工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法及專用設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可同時(shí)對(duì)工業(yè)爐氣進(jìn)行除塵及脫硝的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法及專用設(shè)備。該方法的步驟包括：(1)用封閉的管道將工業(yè)爐氣通入除塵脫硝一體化裝置的進(jìn)氣口，并向被傳送但還未通過除塵脫硝一體化裝置進(jìn)行除塵脫硝處理的爐氣中注入還原劑；(2)使混合有還原劑的爐氣通過除塵脫硝一體化裝置中的過濾催化元件，從而在過濾催化元件的作用下同時(shí)進(jìn)行爐氣的氣固過濾分離和SCR脫硝；(3)從所述除塵脫硝一體化裝置的排氣口排出由過濾催化元件進(jìn)行氣固過濾分離和SCR脫硝后的氣體，然后將該氣體通向后續(xù)環(huán)節(jié)；其中，所述的過濾催化元件是一種對(duì)工業(yè)爐氣具有過濾和SCR脫硝催化雙重作用的功能元件。
【專利說明】工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法及專用設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)爐氣的凈化處理，尤其涉及工業(yè)爐氣的除塵和脫硝。其中，術(shù)語“工業(yè)爐氣”是指工業(yè)窯爐所產(chǎn)生的爐氣。此外，本發(fā)明還涉及一種過濾催化元件，即對(duì)待過濾物質(zhì)具有過濾和反應(yīng)催化雙重作用的功能元件。

【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)爐氣中常含有大量粉塵和氮氧化物，一個(gè)典型的例子即燃煤電廠鍋爐爐氣，其所含的氮氧化物是促成酸雨形成的主要原因，且一般每升燃煤電廠鍋爐爐氣中還含有數(shù)十克的粉塵。針對(duì)諸如燃煤電廠鍋爐爐氣等高粉塵及氮氧化物含量的工業(yè)爐氣的凈化采取的通常方法是:首先將爐氣引入30？反應(yīng)器(在將爐氣引入30？反應(yīng)器的過程中還需向爐氣中注入還原劑，該還原劑通常為氨水)從而將氮氧化物還原為無害氮?dú)?，?shí)現(xiàn)爐氣脫硝凈化，然后將脫硝后的爐氣引入電除塵器以除去爐氣中的粉塵，再將除塵后的氣體引入脫硫塔脫硫凈化后排放。所說的術(shù)語“30？”指3616(^1:1^6 0^1:8171:10 06(111(31:1011，即選擇性催化還原。
[0003]上述30？反應(yīng)器中的催化劑是影響30？系統(tǒng)整體脫硝效果的重要因素。最初開發(fā)的30？催化劑為顆粒狀，目前則主要采用蜂窩狀或平板狀催化劑。蜂窩狀催化劑和平板狀催化劑上都排布有眾多可供爐氣通過的格孔，這些格孔的大小可根據(jù)爐氣中粉塵的濃度和大小進(jìn)行選擇，使用時(shí)爐氣從催化劑的一側(cè)通過由這些格孔構(gòu)成的通道流向催化劑的另一偵1其間爐氣與格孔內(nèi)壁上的催化活性物質(zhì)接觸，從而將爐氣中的氮氧化物還原為無害氮?dú)?。上述的蜂窩狀催化劑和平板狀催化劑一般由載體和催化活性層構(gòu)成，其中載體先被制成蜂窩狀或平板狀(一般采用擠壓成型)，然后再在載體上附著由催化活性物質(zhì)構(gòu)成的催化活性層。
[0004]雖然蜂窩狀催化劑和平板狀催化劑的格孔大小可根據(jù)爐氣中粉塵的濃度和大小進(jìn)行選擇，但在實(shí)際使用中仍然存在被粉塵所堵塞的問題。另外，由于30？催化劑直接與高含塵量的爐氣接觸，因此容易導(dǎo)致催化活性物質(zhì)中毒，使用壽命縮短。此外，上述方法中使用了電除塵器來除去爐氣中的粉塵，然而受電除塵具有選擇性收塵特點(diǎn)等因素影響也經(jīng)常出現(xiàn)電除塵器出口氣體含塵量超標(biāo)的問題。因此，針對(duì)目前諸如燃煤電廠鍋爐爐氣等高粉塵及氮氧化物含量的工業(yè)爐氣的凈化技術(shù)還有待進(jìn)一步的改善。
[0005]另一方面，本發(fā)明申請(qǐng)的 申請(qǐng)人:在⑶102925206八的中國專利文獻(xiàn)中提供了一種催化重整工藝以及相應(yīng)的用于催化重整的膜過濾元件。該文獻(xiàn)中提出了通過一種膜過濾元件的截留和催化作用同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣的過濾和催化重整從而解決重整催化劑流失量大以及重整催化劑容易結(jié)焦的技術(shù)構(gòu)思。但是，該文獻(xiàn)所針對(duì)的【技術(shù)領(lǐng)域】屬于烴油裂化領(lǐng)域，與本發(fā)明申請(qǐng)所處的工業(yè)爐氣除塵脫硝領(lǐng)域相隔較遠(yuǎn)；并且，烴油裂化與工業(yè)爐氣除塵脫硝又分別面臨諸多不同的技術(shù)問題，例如工業(yè)爐氣含塵量大、在脫硝過程中要求高溫條件(3(?催化反應(yīng)溫度一般要求在320?4201:)、脫硝率要求很高等，其中尤其又以脫硝率要求高為工業(yè)爐氣30？催化脫硝的主要技術(shù)難點(diǎn)。因此，一般的技術(shù)人員不容易意識(shí)到將上述文獻(xiàn)中提出的技術(shù)構(gòu)思借鑒到工業(yè)爐氣除塵脫硝中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題首先是提供一種可同時(shí)對(duì)工業(yè)爐氣進(jìn)行除塵及脫硝的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法及專用設(shè)備；本發(fā)明其次還要提供一種包括但不限于可在上述工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法中應(yīng)用的過濾催化元件及其制備方法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)待過濾物質(zhì)高效過濾凈化及反應(yīng)催化的雙重作用。
[0007]為此，本發(fā)明提出以下的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法，該方法的步驟包括:
(1)用封閉的管道將工業(yè)爐氣通入除塵脫硝一體化裝置的進(jìn)氣口，并向被傳送但還未通過除塵脫硝一體化裝置進(jìn)行除塵脫硝處理的爐氣中注入還原劑；(2)使混合有還原劑的爐氣通過除塵脫硝一體化裝置中的過濾催化元件，從而在過濾催化元件的作用下同時(shí)進(jìn)行爐氣的氣固過濾分離和30？脫硝；(3)從所述除塵脫硝一體化裝置的排氣口排出由過濾催化元件進(jìn)行氣固過濾分離和30？脫硝后的氣體，然后將該氣體通向后續(xù)環(huán)節(jié)；其中，所述的過濾催化元件是一種對(duì)工業(yè)爐氣具有過濾和30？脫硝催化雙重作用的功能元件，其具有平均孔徑為1?200 4 0的多孔復(fù)合體，該多孔復(fù)合體包括:多孔基體，所述多孔基體由燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成，該多孔基體中具有三維立體連通的網(wǎng)絡(luò)孔隙；以及催化活性層，所述催化活性層附著于多孔基體孔表面并由催化活性物質(zhì)構(gòu)成?！捌骄讖健睘楸绢I(lǐng)域表征多孔材料孔結(jié)構(gòu)的通用術(shù)語，一般采用氣泡法測(cè)定。多孔復(fù)合體的平均孔徑在1?200 范圍內(nèi)可以根據(jù)具體的工業(yè)爐氣氣固分離過濾需要來進(jìn)行設(shè)定。上述方法中，由于多孔復(fù)合體的孔表面上附著了由催化活性物質(zhì)構(gòu)成的催化活性層，爐氣在通過過濾催化元件而被氣固過濾分離的過程中又會(huì)與催化活性物質(zhì)相接觸，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐氣中氮氧化物的30？脫硝催化。由于多孔基體由燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成，因此具有優(yōu)良的耐高溫性能，能夠在30？催化反應(yīng)溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定的工作；并且多孔基體中具有三維立體連通的網(wǎng)絡(luò)孔隙，這樣就可確保爐氣在通過過孔基體時(shí)更為充分的與催化活性物質(zhì)接觸。
[0008]在上述方法基礎(chǔ)上，發(fā)明人進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，由燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成的多孔基體的孔表面一般而言比較光滑，影響了多孔基體的比表面積，若直接將催化活性層附著在多孔基體的孔表面，多孔復(fù)合體中催化活性物質(zhì)的含量不高，從而會(huì)影響對(duì)工業(yè)爐氣的脫硝率。為了解決上述問題，將上述工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法進(jìn)一步改進(jìn)為:所述多孔復(fù)合體還包括位于多孔基體與催化活性層之間的中間層，所述中間層由在多孔基體表面堆積的納米顆粒所構(gòu)成，催化活性層通過該中間層附著于多孔基體孔表面。由于中間層是由在多孔基體表面堆積的納米顆粒所構(gòu)成的，因此中間層的表面比多孔基體的孔表面粗糙很多，由此大大提高了多孔基體的比表面積，以使多孔復(fù)合體中催化活性物質(zhì)的含量和設(shè)置的均勻程度均可顯著提高，有效保證了工業(yè)爐氣的脫硝率。
[0009]而作為對(duì)上述方法的又一改進(jìn)，所述過濾催化元件還包括位于多孔復(fù)合體迎風(fēng)面上并以燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料為基體的膜層，該膜層的平均孔徑為1?100^且小于多孔復(fù)合體的平均孔徑。術(shù)語“迎風(fēng)面”是指多孔復(fù)合體上先與爐氣接觸的一側(cè)表面。當(dāng)在多孔復(fù)合體的迎風(fēng)面上設(shè)置膜層后，由于膜層的存在，爐氣必先與膜層接觸，從而通過膜層對(duì)爐氣中的至少一部分灰塵進(jìn)行攔截，減少甚至消除灰塵與多孔復(fù)合體的接觸機(jī)會(huì)，有效防止催化活性物質(zhì)中毒。在設(shè)置有膜層的情況下，該膜層的平均孔徑最好以盡可能將爐氣中的灰塵清除干凈為目的來設(shè)定，而多孔復(fù)合體的平均孔徑最好以在保證一定水平的過濾通量的前提下使30？催化反應(yīng)盡可能充分為目的來設(shè)定。
[0010]上述方法的專用工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化裝置，包括設(shè)有進(jìn)氣口、排氣口和排渣口的氣體過濾裝置，該氣體過濾裝置中安裝有過濾催化元件，所述過濾催化元件是一種對(duì)工業(yè)爐氣具有過濾和30？脫硝催化雙重作用的功能元件，其具有平均孔徑為1?200 V 0的多孔復(fù)合體，該多孔復(fù)合體包括:多孔基體，所述多孔基體由燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成，該多孔基體中具有三維立體連通的網(wǎng)絡(luò)孔隙；以及催化活性層，所述催化活性層附著于多孔基體的孔表面并由催化活性物質(zhì)所構(gòu)成。作為上述裝置的一種改進(jìn)，所述多孔復(fù)合體還包括位于多孔基體與催化活性層之間的中間層，所述中間層由在多孔基體上堆積的納米顆粒所構(gòu)成，所述催化活性層通過該中間層附著于多孔基體孔表面。作為上述裝置的又一改進(jìn)，所述過濾催化元件還包括位于多孔復(fù)合體迎風(fēng)面上并以燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料為基體的膜層，該膜層的平均孔徑為1?100 且小于多孔復(fù)合體的平均孔徑。
[0011]包括但不限于可在上述工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法中應(yīng)用的過濾催化元件，是一種對(duì)待過濾物質(zhì)具有過濾和反應(yīng)催化雙重作用的功能元件，其具有一多孔復(fù)合體，該多孔復(fù)合體包括多孔基體和催化活性層，所述多孔基體由多孔材料構(gòu)成，所述催化活性層附著于多孔基體孔表面并由催化活性物質(zhì)構(gòu)成，所述多孔復(fù)合體還包括中間層，所述中間層由在多孔基體表面堆積的納米顆粒所構(gòu)成，所述催化活性層通過中間層附著于多孔基體孔表面。由于中間層是由在多孔基體表面堆積的納米顆粒所構(gòu)成的，因此中間層的表面比多孔基體的孔表面粗糙很多，由此大大提高了多孔基體的比表面積，以使多孔復(fù)合體中催化活性物質(zhì)的含量和設(shè)置的均勻程度均可顯著提高，提高催化反應(yīng)率。
[0012]該過濾催化元件具體可以是一種對(duì)工業(yè)爐氣具有過濾和30？脫硝催化雙重作用的功能元件，所述多孔復(fù)合體的平均孔徑為1?200 ^！11，且所述多孔基體由燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成，該多孔基體中具有三維立體連通的網(wǎng)絡(luò)孔隙。其中，所述中間層可以由1102納米顆粒、八102納米顆粒、21~02納米顆?；?10 2納米顆粒構(gòu)成。所述催化活性層可以由％05構(gòu)成或以V 205為主要成分，以冊(cè)3和100 3中的至少一種為輔助成分的混合物構(gòu)成。此外，該過濾催化元件進(jìn)一步還可包括位于多孔復(fù)合體迎風(fēng)面上并以燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料為基體的膜層，該膜層的平均孔徑為1?100 且小于多孔復(fù)合體的平均孔徑。
[0013]上述過濾催化元件的制備方法，包括以下環(huán)節(jié):1)制備多孔基體；2〉配置作為中間層材料來源的溶膠，再將所述溶膠浸漬到多孔基體中，然后使多孔基體中的溶膠凝膠化，再對(duì)附著所述凝膠的多孔基體進(jìn)行熱處理，使凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米顆粒，進(jìn)而形成中間層配置催化活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液，再將所述前驅(qū)體溶液浸漬到附著中間層的多孔基體中，然后對(duì)附著有前驅(qū)體溶液的多孔基體進(jìn)行熱處理，在所述中間層上形成催化活性層。
[0014]當(dāng)所述過濾催化元件是一種對(duì)工業(yè)爐氣具有過濾和30？脫硝催化雙重作用的功能元件，所述多孔復(fù)合體的平均孔徑為1?200 4%且所述多孔基體由燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成，該多孔基體中具有三維立體連通的網(wǎng)絡(luò)孔隙時(shí)，在所述環(huán)節(jié)1)與環(huán)節(jié)2)之間還可進(jìn)一步設(shè)置以下附加環(huán)節(jié)，即在多孔基體的迎風(fēng)面上覆制膜液，然后對(duì)附著膜液的多孔基體進(jìn)行燒結(jié)使膜液轉(zhuǎn)變?yōu)橐詿Y(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料為基體的膜層，該膜層的平均孔徑為1?100 且小于多孔復(fù)合體的平均孔徑。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法用于燃煤電廠鍋爐爐氣處理時(shí)的工藝流程圖。
[0016]圖2為圖1中工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化裝置的原理圖。
[0017]圖3為本發(fā)明過濾催化元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為圖3中六-八向剖視圖。
[0019]圖5為本發(fā)明實(shí)施例的過濾催化元件制備時(shí)所使用的浸漬裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6為本發(fā)明實(shí)施例的過濾催化元件多孔基體的321照片(設(shè)置中間層前，100倍放大
[0021]圖7為本發(fā)明實(shí)施例的過濾催化元件多孔基體的321照片(設(shè)置中間層后，100倍放大
[0022]圖8為本發(fā)明實(shí)施例的過濾催化元件多孔基體的321照片(設(shè)置中間層前，500倍放大
[0023]圖9為本發(fā)明實(shí)施例的過濾催化元件多孔基體的321照片(設(shè)置中間層后，500倍放大

【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1示出了一種應(yīng)用本發(fā)明的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法的燃煤電廠鍋爐爐氣處理工藝流程。如圖1所示，該燃煤電廠鍋爐爐氣處理工藝流程具體為:首先，用封閉的管道將燃煤電廠鍋爐200省煤器排除的高溫爐氣通入除塵脫硝一體化裝置100的進(jìn)氣口，同時(shí)向管道中的爐氣中注入還原劑，例如氨水；然后，使混合有還原劑的爐氣通過除塵脫硝一體化裝置100中的過濾催化元件，從而在過濾催化元件的作用下同時(shí)進(jìn)行爐氣的氣固過濾分離和30？脫硝；之后，從所述除塵脫硝一體化裝置100的排氣口排出由過濾催化元件進(jìn)行氣固過濾分離和30？脫硝后的氣體，然后將該氣體通向空預(yù)器300(即空氣預(yù)熱器)進(jìn)行余熱回收，空預(yù)器300排出的氣體經(jīng)過風(fēng)機(jī)400后進(jìn)入脫硫裝置500進(jìn)行脫硫處理后通過煙囪600排放。該燃煤電廠鍋爐爐氣處理工藝流程中位于除塵脫硝一體化裝置100的后端沒有其它除塵設(shè)備，燃煤電廠鍋爐200爐氣的除塵和脫硝僅靠除塵脫硝一體化裝置100進(jìn)行，簡化了目前的燃煤電廠鍋爐爐氣處理工藝流程。
[0025]如圖2所示，上述燃煤電廠鍋爐爐氣處理工藝流程中使用的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化裝置100可看作一個(gè)氣體過濾裝置，該氣體過濾裝置上設(shè)有進(jìn)氣口 I1、排氣口 12、排渣口丁3，以及反吹介質(zhì)進(jìn)口 14，所述進(jìn)氣口 I1、排氣口 12、排渣口 13、反吹介質(zhì)進(jìn)口 14處分別設(shè)有控制閥1(1121314,氣體過濾裝置的外殼內(nèi)安裝有過濾催化元件110，該過濾催化元件110的存在使得氣體過濾裝置中形成了兩個(gè)彼此之間經(jīng)該過濾催化元件110隔離開來的空間。過濾催化元件110具體是一種對(duì)燃煤電廠鍋爐爐氣具有過濾和30？脫硝催化雙重作用的功能元件，如圖3、4所示，其具有平均孔徑為1?200 的多孔復(fù)合體111，該多孔復(fù)合體111包括:多孔基體11匕，所述多孔基體11匕由燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成，該多孔基體中具有三維立體連通的網(wǎng)絡(luò)孔隙；催化活性層111(3，所述催化活性層1110附著于多孔基體11匕的孔表面并由催化活性物質(zhì)所構(gòu)成；以及位于多孔基體11匕與催化活性層11化之間的中間層11化，所述中間層1116由在多孔基體11匕表面堆積的納米顆粒所構(gòu)成，催化活性層111。通過該中間層11化附著于多孔基體11匕孔表面。
[0026]上述中間層優(yōu)選由了102納米顆粒、八10 2納米顆粒、21*0 2納米顆粒或310 2納米顆粒構(gòu)成。丁102、八102、21~02和3102作為現(xiàn)有蜂窩狀催化劑和平板狀催化劑中的載體材料已證明具有良好的使用效果。理論上講，所有在現(xiàn)有30？催化劑中使用過的催化活性物質(zhì)均可作為本申請(qǐng)中構(gòu)成催化活性層11化的催化活性物質(zhì)，例如催化活性層11化可由％05構(gòu)成或以乂205為主要成分，以冊(cè)3和100 3中的至少一種為輔助成分的混合物構(gòu)成。
[0027]上述過濾催化元件110可以僅僅由多孔復(fù)合體111構(gòu)成，此時(shí)多孔復(fù)合體111的平均孔徑在1?200 范圍內(nèi)一般根據(jù)實(shí)際所針對(duì)的工業(yè)爐氣中粉塵的含量、粉塵顆粒物大小、設(shè)計(jì)的除塵效率和過濾通量進(jìn)行具體的設(shè)定，通常為15?50 當(dāng)然，過濾催化元件110也可以如圖3所示由多孔復(fù)合體111和位于多孔復(fù)合體111迎風(fēng)面上并以燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料為基體的膜層112構(gòu)成，該膜層112的平均孔徑為1?100 且小于多孔復(fù)合體111的平均孔徑。當(dāng)在多孔復(fù)合體111的迎風(fēng)面上設(shè)置膜層112后，由于膜層112的存在，爐氣必先與膜層112接觸，從而通過膜層112對(duì)爐氣中的至少一部分灰塵進(jìn)行攔截，減少甚至消除灰塵與多孔復(fù)合體111的接觸機(jī)會(huì)，有效防止催化活性物質(zhì)中毒。在設(shè)置有膜層112的情況下，該膜層112的平均孔徑最好以盡可能將爐氣中的灰塵清除干凈為目的來設(shè)定(一般為10?20 V 一，而多孔復(fù)合體111的平均孔徑最好以在保證一定水平的過濾通量的前提下使30？催化反應(yīng)盡可能充分為目的來設(shè)定(一般為40?70卩爪)。
[0028]上述工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化裝置100 (過濾催化元件110采用圖3所示的結(jié)構(gòu))的使用方法為:開啟控制閥1(112,關(guān)閉控制閥1(314,混合有還原劑的爐氣從進(jìn)氣口 II進(jìn)入工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化裝置100，然后再經(jīng)過該裝置中的過濾催化元件110，這時(shí)，爐氣先通過膜層112，膜層112的過濾精度較高，可將爐氣中的灰塵基本上完全攔截下來并，過濾后的氣體再通過多孔復(fù)合體111，此過程與多孔復(fù)合體111孔道111(1內(nèi)壁上的催化活性層11化充分接觸而使氣體中的氮氧化物還原為氮?dú)?，反?yīng)后的氣體從工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化裝置100的排氣口 12輸出。持續(xù)一段時(shí)間后，關(guān)閉控制閥1(112,開啟控制閥1(4，從而利用反吹介質(zhì)對(duì)過濾催化元件110進(jìn)行再生。需要排渣時(shí)，打開控制閥1(3，灰塵從該工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化裝置100的排渣口 13輸出。
[0029]上述過濾催化元件110的制備方法包括以下環(huán)節(jié):1)制備多孔基體11匕⑵配置作為中間層11化材料來源的溶膠，再將所述溶膠浸漬到多孔基體11匕中，然后使多孔基體111^中的溶膠凝膠化，再對(duì)附著所述凝膠的多孔基體11匕進(jìn)行熱處理，使凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米顆粒，進(jìn)而形成中間層11化；3〉配置催化活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液，再將所述前驅(qū)體溶液浸漬到附著中間層11化的多孔基體11匕中，然后對(duì)附著有前驅(qū)體溶液的多孔基體11匕進(jìn)行熱處理，在所述中間層11化上形成催化活性層11化。而當(dāng)多孔復(fù)合體111的迎風(fēng)面上設(shè)置有膜層112時(shí)，上述環(huán)節(jié)1)與環(huán)節(jié)2)之間還設(shè)有以下附加環(huán)節(jié)，即在多孔基體11匕的迎風(fēng)面上覆制膜液，然后對(duì)附著膜液的多孔基體11匕進(jìn)行燒結(jié)使膜液轉(zhuǎn)變?yōu)橐詿Y(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料為基體的膜層112。
[0030]上述帶有膜層112的過濾催化元件110是先在多孔基體11匕上燒結(jié)形成膜層112，然后再通過后續(xù)工藝形成中間層11化和催化活性層11化。由于膜層112形成于中間層11化和催化活性層1110之前，因而能夠避免高溫?zé)Y(jié)形成膜層112時(shí)對(duì)中間層11化和催化活性層1110造成破壞。但是，正因?yàn)槟?12形成在先，后續(xù)將溶膠(中間層11化材料來源)浸漬到多孔基體11匕中時(shí)則同樣會(huì)浸漬到膜層112上，最后在膜層112上也會(huì)形成表面粗糙的中間層，這樣既會(huì)改變膜層112的孔結(jié)構(gòu)，同時(shí)也增大了膜層112表面的粗糙度，由于膜層112起主要過濾作用，在膜層112孔結(jié)構(gòu)改變以及粗糙度增大的情況下，爐氣中細(xì)小的粉塵顆粒更容易附著在膜層112上并不易通過反吹清灰從膜層112上清除。因此，在上述制備方法中將溶膠和/或催化活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液浸漬到多孔基體11匕時(shí)最好盡可能避免浸漬到膜層112。
[0031]為了在將溶膠和/或催化活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液浸漬到多孔基體11匕時(shí)盡可能避免浸漬到膜層112，一種辦法是在上述制備方法的環(huán)節(jié)2)和/或環(huán)節(jié)3)中采用將用于浸漬的液體從多孔基體11匕的背風(fēng)面向迎風(fēng)面方向進(jìn)行滲透的浸漬工藝，從而降低膜層112上的浸漬量。另外，在上述辦法的基礎(chǔ)上，還可在浸漬時(shí)進(jìn)一步在膜層112的迎風(fēng)側(cè)維持一個(gè)使用于浸漬的液體能夠從多孔基體11匕的背風(fēng)面向迎風(fēng)面方向透入多孔基體但不能透過膜層的反向氣壓。下面以管狀的多孔基體11匕為例，說明如何使用圖5所示的浸漬裝置來防止溶膠、催化活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液浸漬到多孔基體11匕時(shí)不會(huì)浸漬到膜層112。
[0032]如圖5所示，附著膜層112的管狀多孔基體11匕的兩端開口(當(dāng)催化活性層111(3形成后，再通過一個(gè)堵頭將管狀多孔基體11匕的一端封堵制成過濾催化元件110，使用時(shí)將過濾催化元件110的開口端安裝在工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化裝置100的孔板上，過濾催化元件110的外管面為迎風(fēng)面，工作時(shí)爐氣從外管面向管腔運(yùn)動(dòng)，即與目前煙氣過濾濾管工作方式相同)，管狀多孔基體11匕的上端口和下端口分別安裝在浸漬裝置的上封頭710和下封頭720上，上封頭710和下封頭720上分別設(shè)有進(jìn)液口 711和排液口 721，將安裝好上封頭710和下封頭720的管狀多孔基體11匕裝入浸漬裝置的外殼730內(nèi)，并通過上定位板740和下定位板750對(duì)上封頭710和下封頭720進(jìn)行定位，從而使管狀多孔基體11匕固定于浸漬裝置的外殼730內(nèi)部。將進(jìn)液口 711和排液口 721分別接入用于浸漬液體流動(dòng)的管路系統(tǒng)，該管路系統(tǒng)中設(shè)有調(diào)壓裝置；將浸漬裝置外殼730上的進(jìn)氣口 731連接供氣裝置，該供氣裝置中同樣設(shè)有調(diào)壓裝置，進(jìn)氣口 731與浸漬裝置內(nèi)部位于管狀多孔基體11匕上膜層112外側(cè)的腔體導(dǎo)通。浸漬時(shí)，用于浸漬的液體從進(jìn)液口 711進(jìn)入管狀多孔基體11匕的管腔內(nèi)然后再從排液口 721流出，通過管路系統(tǒng)中的調(diào)壓裝置使管狀多孔基體11匕管腔內(nèi)的液體維持在壓力？1上，同時(shí)通過供氣裝置從進(jìn)氣口 731向浸漬裝置通入空氣，利用供氣裝置中的調(diào)壓裝置使管狀多孔基體11匕外部空氣維持在壓力？2上，其中，？1-？2 = ？3，？3為預(yù)先測(cè)試出的當(dāng)用于浸漬的液體滲透過管狀多孔基體11匕的試樣所產(chǎn)生的壓降。這樣，就能夠使用于浸漬的液體從多孔基體11匕的背風(fēng)面向迎風(fēng)面方向透入多孔基體11匕但不能透過膜層112。
[0033]實(shí)施例
[0034]制備用于燃煤電廠鍋爐爐氣除塵脫硝一體化處理的過濾催化元件110，并測(cè)試其除塵脫硝效果。過濾催化元件110的制備，首先，采用-100目鋁粉30% (重量)，-200目鐵粉70% (重量)的配方，通過粉末冶金法燒結(jié)制成鐵鋁金屬間化合物多孔基體11匕，測(cè)試其空氣通量為36811^/1112.11.平均孔徑為65 VIII，常溫抗拉為90腿^，孔隙率42 %。圖6和圖8分別為多孔基體11匕在電子顯微鏡下放大100倍和500倍的照片，其中可觀察到多孔基體11匕的孔洞表面較為光滑。然后配置膜液，具體做法是將粉料與粘結(jié)劑溶液混合高速分散，其中粉料由粒徑為5?15 VIII的鐵粉70% (重量)與粒徑為3?10 VIII的鋁粉30%(重量)混合而成，粘結(jié)劑溶液是以？％為溶質(zhì)、酒精為溶劑按2%的質(zhì)量濃度配置而成，膜液配置后粉料的重量為膜液重量的40%。在多孔基體11匕的迎風(fēng)面上覆制配置好的膜液，然后對(duì)附著膜液的多孔基體11匕進(jìn)行燒結(jié)使膜液轉(zhuǎn)變?yōu)橐詿Y(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料為基體的膜層112，膜層112的平均孔徑為25 ^！11。此后配制作為中間層材料來源的溶膠，即將已鈦酸丁酯、去離子水、酒精及硝酸酸按質(zhì)量比2: 1:20混合，調(diào)整酸含量控制值為4，使溶膠滿足要求，然后將所述溶膠浸漬到多孔基體11匕中，浸漬后在1051下保溫2小時(shí)，出現(xiàn)穩(wěn)定凝膠后放入電阻爐中在4501:下燒制1卜，形成中間層111匕圖7和圖9分別為形成中間層1116后的多孔基體11匕在電子顯微鏡下放大100倍和500倍的照片，其中可觀察到多孔基體11匕的孔表面附著了由納米顆粒形成的粗糙表面。最后采用仲鎢酸銨及偏釩酸銨配制催化活性物質(zhì)前驅(qū)體溶液，再將所述前驅(qū)體溶液浸漬到附著中間層111?的多孔基體11匕中，然后對(duì)附著有前驅(qū)體溶液的多孔基體在電阻爐中燒進(jìn)行熱處理，在300?4501:下保溫2卜，在所述中間層1116上形成催化活性層11化。
[0035]將上述過濾催化元件110裝入一體化裝置中，并用封閉的管道將燃煤電廠鍋爐200省煤器排除的高溫爐氣通入一體化裝置的進(jìn)氣口，使混合有還原劑的爐氣通過過濾催化元件，從而在過濾催化元件110的作用下同時(shí)進(jìn)行爐氣的氣固過濾分離和30？脫硝，一體化裝置排出的氣體中粉塵含量彡川呢/他I3，脫硝率彡85%。
【權(quán)利要求】
1.工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法，其步驟包括: (1)用封閉的管道將所述爐氣通入除塵脫硝一體化裝置的進(jìn)氣口，并向被傳送但還未通過除塵脫硝一體化裝置進(jìn)行除塵脫硝處理的爐氣中注入還原劑； (2)使混合有還原劑的爐氣通過除塵脫硝一體化裝置中的過濾催化元件，從而在過濾催化元件的作用下同時(shí)進(jìn)行爐氣的氣固過濾分離和SCR脫硝； (3)從所述除塵脫硝一體化裝置的排氣口排出由過濾催化元件進(jìn)行氣固過濾分離和SCR脫硝后的氣體，然后將該氣體通向后續(xù)環(huán)節(jié)； 其中，所述的過濾催化元件是一種對(duì)工業(yè)爐氣具有過濾和SCR脫硝催化雙重作用的功能元件，其具有平均孔徑為I?200 μ m的多孔復(fù)合體，該多孔復(fù)合體包括: 多孔基體，所述多孔基體由燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成，該多孔基體中具有三維立體連通的網(wǎng)絡(luò)孔隙；以及 催化活性層，所述催化活性層附著于多孔基體孔表面并由催化活性物質(zhì)構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法，其特征在于:所述多孔復(fù)合體還包括位于多孔基體與催化活性層之間的中間層，所述中間層由在多孔基體表面堆積的納米顆粒所構(gòu)成，催化活性層通過該中間層附著于多孔基體孔表面。
3.如權(quán)利要求3所述的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法，其特征在于:所述中間層由T12納米顆粒、AlO 2納米顆粒、ZrO 2納米顆?；騍1 2納米顆粒構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法，其特征在于:所述的催化活性層由V2O5構(gòu)成或以V 205為主要成分，以WO 3和MoO 3中的至少一種為輔助成分的混合物構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法，其特征在于:所述過濾催化元件還包括位于多孔復(fù)合體迎風(fēng)面上并以燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料為基體的膜層，該膜層的平均孔徑為I?100 μπι且小于多孔復(fù)合體的平均孔徑。
6.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法，其特征在于:所述爐氣具體為燃煤電廠鍋爐爐氣，在該對(duì)爐氣進(jìn)行處理的工藝流程中位于所述除塵脫硝一體化裝置的后端不設(shè)其它除塵設(shè)備。
7.工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化裝置，其特征在于:該裝置包括設(shè)有進(jìn)氣口、排氣口和排渣口的氣體過濾裝置，該氣體過濾裝置中安裝有過濾催化元件，所述過濾催化元件是一種對(duì)工業(yè)爐氣具有過濾和SCR脫硝催化雙重作用的功能元件，其具有平均孔徑為I?200 μπι的多孔復(fù)合體，該多孔復(fù)合體包括:多孔基體，所述多孔基體由燒結(jié)金屬多孔材料或燒結(jié)陶瓷多孔材料構(gòu)成，該多孔基體中具有三維立體連通的網(wǎng)絡(luò)孔隙；以及催化活性層，所述催化活性層附著于多孔基體的孔表面并由催化活性物質(zhì)所構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化裝置，其特征在于:所述多孔復(fù)合體還包括位于多孔基體與催化活性層之間的中間層，所述中間層由在多孔基體上堆積的納米顆粒所構(gòu)成，所述催化活性層通過該中間層附著于多孔基體孔表面。
9.如權(quán)利要求8所述的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化裝置，其特征在于:所述中間層由T12納米顆粒、AlO 2納米顆粒、ZrO 2納米顆粒或S1 2納米顆粒構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求7至9中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的工業(yè)爐氣除塵脫硝一體化處理方法，其特征在于:所述的催化活性層由V2O5構(gòu)成或以V 205為主要成分，以WO 3和MoO 3中的至少一種為輔助成分的混合物構(gòu)成。
【文檔編號(hào)】B01D53/56GK104492189SQ201410714824
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月30日
【發(fā)明者】高麟, 汪濤, 吳志強(qiáng) 申請(qǐng)人:成都易態(tài)科技有限公司