[發(fā)明專利]一種復(fù)合高強(qiáng)度低溫稀土脫硝催化材料的蓄熱蜂窩陶瓷體

在審

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• 申請日: 2017-12-09
• 公開（公告）號: CN107935568A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳道君;李軍營;楊曉波;王輝
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北神霧熱能技術(shù)有限公司
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/622;C04B38/00;C04B41/86;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)42231
• 代理人: 周偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合高強(qiáng)度低溫稀土脫硝催化材料的蓄熱蜂窩陶瓷體，本發(fā)明制備的脫硝催化劑，具備良好的機(jī)械強(qiáng)度、抗酸腐蝕能力、抗熱震性能，可適應(yīng)于燃煤鍋爐、火電機(jī)組的空預(yù)器中，以取代空預(yù)器中換熱原件考登鋼，兼具良好的換熱性能、脫硝活性和較寬的溫度窗口。

背景技術(shù)

近年來，能源及與之相關(guān)的環(huán)境成為全世界各國最為關(guān)注的熱點(diǎn)。我國由于人均能源資源短缺，環(huán)境容量有限，生態(tài)脆弱，將極大的制約我國的可持續(xù)發(fā)展。國內(nèi)GDP 每年高速發(fā)展，能源消耗急驟增加，環(huán)境、生態(tài)日益惡化。節(jié)能降耗成為解決能源問題的一大主攻方向。據(jù)統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)的工業(yè)部門能源消耗量占全國能源總量的70％。其中工業(yè)窯爐是我國耗能大戶，約占全國總能耗的25％，能源利用率低是造成工業(yè)爐耗能大的主要原因之一。

與發(fā)達(dá)國家的工業(yè)爐相比，國內(nèi)的工業(yè)窯爐平均熱效率要低20％左右，浪費(fèi)的能源相當(dāng)于2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，可見工業(yè)窯爐節(jié)能潛力是十分巨大的。

目前工業(yè)窯爐中的空氣預(yù)熱器中所用的換熱原件材質(zhì)為考登鋼，考登鋼具有機(jī)械強(qiáng)度高、不易破損、換熱速率快、熱容大等優(yōu)點(diǎn)，但是在使用過程中，考登鋼表面的搪瓷易脫落，鋼材裸漏以后非常容易被硫酸氫銨或結(jié)露而成的硫酸腐蝕，尤其是全國燃煤電廠在全面實(shí)施超低排放之后。為使脫硝處理后的氮氧化物濃度達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，目前，主流的降低NOx排放方法是，增加一層催化劑，這樣會導(dǎo)致系統(tǒng)阻力、空氣預(yù)熱器阻力提高，SO₂向SO₃的轉(zhuǎn)化率上升，氣溶膠排放增加，導(dǎo)致氨逃逸增大、腐蝕及堵塞現(xiàn)象增加等。

空氣預(yù)熱器在使用過程中，換熱元件緩慢轉(zhuǎn)動，溫度較高的煙氣和冷空氣交替流經(jīng)換熱元件，進(jìn)行周期性的換熱。在一個(gè)換熱周期內(nèi)，換熱元件的溫度周期性變化，選用稀土元素Ce、La作為活性組分，具有較寬的脫硝活性溫度區(qū)間。

傳統(tǒng)的釩鈦系脫硝催化劑，活性溫度窗口較窄（320～400℃），運(yùn)行過程中易受SO₂中毒，低溫下活性較低，且易產(chǎn)生硫銨，堵塞催化劑孔及空預(yù)器及下游設(shè)備，造成系統(tǒng)壓降較大，增加引風(fēng)機(jī)的用電成本等不利因素。

而且現(xiàn)有稀土基催化劑不具有蓄熱功能，并且耐磨性差，活性溫度低值高，強(qiáng)度低，使用壽命短；使得應(yīng)用范圍受到極大局限，因此，我們迫切需要研究一種新型催化劑，以替代上述產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種復(fù)合高強(qiáng)度低溫稀土脫硝催化材料的蓄熱蜂窩陶瓷體，以解決上述技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明方案采用的技術(shù)方案是：一種復(fù)合高強(qiáng)度低溫稀土脫硝催化材料的蓄熱蜂窩陶瓷體，其特征在于該脫硝催化劑主要由以下組分：TiC35～40份，Al2O370～80份、三氧化鎢5～10份、SiO₂5～8份、硫酸鈣晶須為10～15份、木漿棉2～3份、氮化硅2～4份、氯化聚乙烯3～6份、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物3～5份、羥丙基甲基纖維素10～12份、鄰苯二甲酸酯2～3份、單乙醇胺2～3份、硬脂酸1～3份經(jīng)過泥料捏合，陳腐，擠出成型、干燥與煅燒、浸漬催化漿料、再次干燥與煅燒工序制備而成。

所述催化漿料由以下組分組成：氧化鋯5～8份、硝酸鐵12～15份、硝酸錳12～15份、Al2O35～10份、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物5～10份、聚二甲基硅氧烷0.5～2份、碳纖維6～10份；氧化釹3～5份、偏鎢酸銨5～8份、氧化鋅3～4份、硝酸鈰5～8份，硝酸鑭5～6份、鈦酸酯偶聯(lián)劑3份。

一種復(fù)合高強(qiáng)度低溫稀土脫硝催化材料的蓄熱蜂窩陶瓷體，其制備方法包括以下步驟：

（1）泥料捏合：

i）稱取TiC，Al2O3、三氧化鎢、SiO₂、硫酸鈣晶須為、硬脂酸、單乙醇胺、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物，20%氨水調(diào)節(jié)泥料pH，去離子水：粉料重量比為0.4～0.6，攪拌捏合20min左右，通過捏合及調(diào)節(jié)添加的去離子水、氨水調(diào)節(jié)泥料指標(biāo)，泥料捏合（i）泥料水分目標(biāo)值38～45%，pH目標(biāo)值7.8～9.4；

ii）添加20%氨水0.5～1.5份，蓋上攪拌機(jī)頂蓋，邊攪拌邊加熱升溫至95℃以上，然后打開頂蓋，蒸發(fā)濃縮泥料水分至泥料呈顆粒狀，所述泥料水分目標(biāo)值25～28%，pH目標(biāo)值7.8～8.5；

iii）邊攪拌邊依次添加木漿棉，氮化硅，添加20%氨水，攪拌15min左右，所述泥料水分目標(biāo)值29～34%，pH目標(biāo)值8.1～9.2；