CN104069899A - 陶瓷催化剂载体 - Google Patents

Abstract

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种陶瓷催化剂载体，包括支撑框，支撑框内部并排设置人字形陶瓷波板，人字形陶瓷波板分为第一陶瓷波板和第二陶瓷波板；第一陶瓷波板上设置毛发状陶瓷棒，每根毛发状陶瓷棒垂直于第一陶瓷波板；第二陶瓷波板上设置毛发状陶瓷棒，每根毛发状陶瓷棒垂直于第二陶瓷波板。本发明延长了烟气通过催化剂表面的时间。减少堵灰、挂灰率，压降小，减少锅炉主机和引风机的安全风险。本催化剂载体机械强度高，耐腐蚀，耐磨损，降低了催化剂的返修率，延长了使用寿命，降低了使用成本。专用于大气环境治理。

Description

陶瓷催化剂载体

技术领域

本发明属于催化剂领域，具体涉及一种陶瓷催化剂载体。

背景技术

火电厂是氮氧化物大气污染排放的主要来源。目前全世界降低火电厂燃煤锅炉NOX排放的主要方法，大致有四种：1.低氮燃烧技术，即在燃烧过程中控制氮氧化物生成，主要适用于大型燃煤锅炉等。低NO_X燃烧技术只能降低NO_X排放值的30～50％。2.选择性催化剂还原技术(SCR),主要用于大型燃煤锅炉，是目前我国烟气脱硝技术应用最多的。3.选择性非催化剂还原技术(SNCR),主要用于垃圾焚烧等中小型锅炉，技术成熟，但其效率低于SCR法，投资小，建设周期短。4.选择性催化还原技术(SCR)+选择性非催化还原技术(SNCR)，主要用于大型燃烧锅炉低NO_X排放和场地受限情况，也比较适合旧锅炉改造项目。

SCR装置一般安装在空气预热器之前，这一区域飞灰的浓度约为20～25克∕米³。在炉内生成的排烟中，20～25％左右是在炉膛到空预器之间落下，以蜂窝式催化剂为例，如果催化剂间隙过小，就会造成飞灰堵塞，从而阻止烟气和催化剂的接触，效率下降，磨损加重。而加大孔径，又会减少烟气和催化剂的接触面积，降低脱硝效率。烟气脱硝装置的脱硝效率受烟气流速分布均匀性及还原剂氨气(NH₃)∕氮氧化物(NO_X)混合均匀性影响很大，如流速分布不均匀，或氨气∕氮氧化物混合不均匀，将大大降低脱硝效率，产生堵灰现象，甚至导致锅炉跳闸停机，给电厂带来安全负面影响，也会造成很大的经济损失。

火电厂锅炉SCR烟气脱硝装置的流场分布及还原剂气体与烟气混合均匀问题，是热烟气在烟道反应器中流动产生的速度分布以及还原剂气体与烟气碰撞混合现象，如何正确模拟这一复杂的流动现象和正确合理氨气在烟气中的分布均匀情况，将是脱硝装置设计的关键。催化剂入口氨气∕氮氧化物是否混合均匀直接影响到反应器载体的脱硝效率和反应器出口的NH₃逃逸率。

催化剂多用整体式，即利用连续、单一通道结构的整体载体，把催化剂组分以薄层形式均匀地涂覆在这些载体上，这些载体的类型主要有蜂窝式陶瓷载体，这种催化剂的脱硝效率最大为60％。

发明内容

本发明的目的是提供一种陶瓷催化剂载体，催化剂载体机械强度高，耐腐蚀，耐磨损，降低了催化剂的返修率，延长了使用寿命，并且减少堵灰、挂灰率，压降小，减少锅炉主机和引风机的安全风险。

本发明所述的一种陶瓷催化剂载体，包括支撑框，支撑框内部并排设置人字形陶瓷波板，人字形陶瓷波板分为第一陶瓷波板和第二陶瓷波板；第一陶瓷波板上设置毛发状陶瓷棒，每根毛发状陶瓷棒垂直于第一陶瓷波板；第二陶瓷波板上设置毛发状陶瓷棒，每根毛发状陶瓷棒垂直于第二陶瓷波板。

第一陶瓷波板和第二陶瓷波板之间的夹角为130-160°。130-160°的夹角能够有效的减少堵灰、挂灰率，压降小，减少锅炉主机和引风机的安全风险。

人字形陶瓷波板和毛发状陶瓷棒统称为毛发状人字形陶瓷组载体。

支撑框内部设置组毛发状人字形陶瓷组。

毛发状人字形陶瓷载体的材料为带有活性组织的陶瓷。载体由能参加催化反应的活性组织组成，表面涂覆一层催化剂。仿毛发状的毛发状陶瓷棒均匀地分布在陶瓷波板人字形表面，增大了催化剂的比表面积。比表面积所指为单位质量催化剂所暴露的总面积。由于脱硝是一个多相的催化反应，且发生在固体催化剂表面，所以，催化剂表面积的大小直接影响到脱硝效率。

毛发状人字形陶瓷载体为毛发状人字形结构，为烟气和催化剂充分的接触反应，也提供了巨大的表面积，同时延长了烟气通过催化剂表面的时间，烟气穿越蔓延而过像森林状催化剂的表面，脱硝效率达到90％以上。

人字形陶瓷波板结构，在提供较大表面积的同时，也延长了烟气通过催化剂表面的时间。减少堵灰、挂灰率，压降小，减少锅炉主机和引风机的安全风险。

毛发状人字形陶瓷载体，在表面涂覆催化剂后，烟气由上部涌向下方，似流水般流淌过催化剂表面，NO_X与NH₃在这个过程中在催化剂的作用下反应转化成N₂和H₂O，烟气中的飞灰流经毛发状凸起以及人字形波状表面，发生碰撞、团聚、重力沉降，也自上而下滑落底部，得以收集。

其中，SCR脱硝技术反应机理是NH₃在一定温度和催化剂的作用下，有选择地将烟气中的NO还原成N₂和H₂O，反应方程式为：

4NO+4NH₃+O₂──4N₂+6H₂O   (1)

NO+NO+2NH₃───2N₂+3H₂O   (2)

6NO+8NH₃──7N₂+12H₂O   (3)。

本催化剂是脱硝的核心，陶瓷催化剂载体，比表面积大，烟气中NO_X与NH₃和催化剂充分接触反应，是关键因素之一。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明延长了烟气通过催化剂表面的时间。减少堵灰、挂灰率，压降小，减少锅炉主机和引风机的安全风险。本催化剂载体机械强度高，耐腐蚀，耐磨损，降低了催化剂的返修率，延长了使用寿命，降低了使用成本。专用于大气环境治理。是对火电厂烟气中氮氧化物NOX进行脱硝处理。

附图说明

图1为陶瓷催化剂载体；

图2为陶瓷催化剂载体使用状态图；

图中，1、支撑框，2-1、第一陶瓷波板，2-2、第二陶瓷波板，3、毛发状陶瓷棒。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明。

实施例

如图1所示的陶瓷催化剂载体，包括支撑框1，支撑框1内部并排设置人字形陶瓷波板，人字形陶瓷波板分为第一陶瓷波板2‐1和第二陶瓷波板2‐2；第一陶瓷波板2‐1上设置毛发状陶瓷棒3，每根毛发状陶瓷棒3垂直于第一陶瓷波板2‐1；第二陶瓷波板2‐2上设置毛发状陶瓷棒3，每根毛发状陶瓷棒3垂直于第二陶瓷波板2‐2。

第一陶瓷波板2‐1和第二陶瓷波板2‐2之间的夹角为130‐160°。

人字形陶瓷波板和毛发状陶瓷棒3统称为毛发状人字形陶瓷组载体。

支撑框1内部设置2‐5组毛发状人字形陶瓷组。

带有活性组织的陶瓷材料组成。

如图2所示，毛发状人字形陶瓷载体，在表面涂覆催化剂后，烟气由上部涌向下方，似流水般流淌过催化剂表面，NO_X与NH₃在这个过程中在催化剂的作用下反应转化成N₂和H₂O，烟气中的飞灰流经毛发状凸起以及人字形波状表面，发生碰撞、团聚、重力沉降，也自上而下滑落底部，得以收集。

Claims (5)

1.一种陶瓷催化剂载体，包括支撑框(1)，其特征在于，支撑框(1)内部并排设置人字形陶瓷波板，人字形陶瓷波板分为第一陶瓷波板(2-1)和第二陶瓷波板(2-2)；第一陶瓷波板(2-1)上设置毛发状陶瓷棒(3)，每根毛发状陶瓷棒(3)垂直于第一陶瓷波板(2-1)；第二陶瓷波板(2-2)上设置毛发状陶瓷棒(3)，每根毛发状陶瓷棒(3)垂直于第二陶瓷波板(2-2)。

2.根据权利要求1所述的陶瓷催化剂载体，其特征在于，第一陶瓷波板(2-1)和第二陶瓷波板(2-2)之间的夹角为130-160°。

3.根据权利要求1所述的陶瓷催化剂载体，其特征在于，人字形陶瓷波板和毛发状陶瓷棒(3)统称为毛发状人字形陶瓷组。

4.根据权利要求3所述的陶瓷催化剂载体，其特征在于，支撑框(1)内部设置2-5组毛发状人字形陶瓷组。

5.根据权利要求1所述的陶瓷催化剂载体，其特征在于，带有活性组织的陶瓷材料组成。