陶瓷催化劑載體的制作方法
【專利摘要】本發明屬于催化劑領域，具體涉及一種陶瓷催化劑載體，包括支撐框，支撐框內部并排設置人字形陶瓷波板，人字形陶瓷波板分為第一陶瓷波板和第二陶瓷波板；第一陶瓷波板上設置毛發狀陶瓷棒，每根毛發狀陶瓷棒垂直于第一陶瓷波板；第二陶瓷波板上設置毛發狀陶瓷棒，每根毛發狀陶瓷棒垂直于第二陶瓷波板。本發明延長了煙氣通過催化劑表面的時間。減少堵灰、掛灰率，壓降小，減少鍋爐主機和引風機的安全風險。本催化劑載體機械強度高，耐腐蝕，耐磨損，降低了催化劑的返修率，延長了使用壽命，降低了使用成本。專用于大氣環境治理。
【專利說明】陶瓷催化劑載體
【技術領域】
[0001]本發明屬于催化劑領域，具體涉及一種陶瓷催化劑載體。
【背景技術】
[0002]火電廠是氮氧化物大氣污染排放的主要來源。目前全世界降低火電廠燃煤鍋爐NOX排放的主要方法，大致有四種:1.低氮燃燒技術，即在燃燒過程中控制氮氧化物生成，主要適用于大型燃煤鍋爐等。低NOx燃燒技術只能降低NOx排放值的30?50%。2.選擇性催化劑還原技術(SCR)，主要用于大型燃煤鍋爐，是目前我國煙氣脫硝技術應用最多的。
3.選擇性非催化劑還原技術(SNCR)，主要用于垃圾焚燒等中小型鍋爐，技術成熟，但其效率低于SCR法，投資小，建設周期短。4.選擇性催化還原技術(SCR) +選擇性非催化還原技術(SNCR)，主要用于大型燃燒鍋爐低NOx排放和場地受限情況，也比較適合舊鍋爐改造項目。
[0003]SCR裝置一般安裝在空氣預熱器之前，這一區域飛灰的濃度約為20?25克/米
3。在爐內生成的排煙中，20?25%左右是在爐膛到空預器之間落下，以蜂窩式催化劑為例，如果催化劑間隙過小，就會造成飛灰堵塞，從而阻止煙氣和催化劑的接觸，效率下降，磨損加重。而加大孔徑，又會減少煙氣和催化劑的接觸面積，降低脫硝效率。煙氣脫硝裝置的脫硝效率受煙氣流速分布均勻性及還原劑氨氣(NH3) /氮氧化物(NOx)混合均勻性影響很大，如流速分布不均勻，或氨氣/氮氧化物混合不均勻，將大大降低脫硝效率，產生堵灰現象，甚至導致鍋爐跳閘停機，給電廠帶來安全負面影響，也會造成很大的經濟損失。
[0004]火電廠鍋爐SCR煙氣脫硝裝置的流場分布及還原劑氣體與煙氣混合均勻問題，是熱煙氣在煙道反應器中流動產生的速度分布以及還原劑氣體與煙氣碰撞混合現象，如何正確模擬這一復雜的流動現象和正確合理氨氣在煙氣中的分布均勻情況，將是脫硝裝置設計的關鍵。催化劑入口氨氣/氮氧化物是否混合均勻直接影響到反應器載體的脫硝效率和反應器出口的NH3逃逸率。
[0005]催化劑多用整體式，即利用連續、單一通道結構的整體載體，把催化劑組分以薄層形式均勻地涂覆在這些載體上，這些載體的類型主要有蜂窩式陶瓷載體，這種催化劑的脫硝效率最大為60%。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種陶瓷催化劑載體，催化劑載體機械強度高，耐腐蝕，耐磨損，降低了催化劑的返修率，延長了使用壽命，并且減少堵灰、掛灰率，壓降小，減少鍋爐主機和引風機的安全風險。
[0007]本發明所述的一種陶瓷催化劑載體，包括支撐框，支撐框內部并排設置人字形陶瓷波板，人字形陶瓷波板分為第一陶瓷波板和第二陶瓷波板；第一陶瓷波板上設置毛發狀陶瓷棒，每根毛發狀陶瓷棒垂直于第一陶瓷波板；第二陶瓷波板上設置毛發狀陶瓷棒，每根毛發狀陶瓷棒垂直于第二陶瓷波板。
[0008]第一陶瓷波板和第二陶瓷波板之間的夾角為130-160°。130-160°的夾角能夠有效的減少堵灰、掛灰率，壓降小，減少鍋爐主機和引風機的安全風險。
[0009]人字形陶瓷波板和毛發狀陶瓷棒統稱為毛發狀人字形陶瓷組載體。
[0010]支撐框內部設置組毛發狀人字形陶瓷組。
[0011]毛發狀人字形陶瓷載體的材料為帶有活性組織的陶瓷。載體由能參加催化反應的活性組織組成，表面涂覆一層催化劑。仿毛發狀的毛發狀陶瓷棒均勻地分布在陶瓷波板人字形表面，增大了催化劑的比表面積。比表面積所指為單位質量催化劑所暴露的總面積。由于脫硝是一個多相的催化反應，且發生在固體催化劑表面，所以，催化劑表面積的大小直接影響到脫硝效率。
[0012]毛發狀人字形陶瓷載體為毛發狀人字形結構，為煙氣和催化劑充分的接觸反應，也提供了巨大的表面積，同時延長了煙氣通過催化劑表面的時間，煙氣穿越蔓延而過像森林狀催化劑的表面，脫硝效率達到90%以上。
[0013]人字形陶瓷波板結構，在提供較大表面積的同時，也延長了煙氣通過催化劑表面的時間。減少堵灰、掛灰率，壓降小，減少鍋爐主機和引風機的安全風險。
[0014]毛發狀人字形陶瓷載體，在表面涂覆催化劑后，煙氣由上部涌向下方，似流水般流淌過催化劑表面，NOx與NH3在這個過程中在催化劑的作用下反應轉化成N2和H2O,煙氣中的飛灰流經毛發狀凸起以及人字形波狀表面，發生碰撞、團聚、重力沉降，也自上而下滑落底部，得以收集。
[0015]其中，SCR脫硝技術反應機理是NH3在一定溫度和催化劑的作用下，有選擇地將煙氣中的NO還原成N2和H2O,反應方程式為:
[0016]4N0+4NH3+02-4N2+6H20 (I)
[0017]N0+N0+2NH3-2N2+3H20 (2)
[0018]6NO+8NH3-7N2+12H20 (3)。
[0019]本催化劑是脫硝的核心，陶瓷催化劑載體，比表面積大，煙氣中NOx與NH3和催化劑充分接觸反應，是關鍵因素之一。
[0020]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
[0021]本發明延長了煙氣通過催化劑表面的時間。減少堵灰、掛灰率，壓降小，減少鍋爐主機和引風機的安全風險。本催化劑載體機械強度高，耐腐蝕，耐磨損，降低了催化劑的返修率，延長了使用壽命，降低了使用成本。專用于大氣環境治理。是對火電廠煙氣中氮氧化物NOX進行脫硝處理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為陶瓷催化劑載體；
[0023]圖2為陶瓷催化劑載體使用狀態圖；
[0024]圖中，1、支撐框，2-1、第一陶瓷波板，2-2、第二陶瓷波板，3、毛發狀陶瓷棒。
【具體實施方式】
[0025]下面結合實施例對本發明做進一步的說明。
[0026]實施例
[0027]如圖1所示的陶瓷催化劑載體，包括支撐框1，支撐框I內部并排設置人字形陶瓷波板，人字形陶瓷波板分為第一陶瓷波板2 -1和第二陶瓷波板2 - 2 ;第一陶瓷波板2 -1上設置毛發狀陶瓷棒3，每根毛發狀陶瓷棒3垂直于第一陶瓷波板2 -1 ;第二陶瓷波板2 - 2上設置毛發狀陶瓷棒3，每根毛發狀陶瓷棒3垂直于第二陶瓷波板2 - 2。
[0028]第一陶瓷波板2 -1和第二陶瓷波板2 - 2之間的夾角為130 - 160°。
[0029]人字形陶瓷波板和毛發狀陶瓷棒3統稱為毛發狀人字形陶瓷組載體。
[0030]支撐框I內部設置2 - 5組毛發狀人字形陶瓷組。
[0031 ] 帶有活性組織的陶瓷材料組成。
[0032]如圖2所示，毛發狀人字形陶瓷載體，在表面涂覆催化劑后，煙氣由上部涌向下方，似流水般流淌過催化劑表面，NOx與NH3在這個過程中在催化劑的作用下反應轉化成N2和H2O,煙氣中的飛灰流經毛發狀凸起以及人字形波狀表面，發生碰撞、團聚、重力沉降，也自上而下滑落底部，得以收集。
【權利要求】
1.一種陶瓷催化劑載體，包括支撐框(I)，其特征在于，支撐框(I)內部并排設置人字形陶瓷波板，人字形陶瓷波板分為第一陶瓷波板(2-1)和第二陶瓷波板(2-2);第一陶瓷波板(2-1)上設置毛發狀陶瓷棒(3)，每根毛發狀陶瓷棒(3)垂直于第一陶瓷波板(2-1);第二陶瓷波板(2-2)上設置毛發狀陶瓷棒(3)，每根毛發狀陶瓷棒(3)垂直于第二陶瓷波板(2-2)。
2.根據權利要求1所述的陶瓷催化劑載體，其特征在于，第一陶瓷波板(2-1)和第二陶瓷波板(2-2)之間的夾角為130-160°。
3.根據權利要求1所述的陶瓷催化劑載體，其特征在于，人字形陶瓷波板和毛發狀陶瓷棒(3)統稱為毛發狀人字形陶瓷組。
4.根據權利要求3所述的陶瓷催化劑載體，其特征在于，支撐框(I)內部設置2-5組毛發狀人字形陶瓷組。
5.根據權利要求1所述的陶瓷催化劑載體，其特征在于，帶有活性組織的陶瓷材料組成。
【文檔編號】B01J35/02GK104069899SQ201410274147
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月18日 優先權日:2014年6月18日
【發明者】馮延泉, 孫偉, 王延宏, 馬恒艷, 高森 申請人:淄博萬馬陶瓷設計有限公司