CN112704958B - 脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法、制得的金属滤袋 - Google Patents

脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法、制得的金属滤袋 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法，涉及滤袋技术领域，本发明包括以下步骤：(1)铁铬铝金属纤维的制备：将铁铬铝合金粉末与石英粉末混合，倒入坩埚加热至熔融状态，然后采用熔体抽拉法制备铁铬铝金属纤维；石英粉末的添加量为合金粉末质量的1％；(2)铁铬铝金属纤维毡的制备；(3)配制浸渍液：将二氧化钛、硝酸铈溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁与五氧化二钒混合；(4)将铁铬铝金属纤维毡在浸渍液中浸渍后，干燥后焙烧。本发明的有益效果在于：本发明制得的金属滤袋能够承受高温，在高温下不易发生降解，提高了滤料的使用寿命和过滤效率。

Description

脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法、制得的金属滤袋
技术领域
本发明涉及滤袋技术领域，具体涉及一种脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法、制得的金属滤袋。
背景技术
近年来，随着我国电力、钢铁、玻璃、化工等行业的迅速发展，以此带来的大气污染问题也愈发严重。气污染物以烟气中的烟尘类颗粒物为主。目前，对此类污染的主要防治措施是在烟气排放之前实现气体的除尘和净化。根据最新标准，从2019年11月1日开始，重点地区颗粒物的排放限值为10mg/m3，个别地区的排放限值甚至达到5mg/m3。
袋式除尘器是一种高效的除尘技术，在我国水泥、电力等行业得到广泛应用，主要用来补集细小、干燥的非纤维性粉尘；袋式除尘器的滤料可以采用多种材质，其中PTFE与PPS复合滤料是一种性价比很高的常用滤料。高低温催化剂是一种有潜力的烟气脱硝技术，能够很好的消除烟气中的有害气体，被很多企业使用。
如公开号为CN109603306A的专利申请公开一种催化功能玻璃纤维覆膜滤料及其制备方法，实现了一物二用，并利用现有的除尘器作为脱硝反应器，无需再增加新的脱硝设备，可省去SCR设备所占的空间和资金投入，降低企业处理烟气的成本，应用前景极为广阔。
但对于工况温度较高的情况下使用时，现有的催化剂载体滤料不能够承受这些温度，会发生降解，影响滤料的使用寿命和过滤效率，达不到预期效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有的催化剂载体滤料不能够承受高温，发生降解，影响滤料的使用寿命和过滤效率。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
一种脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法，包括以下步骤：
(1)铁铬铝金属纤维的制备：将铁铬铝合金粉末与石英粉末混合，倒入坩埚加热至熔融状态，然后采用熔体抽拉法制备铁铬铝金属纤维；所述石英粉末的添加量为合金粉末质量的1％；
(2)铁铬铝金属纤维毡的制备：将制得的铁铬铝金属纤维进行开松、针刺，进行烧结后，通过压辊机进行压延获得铁铬铝金属纤维毡；
(3)配制浸渍液：将二氧化钛、硝酸铈溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁与五氧化二钒混合；
(4)将步骤(2)中的铁铬铝金属纤维毡在浸渍液中浸渍后，干燥后焙烧。
有益效果：本发明制得的金属滤袋能够承受高温，明显优于高分子材料纤维制成的滤袋，在高温下不易发生降解，提高了滤料的使用寿命和过滤效率。
本发明在制备铁铬铝纤维过程中加入占合金粉末质量1％的石英粉末，在高温下部熔融，增加金属纤维表面粗糙度，在浸渍时，有利于催化剂更多的附着在金属滤袋上，同时不影响金属滤袋的脱硝脱硫和除尘效率。
当添加石英粉末的量大于合金粉末质量的1％时，在混合时会出现混合不均现象，石英粉末团聚在一起，会使得所制备的金属纤维的强度下降；当石英粉末添加量小于合金粉末质量的1％时，金属纤维粗糙度不明显，会使后续催化剂的负载量达不到要求，失去添加石英粉末的意义。
优选地，所述石英粉末的粒度为270-320目。
优选地，所述步骤(2)中的烧结温度为1200-1300℃。
优选地，所述步骤(2)中针刺后的铁铬铝金属纤维以5-7m/min的速度通过烧结炉烧结30-40min。
优选地，所述烧结炉内有六个温区，铁铬铝金属纤维依次通过六个温区的温度分别为900-1000℃、1000-1100℃、1100-1200℃、1200-1300℃、900-1000℃、600-800℃。
优选地，所述步骤(2)中制得的铁铬铝金属纤维毡的厚度为0.5-1mm。
优选地，所述硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁、五氧化二钒和二氧化钛的质量比为15-30:20-25:0.3-0.5:4-5:1-1.5:8-10:1.6-2:75-80。
有益效果：当浸渍液中各原料的配比在上述范围内时，制得的滤袋能够同时进行脱硫脱硝，且脱除效率高。
优选地，所述硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁、五氧化二钒和二氧化钛的质量比30:25:0.5:5:1.5:10:2:80。
优选地，所述硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁、五氧化二钒和二氧化钛的质量比为15:20:0.3:4:1:8:1.6:75。
优选地，所述浸渍时间为15-20min，干燥温度为200-210℃，干燥时间为10-20min，焙烧温度480-500℃，时间为30-35h。
本发明还提供一种由上述制备方法制得的除尘脱硝除尘一体化金属滤袋。
本发明的优点在于：本发明制得的金属滤袋能够承受高温，在高温下不易发生降解，提高了滤料的使用寿命和过滤效率。
本发明在制备铁铬铝纤维过程中加入占合金粉末质量1％的石英粉末，在高温下部熔融，增加金属纤维表面粗糙度，在浸渍时，有利于催化剂更多的附着在金属滤袋上，同时不影响金属滤袋的脱硫脱硝和除尘效率。
附图说明
图1为本发明实施例中熔体抽拉装置的结构示意图；
图中：主动辊1；圆盘2；熔融金属3；图中箭头表示圆盘转动方向。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例中所用的试验材料和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例中未注明具体技术或条件者，均可以按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
以下铁铬铝合金粉末为购买获得，其中各金属配比为Cr:Al:Fe＝(21±1)：(4±1)：(75±2)。
实施例1
脱硫脱硝一体化金属滤袋的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)铁铬铝金属纤维的制备：将铁铬铝合金粉末与石英粉末混合，倒入坩埚加热至熔融状态，然后采用熔体抽拉法制备铁铬铝金属纤维；其中石英粉末的添加量为合金粉末质量的1％，熔体抽拉法为现有技术，如采用论文《CoFeSiB合金熔体抽成拉丝特性研究》中的熔体抽拉法，采用的熔体抽拉装置如图1所示，熔融金属3附着在圆盘2盘外缘表面而被拉出，圆盘2由主动辊1带动转动，通过截面变形成形。石英粉粉末的粒度为270目。
(2)铁铬铝金属纤维毡的制备：将制得的铁铬铝金属纤维进行开松、针刺，采用三道针刺，三道针刺参数如表1所示。烧结炉内温度达到后，将针刺后的金属纤维毡以5m/min的速度通过烧结炉，控制烧结时间为30min，本实施例中烧结炉内各区的温度如表2所示，通过压辊机进行压延获得厚度为0.5mm的铁铬铝金属纤维毡；
(3)配制浸渍液：按质量比为30:25:0.5:5:1.5:10:2:80依次称取硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁、五氧化二钒和二氧化钛；本实施例中硝酸沛溶液的质量分数为96.7％，硝酸镁溶液的质量分数为98.4％；
(4)将步骤(2)中的铁铬铝金属纤维毡在步骤(3)的浸渍液中浸渍15min后，使催化剂附着在金属纤维毡表面，于200℃干燥20min，然后于480℃焙烧35h，达到所需负载量，其中所需负载量为15％。
表1为三道针刺参数表
Figure BDA0002828857760000061
表2为烧结炉内各区温度
Figure BDA0002828857760000062
实施例2
脱硫脱硝一体化金属滤袋的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)铁铬铝金属纤维的制备：将铁铬铝合金粉末与石英粉末混合，倒入坩埚加热至熔融状态，然后采用熔体抽拉法制备铁铬铝金属纤维；其中石英粉末的添加量为合金粉末质量的1％，熔体抽拉法为现有技术，采用的熔体抽拉装置如图1所示，熔体抽拉方法与实施例1完全相同；石英粉粉末的粒度为270目。
(2)铁铬铝金属纤维毡的制备：将制得的铁铬铝金属纤维进行开松、针刺，采用三道针刺，三道针刺参数与实施例1相同。烧结炉内温度达到后，将针刺后的金属纤维毡以5m/min的速度通过烧结炉，控制烧结时间为30min，本实施例中烧结炉内各区的温度如表3所示，通过压辊机进行压延获得厚度为0.5mm的铁铬铝金属纤维毡；
(3)配制浸渍液：按质量比为20:22:0.4:4:1:9:1.8:78依次称取硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁(Fe2O3)、五氧化二钒和二氧化钛；本实施例中硝酸沛溶液的质量分数为96.7％，硝酸镁溶液的质量分数为98.4％；
(4)将步骤(2)中的铁铬铝金属纤维毡在步骤(3)的浸渍液中浸渍15min后，使催化剂附着在金属纤维毡表面，于200℃干燥20min，然后于480℃焙烧35h，达到所需负载量，其中所需负载量为15％。
表3为烧结炉内各区温度
Figure BDA0002828857760000071
实施例3
脱硫脱硝一体化金属滤袋的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)铁铬铝金属纤维的制备：将铁铬铝合金粉末与石英粉末混合，倒入坩埚加热至熔融状态，然后采用熔体抽拉法制备铁铬铝金属纤维；其中石英粉末的添加量为合金粉末质量的1％，熔体抽拉法为现有技术，采用的熔体抽拉装置如图1所示，熔体抽拉参数与实施例1完全相同；石英粉粉末的粒度为270目。
(2)铁铬铝金属纤维毡的制备：将制得的铁铬铝金属纤维进行开松、针刺，采用三道针刺，三道针刺参数与实施例1相同。烧结炉内温度达到后，将针刺后的金属纤维毡以5m/min的速度通过烧结炉，控制烧结时间为40min，本实施例中烧结炉内各区的温度与实施例1相同，通过压辊机进行压延获得厚度为0.5mm的铁铬铝金属纤维毡；
(3)配制浸渍液：按质量比为15:20:0.3:4:1:8:1.6:75依次称取硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁、五氧化二钒和二氧化钛；本实施例中硝酸沛溶液的质量分数为96.7％，硝酸镁溶液的质量分数为98.4％；
(4)将步骤(2)中的铁铬铝金属纤维毡在步骤(3)的浸渍液中浸渍15min后，使催化剂附着在金属纤维毡表面，于210℃干燥10min，然后于500℃焙烧30h，达到所需负载量，其中所需负载量为15％。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于：调整硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁、五氧化二钒和二氧化钛的质量比为30:25:0.5:5:1.5:0:2:80，其中纳米级氧化铁的添加量为0。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于：调整硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁、五氧化二钒和二氧化钛的质量比为30:25:0.5:5:1:8:0:80，其中五氧化二钒的添加量为0。
对比例3
本对比例与实施例1的区别之处在于：调整硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁、五氧化二钒和二氧化钛的质量比为0:0:0:0:10:0:80。其中硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、五氧化二钒的添加量分别为：0g、0g、0g、0g、5g、0g、40g。
对比例4
本对比例与实施例1的区别之处为：不添加石英粉末。
对比例5
本对比例与实施例1的区别之处为：石英粉末的添加量为2％。
对实施例1、实施例3、对比例1-3中滤袋的脱硫脱硝性能进行测定，脱硝性能测定方法为：将催化剂固定在固定床反应器上，模拟烟气组成600rpm NO、600ppm NH3、3％O2、Ar作为平衡气，气体总流量为350mL/min，采用烟气分析仪进行测定。脱硫性能测定方法为：测定进气口SO2浓度、出气口SO2浓度，从而确定硫的脱除率，测定结果如表4所示。
表4为金属滤袋的脱硫脱硝性能测定结果表
Figure BDA0002828857760000091
Figure BDA0002828857760000101
从表1可以看出，当未添加三氧化二铁时，金属滤袋不具有脱硫效率，而采用本发明实施例中的制备方法，制得的金属滤袋的脱硫脱硝效率较优，且过滤效率较好。
对实施例1、对比例4、对比例5中催化剂的负载量、催化效果进行测定，测定结果如表5所示。
表5为石英粉末含量对催化剂负载效果的影响
石英粉末添加量/％ 催化剂负载量/％ 催化效果评价
0 2 一般
1 15 良好
从表5可以看出，当添加石英粉末的量大于合金粉末质量的1％时，在混合时会出现混合不均现象，石英粉末团聚在一起，会使得所制备的金属纤维的强度下降；当石英粉末添加量小于合金粉末质量的1％时，金属纤维粗糙度不明显，会使后续催化剂的负载量达不到要求，失去添加石英粉末的意义。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）铁铬铝金属纤维的制备：将铁铬铝合金粉末与石英粉末混合，倒入坩埚加热至熔融状态，然后采用熔体抽拉法制备铁铬铝金属纤维；所述石英粉末的添加量为合金粉末质量的1%；
（2）铁铬铝金属纤维毡的制备：将制得的铁铬铝金属纤维进行开松、针刺，进行烧结后，通过压辊机进行压延获得铁铬铝金属纤维毡；
（3）配制浸渍液：将二氧化钛、硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁与五氧化二钒混合；
（4）将步骤（2）中的铁铬铝金属纤维毡在浸渍液中浸渍后，干燥后焙烧；
所述硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁、五氧化二钒和二氧化钛的质量比为15-30:20-25:0.3-0.5:4-5:1-1.5:8-10:1.6-2:75-80。
2.根据权利要求1所述的脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法，其特征在于：所述石英粉末的粒度为270-320目。
3.根据权利要求1所述的脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的烧结温度为1200-1300℃。
4.根据权利要求3所述的脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中针刺后的铁铬铝金属纤维以5-7m/min的速度通过烧结炉进行烧结。
5.根据权利要求1所述的脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法，其特征在于：所述烧结炉内有六个温区，铁铬铝金属纤维依次通过六个温区的温度分别为900-1000℃、1000-1100℃、1100-1200℃、1200-1300℃、900-1000℃、600-800℃。
6.根据权利要求1所述的脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中制得的铁铬铝金属纤维毡的厚度为0.5-1mm。
7.根据权利要求1所述的脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法，其特征在于：所述硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁、五氧化二钒和二氧化钛的质量比30:25:0.5:5:1.5:10:2:80。
8.根据权利要求1所述的脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋的制备方法，其特征在于：所述硝酸铈溶液、硝酸镁溶液、硬脂酸、聚氧化乙烯、碳酸氢钠、纳米级氧化铁、五氧化二钒和二氧化钛的质量比为15:20:0.3:4:1:8:1.6:75。
9.一种采用权利要求1-8中任一项所述的制备方法制得的脱硫脱硝除尘一体化金属滤袋。
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