
φ2 基准氧含量的数值，%;
φ3——实测的氧含量的数值，%。
……………………
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