CN116139669A - 陶瓷催化滤芯、制备方法及基于该陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种陶瓷催化滤芯、制备方法及基于该陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统和方法，按重量份数计包括基体50~65份，改性剂15~30份，活性组分2~8份、助剂0.3~8份、粘结剂1~10份和分散剂1~4份。本发明通过对陶瓷纤维滤管表面进行修饰，赋予了其除尘与脱硝的功能，同时将固体脱硫剂装填于陶瓷纤维滤的空隙中，实现了烟气中多种污染物协同净化功能的集成，即在高效去除高温烟气中颗粒物的同时，还可以有效地降低烟气中氮氧化物和二氧化硫的排放浓度。
Description
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域，特别涉及陶瓷催化滤芯、制备方法及基于该陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统和方法。
背景技术
NH3选择性催化还原法脱硝(NH3-SCR)是目前工业上应用最为广泛的一项技术，该技术的核心是脱硝催化剂。SCR脱硝催化剂的反应活性易受烟气中高浓度SO2、粉尘以及烟气温度的影响。烟气SO2浓度高时，尤其是低温下水蒸气存在时，SO2氧化成SO3后会与还原剂NH3反应生成硫酸铵，沉积在催化剂表面，会造成催化剂中毒和堵塞；烟气粉尘浓度高时，会造成脱硝催化剂的堵塞、磨损，导致使用寿命降低。因此，在脱硝前需对烟气进行脱硫和除尘处理。烟气温度低时（<200℃），一方面，常规SCR脱硝催化剂的反应活性受到抑制，出口NOX浓度无法实现达标排放，另一方面，新型低温SCR脱硝催化剂的性能尚不稳定，无法达到工业应用要求；但是烟气温度过高时，传统的布袋除尘会发生“烧袋”现象，导致除尘工段无法正常运转。因此，既要保证SCR催化剂具有足够高的反应温度来保障其脱硝反应活性，又要具有耐高温的除尘反应器来满足除尘工艺的需求。值得注意的是，目前常规的脱硫脱硝除尘工艺，常常是将三种工艺简单的串联，占地面积大、投资成本高，运维费用高。因此，为降低成本，可以实现烟气中多种污染物协同净化的技术是未来烟气净化的主要发展方向。
陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有质轻、耐高温、热稳定性好等优良特性，利用陶瓷纤维制成的陶瓷纤维滤管具有空隙率高、压差阻力小、除尘效率高等优点，在高温除尘领域具有显著的优势。基于此，将高效稳定的SCR脱硝催化剂与耐高温的陶瓷纤维滤管有机结合起来，制备陶瓷催化滤芯来实现烟气除尘脱硝一体化将是一个重要的研究方向。
在反应器内，采用常规的方法来安装陶瓷催化滤芯，则会产生大量的空隙，这些区域往往被忽视、不被利用，造成了大量的空间浪费。本发明将固体脱硫剂装填于这些空隙中，既实现了烟气脱硫除尘脱硝一体化处理，又显著减少了设备的投资费用，节省了占地。
发明内容
本发明提出一种陶瓷催化滤芯、制备方法及基于该陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统和方法，解决现有的脱硫脱硝除尘工艺占地面积大、投资成本高，运维费用高的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于烟气多污染物协同净化系统的陶瓷催化滤芯，按重量份数计包括基体50~65份，改性剂15~30份，活性组分2~8份、助剂0.3~8份、粘结剂1~10份和分散剂1~4份。
其中，所述基体为陶瓷纤维滤管；所述的改性剂为钛酸四丁酯和异丙醇钛中的一种；所述的活性组分为可溶性的铁盐、铈盐、铜盐与锰盐中的一种或多种；所述的助剂为七钼酸铵、偏钒酸铵、偏钨酸铵中的一种或多种，所述粘结剂为聚乙烯醇、田菁粉、羧甲基纤维素中的一种，所述分散剂为硬脂酸、聚乙二醇、聚丙烯酸铵中的一种。
其中，所述可溶性的铁盐为硝酸铁，硫酸铁和氯化铁中的一种；所述可溶性的铈盐为硝酸铈、硫酸铈、氯化铈中的一种；所述可溶性的铜盐为硝酸铜、硫酸铜、氯化铜中的一种；所述可溶性的锰盐为硝酸锰、硫酸锰、氯化锰中的一种。
一种陶瓷催化滤芯的制备方法，包括下述步骤：
步骤1，取孔隙率为30％-80％的陶瓷纤维滤管，依次置于乙醇和水中超声清洗、干燥后，作为基体备用；
步骤2，将改性剂溶于无水乙醇和冰醋酸的混合溶剂中，搅拌均匀后得到前驱体溶液；
步骤3，将基体置于步骤2所得的前驱体溶液中，浸渍后取出，然后于鼓风干燥箱中烘干，得到改性基体；
步骤4，将活性组分、助剂和分散剂溶解于水中，搅拌混匀后得到混合溶液；
步骤5，将粘结剂溶解于混合溶液中，搅拌混匀后得到预混物；
步骤6，将步骤3所得的改性基体置于步骤5所得的预混物中，浸渍后取出，然后置于鼓风干燥箱中烘干，将干燥后的产物转移到管式炉中，在空气气氛下焙烧，即可得到陶瓷催化滤芯。
其中，步骤1中置于乙醇中超声清洗温度为25~50℃、时间为15~30min；置于水中超声清洗温度为70~120℃、时间为2~10h；步骤2中，混合溶剂中冰醋酸和无水乙醇的体积比为1：1~1：5，改性剂和混合溶剂的体积比为1：3~1：5，搅拌温度和时间分别为25~50℃和15~30min。
其中，步骤3中，浸渍温度和时间分别为25~50℃和5~30min，烘干温度和时间分别为70~120℃和2~10h；步骤4中，搅拌温度和时间分别为25~50°C和15~30min。
其中，步骤5中搅拌温度和时间分别为25~50℃和15~30min；步骤6中，浸渍温度和时间分别为25~50℃和5~30min，烘干温度和时间分别为70~120℃和2~10h，焙烧温度和时间分别为300~550℃和2~6h，升温速率为1~10℃/min。
一种基于上述陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统，包括烟气多污染物协同反应器，所述烟气多污染物协同反应器包括呈筒状的塔体，所述塔体的左右两侧分别设有对称的进气侧，每个进气侧连接有进气变径锥，所述进气变径锥连接烟气入口管道；所述塔体的出气侧位于塔体的顶部，出气侧连接有出气变径锥，所述出气变径锥连接有烟气出口管道；所述塔体内竖直设有用于烟气多污染物协同净化的反应仓，所述反应仓内部装填有陶瓷催化滤芯和脱硫剂，陶瓷催化滤芯均匀分布在脱硫剂中，所述陶瓷催化滤芯外部均设有圆筒形的钢结构支架，该支架呈多孔网状结构，一方面用于隔离脱硫剂和滤芯，另一方面便于后期滤芯的维修和更换；所述塔体顶部设置有脱硫剂的进料口，所述塔体底部设置有脱硫剂的卸料口和卸灰口；所述进料口下方连接有用于脱硫剂均匀布料的可旋转、伸缩的布料装置，所述卸料口的上方设有锥形料斗，用于卸除失效的脱硫剂，所述锥形料斗位于所述塔体的底壁下方，所述卸灰口的上方设有锥形灰斗，用于卸出产生的除尘灰；所述反应仓顶部设置有出口气整流层，并安装有吹灰装置。
其中，所述入口管道上设置用于对进口气体的成分进行抽检分析的有气体采样口，所述烟气出口管道上连接有用于监测出口气体中二氧化硫、粉尘和氮氧化物浓度的气体分析装置，所述进气变径锥与所述塔体的连接处设有进气整流格栅，所述反应仓外围设置一圈进气流均布装置，所述进气整流格栅和进气流均布装置之间构成进口气整流层；所述塔体上部靠近吹灰装置处和下部靠近锥形灰斗位置处均设置有检修口，便于设备维修和更换。
脱硫剂为氢氧化钙基固体脱硫剂，四叶草状或柱状颗粒，粒径为3~8mm，长度为10~25mm。所述脱硫剂和滤芯的使用温度均为170~330℃，风速为0.6~2m/min。根据所述出口管道上气体分析装置的示数来判断反应仓内部的脱硫剂和滤芯是否需要更换。若脱硫剂已经失效，需要先将废脱硫剂从卸料口排出，再通过进料口将新鲜脱硫剂注入；若滤芯已失效，可将失效滤芯直接从圆筒形的钢结构支架中抽出，将新滤芯重新置于钢结构支架中即可。
一种采用上述烟气多污染物协同净化系统的净化方法，包括下述步骤：
步骤a，所述的陶瓷催化滤芯安装在烟气多污染物协同净化反应器内部，在陶瓷催化滤芯安装的间隙处注入固体柱状脱硫剂；
步骤b，原烟气进入烟气多污染物协同净化反应器后，经过脱硫剂层脱硫后，再由外向内流经陶瓷催化滤芯进行先除尘后脱硝，实现多污染物的协同净化；
步骤c，利用吹灰装置对陶瓷催化滤芯定期进行喷吹清灰，清洗后的陶瓷催化滤芯可以继续用于工业烟气多污染物协同净化。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明通过对陶瓷纤维滤管表面进行修饰，赋予了其除尘与脱硝的功能，同时将固体脱硫剂装填于陶瓷催化滤芯的空隙中，实现了烟气中多种污染物协同净化功能的集成，即在高效去除高温烟气中颗粒物的同时，还可以有效地降低烟气中氮氧化物和二氧化硫的排放浓度。
2、本发明提供了一种陶瓷催化滤芯的制备方法，制备过程简单，原料易于获取，适于大批量生产。
3、本发明所涉及的烟气多污染物协同净化系统及方法，在烟气脱硝前进行脱硫和除尘处理，即采用固体脱硫剂对烟气进行脱硫预处理，可以有效保护后续脱硝催化剂免于硫铵中毒，显著提高催化剂的使用寿命。
4、本发明所涉及的烟气多污染物协同净化系统及方法，通过滤芯和反应器的结构设计，将脱硫、除尘、脱硝设备集成一体，设备投资少且占地面积小，非常适合场地有限的空间使用。
5、本发明所涉及的整个烟气多污染物协同净化系统全干法操作，无废水排放，不会产生二次污染，不会增加烟气含水率，不会降低烟气热值，不会影响后续余热回收。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1 烟气多污染物协同净化反应器的结构图；
图2 烟气多污染物协同净化应器的前视剖面结构图；
图3 陶瓷催化滤芯的外部结构图；
图4 陶瓷催化滤芯的内部结构图；
图5 烟气多污染物协同净化反应器的顶视结构图；
图6 烟气多污染物协同净化应器的上部剖面结构图；
图7 烟气多污染物协同净化装置的底视结构图；
图中，1.烟气入口管道；2.进气变径锥；2a.进气整流格栅；2b.进气流均布装置；3.反应仓；3a.脱硫剂；3b. 陶瓷催化滤芯；3c.钢结构支架；4.烟气出口管道；5.出气变径锥；6.检修口；7.灰斗；8. 进料口；9. 卸料口；10. 吹灰装置；11. 布料装置；12. 卸灰口；13.进口气整流层；14. 出口气整流层；15. 气体分析装置；16. 采样口；17. 锥形料斗；18.喷氨格栅。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
实施例1
本实施例提供一种用于烟气多污染物协同净化系统的陶瓷催化滤芯，按重量份数计，由陶瓷纤维滤管55份，改性剂钛酸四丁酯20份，活性组分硝酸铁1份、硝酸铈2份、硝酸铜2份、硝酸锰3份，助剂七钼酸铵1份、偏钒酸铵1.5份、偏钨酸铵1份，分散剂聚丙烯酸铵3.5份和粘结剂聚乙烯醇5份组成。
本实施例提供了上述陶瓷催化滤芯的制备方法，包括下述步骤：
步骤1，按重量份计，取孔隙率为50％的陶瓷纤维滤管55份，于30°C下依次置于乙醇和水中超声清洗30min、之后放置于鼓风干燥箱中于70°C下干燥10h，将该基体留存备用；
步骤2，按重量份计，将改性剂钛酸四丁酯25份于30°C下溶于冰醋酸20份和无水乙醇60份的混合溶剂中，搅拌20min后，得到前驱体溶液；
步骤3，将步骤1的基体置于步骤2所得的前驱体溶液中，于25°C下浸渍30min，结束后取出置于鼓风干燥箱中于70°C下干燥10h，由此得到改性基体；
步骤4，将活性组分硝酸铁1份、硝酸铈2份、硝酸铜2份、硝酸锰3份，助剂七钼酸铵1份、偏钒酸铵1.5份、偏钨酸铵1份和分散剂聚丙烯酸铵3.5份溶解于37.5份水中，于25°C搅拌30min后，得到混合溶液；
步骤5，将粘结剂聚乙烯醇5份溶解于步骤4的混合溶液中，于25°C搅拌30min后得到预混物；
步骤6，将步骤3所得的改性基体置于步骤5所得的预混物中，于25°C浸渍30min后取出，然后置于鼓风干燥箱中于70°C下干燥10h。将干燥后的产物转移到管式炉中，在空气气氛下，采用2°C/min的升温速率，于400°C下焙烧3h，得到的产品即陶瓷催化滤芯。
本实施例采用上述基于催化陶瓷催化滤芯的多污染物协同净化系统，如图1~图7所示。该系统的主体设备为多污染物协同净化反应器，该反应器包括呈圆筒状的塔体，所述塔体包含两个对称的进气侧，每个进气侧连接有进气变径锥2，所述进气变径锥连接烟气入口管道1，所述烟气入口管道上设置有气体采样口16，用于采集进口烟气；所述塔体的出气侧位于塔体的顶部，出气侧连接有出气变径锥5，所述出气变径锥连接有烟气出口管道4，所述烟气出口管道上连接有气体分析装置15，用于监测出口气体中二氧化硫、粉尘和氮氧化物的浓度；所述进气变径锥2与所述塔体的连接处设有进气整流格栅2a；所述塔体内竖直设有用于烟气多污染物协同净化的反应仓3，所述反应仓3内部装填有所述陶瓷催化滤芯3b和脱硫剂3a；所述塔体顶部设置有脱硫剂的进料口8，所述塔体底部设置有脱硫剂的卸料口9和卸灰口12，所述进料口8下方连接有可旋转、伸缩的布料装置11，用于脱硫剂的均匀布料，所述卸料口9的上方设有锥形料斗17，所述锥形料斗位于所述塔体的底壁下方，用于卸除失效的脱硫剂，所述卸灰口12的上方设有锥形灰斗7，用于卸出产生的除尘灰；
所述反应仓3外围设置一圈进气流均布装置2b，所述进气整流格栅2a和进气流均布装置2b之间构成进口气整流层13；所述反应仓3顶部设置有出口气整流层14，并安装有吹灰装置10。所述反应仓3内部安装有所述陶瓷催化滤芯3b，且每个陶瓷催化滤芯外部均设有圆筒形的钢结构支架3c，该支架呈多孔网状结构，固定在反应仓的内部，一方面用于隔离脱硫剂和滤芯，另一方面便于后期滤芯的维修和更换；所述塔体上部靠近吹灰装置处和下部靠近灰斗位置处均设置有检修口6，便于设备维修和更换。
其中，所述脱硫剂3a为固体钙基柱状颗粒，粒径约为6mm，长度为10~15mm，使用温度为300℃，风速为1m/min。根据所述出口管道上气体分析装置15的示数来判断反应仓内部脱硫剂和滤芯是否需要更换。
当将本发明所述的一种基于催化陶瓷催化滤芯的多污染物协同净化系统及方法用于水泥行业窑尾烟气净化时，将本实施例制备的陶瓷催化滤芯安装于反应仓3中的钢结构支架3c中，用于烟气的除尘和脱硝处理；将新鲜的脱硫剂由反应仓3顶部的进料口8和进料口下端可伸缩、可旋转布料装置11装填到反应仓3中滤芯安装的空隙处，用于烟气的脱硫处理。烟气经过脱硫、除尘和脱硝处理后，从气体分析装置15处检测出烟气中SO2、粉尘和NOX的浓度分别<5、<5和<25mg/Nm3时，此时脱硫效率>99%、除尘效率>99.4%和脱硝效率>95%，如表1所示。
运行一段时间后，若气体分析装置15显示SO2、粉尘和NOX的浓度分别大于35、10和50mg/Nm3时，则表示脱硫剂和滤芯已失效，需要更换新的脱硫剂和滤芯。此时，先将废脱硫剂从卸料口9排出，再通过进料口8将新鲜脱硫剂注入；更换滤芯时，先将失效滤芯直接从圆筒形的钢结构支架3c中抽出，将新滤芯重新置于钢结构支架3c中即可。
氨水经压缩空气进行雾化，通过喷氨格栅18喷入两侧对称的烟气入口管道1中，与原烟气混合均匀后进入烟气多污染物协同净化反应器，流经进气变径锥2和进气整流格栅2a进入进口气整流层13，从进气流均布装置2b进入到反应仓3中，与反应仓中装填的脱硫剂进行反应，脱除烟气中的SO2，经过脱硫后的气体进入陶催化滤芯进行除尘和脱硝处理。反应完后的气体经过出气变径锥5后，进入到烟气出口管道4中，至此完成整个烟气多污染物的协同净化。
实施例2
本实施例提供一种基于陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统及方法，其中，陶瓷催化滤芯，按重量份数计，由陶瓷纤维滤管60份，改性剂异丙醇钛15份，活性组分氯化铁1.5份、硫酸铈0.5份、氯化铜0.5份、氯化锰3.5份，助剂七钼酸铵2份、偏钒酸铵4份、偏钨酸铵2份，分散剂聚乙二醇4份和粘结剂田菁粉7.5份组成。
本实施例提供了上述陶瓷催化滤芯的制备方法，包括下述步骤：
步骤1，按重量份计，取孔隙率为60％的陶瓷纤维滤管60份，于40°C下依次置于乙醇和水中超声清洗20min、之后放置于鼓风干燥箱中于100°C下干燥4h，将该基体留存备用；
步骤2，按重量份计，将改性剂异丙醇钛18份溶于冰醋酸45份和无水乙醇45份的混合溶剂中，于50°C搅拌15min后，得到前驱体溶液；
步骤3，将步骤1的基体置于步骤2所得的前驱体溶液中，于50°C下浸渍15min，结束后取出置于鼓风干燥箱中于100°C下干燥4h，由此得到改性基体；
步骤4，将活性组分氯化铁1.5份、硫酸铈0.5份、氯化铜0.5份、氯化锰3.5份，助剂七钼酸铵1.5份、偏钒酸铵3.5份、偏钨酸铵2份和分散剂聚乙二醇4份溶解于68份水中，于30°C搅拌20min后，得到混合溶液；
步骤5，将粘结剂田菁粉7.5份溶解于步骤4的混合溶液中，于30°C搅拌20min后得到预混物；
步骤6，将步骤3所得的改性基体置于步骤5所得的预混物中，于50°C浸渍15min后取出，然后置于鼓风干燥箱中于100°C下干燥4h。将干燥后的产物转移到管式炉中，在空气气氛下，采用5°C/min的升温速率，于500°C下焙烧2h，得到的产品即陶瓷催化滤芯。
本实施例的净化系统与实施例1相同，采用的是本实施例的陶瓷催化滤芯。
其中，所述脱硫剂3a为固体钙基柱状颗粒，粒径约为8mm，长度为10~15mm，使用温度为170℃，风速为1.5m/min。根据所述出口管道上气体分析装置15的示数来判断反应仓内部脱硫剂和滤芯是否需要更换。
当将本发明所述的一种基于催化陶瓷催化滤芯的多污染物协同净化系统及方法用于水泥行业窑尾烟气净化时，将本实施例制备的陶瓷催化滤芯安装于反应仓3中的钢结构支架3c中，用于烟气的除尘和脱硝处理；将新鲜的脱硫剂由反应仓3顶部的进料口8和进料口下端可伸缩、可旋转布料装置11装填到反应仓3中滤芯安装的空隙处，用于烟气的脱硫处理。烟气经过脱硫、除尘和脱硝处理后，从气体分析装置15处检测出烟气中SO2、粉尘和NOX的浓度分别<10、<5和<46mg/Nm3时，此时脱硫效率>97%、除尘效率>99%和脱硝效率>90.8%，如表1所示。
运行一段时间后，若气体分析装置15显示SO2、粉尘和NOX的浓度分别大于35、10和50mg/Nm3时，则表示脱硫剂和滤芯已失效，需要更换新的脱硫剂和滤芯。此时，先将废脱硫剂从卸料口9排出，再通过进料口8将新鲜脱硫剂注入；更换滤芯时，先将失效滤芯直接从圆筒形的钢结构支架3c中抽出，将新滤芯重新置于钢结构支架3c中即可。
氨水经压缩空气进行雾化，通过喷氨格栅18喷入两侧对称的烟气入口管道1中，与原烟气混合均匀后进入烟气多污染物协同净化反应器，流经进气变径锥2和进气整流格栅2a进入进口气整流层13，从进气流均布装置2b进入到反应仓3中，与反应仓中装填的脱硫剂进行反应，脱除烟气中的SO2，经过脱硫后的气体进入陶催化滤芯进行除尘和脱硝处理。反应完后的气体经过出气变径锥5后，进入到烟气出口管道4中，至此完成整个烟气多污染物的协同净化。
实施例3
本实施例提供一种基于陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统及方法，其中，陶瓷催化滤芯，按重量份数计，由陶瓷纤维滤管65份，改性剂钛酸四丁酯20份，活性组分氯化铈2份、硝酸锰2份，助剂七钼酸铵1份、偏钒酸铵2份、偏钨酸铵1份、分散剂聚丙烯酸铵1份和粘结剂羧甲基纤维素1份组成。
本实施例提供了上述陶瓷催化滤芯的制备方法，包括下述步骤：
步骤1，按重量份计，取孔隙率为50％的陶瓷纤维滤管65份，于50°C下依次置于乙醇和水中超声清洗15min、之后放置于鼓风干燥箱中于120°C下干燥2h，将该基体留存备用；
步骤2，按重量份计，将改性剂钛酸四丁酯20份溶于冰醋酸20份和无水乙醇80份的混合溶剂中，于40°C搅拌20min后，得到前驱体溶液；
步骤3，将步骤1的基体置于步骤2所得的前驱体溶液中，于40°C下浸渍20min，结束后取出置于鼓风干燥箱中于120°C下干燥2h，由此得到改性基体；
步骤4，将活性组分氯化铈2份、硝酸锰2份，助剂七钼酸铵1份、偏钒酸铵2份、偏钨酸铵1份和分散剂聚丙烯酸铵2份溶解于50份水中，于40°C搅拌20min后，得到混合溶液；
步骤5，将粘结剂羧甲基纤维素5份溶解于步骤4的混合溶液中，于40°C搅拌20min后得到预混物；
步骤6，将步骤3所得的改性基体置于步骤5所得的预混物中，于40°C浸渍20min后取出，然后置于鼓风干燥箱中于120°C下干燥2h。将干燥后的产物转移到管式炉中，在空气气氛下，采用1°C/min的升温速率，于300°C下焙烧6h，得到的产品即陶瓷催化滤芯。
本实施例的净化系统与实施例1相同，采用的是本实施例的陶瓷催化滤芯。
其中，所述脱硫剂3a为固体钙基柱状颗粒，粒径约为8mm，长度为10~15mm，使用温度为250℃，风速为1m/min。根据所述出口管道上气体分析装置15的示数来判断反应仓内部脱硫剂和滤芯是否需要更换。
当将本发明所述的一种基于催化陶瓷催化滤芯的多污染物协同净化系统及方法用于水泥行业窑尾烟气净化时，将本实施例制备的陶瓷催化滤芯安装于反应仓3中的钢结构支架3c中，用于烟气的除尘和脱硝处理；将新鲜的脱硫剂由反应仓3顶部的进料口8和进料口下端可伸缩、可旋转布料装置11装填到反应仓3中滤芯安装的空隙处，用于烟气的脱硫处理。烟气经过脱硫、除尘和脱硝处理后，从气体分析装置15处检测出烟气中SO2、粉尘和NOX的浓度分别<5、<5和<27mg/Nm3时，此时脱硫效率>98%、除尘效率>99.6%和脱硝效率>94.6%，如表1所示。
运行一段时间后，若气体分析装置15显示SO2、粉尘和NOX的浓度分别大于35、10和50mg/Nm3时，则表示脱硫剂和滤芯已失效，需要更换新的脱硫剂和滤芯。此时，先将废脱硫剂从卸料口9排出，再通过进料口8将新鲜脱硫剂注入；更换滤芯时，先将失效滤芯直接从圆筒形的钢结构支架3c中抽出，将新滤芯重新置于钢结构支架3c中即可。
氨水经压缩空气进行雾化，通过喷氨格栅18喷入两侧对称的烟气入口管道1中，与原烟气混合均匀后进入烟气多污染物协同净化反应器，流经进气变径锥2和进气整流格栅2a进入进口气整流层13，从进气流均布装置2b进入到反应仓3中，与反应仓中装填的脱硫剂进行反应，脱除烟气中的SO2，经过脱硫后的气体进入陶催化滤芯进行除尘和脱硝处理。反应完后的气体经过出气变径锥5后，进入到烟气出口管道4中，至此完成整个烟气多污染物的协同净化。
实施例4
本实施例提供一种基于陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统及方法，其中，陶瓷催化滤芯，按重量份数计，由陶瓷纤维滤管50份，改性剂异丙醇钛30份，活性组分硫酸铁0.5份、硫酸铜0.5份、硫酸锰1份，助剂七钼酸铵0.1份、偏钒酸铵0.1份、偏钨酸铵0.1份、分散剂硬脂酸3份和粘结剂羧甲基纤维素10份组成。
本实施例提供了上述陶瓷催化滤芯的制备方法，包括下述步骤：
步骤1，按重量份计，取孔隙率为60％的陶瓷纤维滤管50份，于25°C下依次置于乙醇和水中超声清洗30min、之后放置于鼓风干燥箱中于90°C下干燥5h，将该基体留存备用；
步骤2，按重量份计，将改性剂异丙醇钛30份溶于冰醋酸15份和无水乙醇75份的混合溶剂中，于50°C搅拌15min后，得到前驱体溶液；
步骤3，将步骤1的基体置于步骤2所得的前驱体溶液中，于50°C下浸渍5min，结束后取出置于鼓风干燥箱中于90°C下干燥5h，由此得到改性基体；
步骤4，将活性组分硫酸铁0.5份、硫酸铜0.5份、硫酸锰1份，助剂七钼酸铵2份、偏钒酸铵3份、偏钨酸铵2份和分散剂硬脂酸3份溶解于12份水中，于50°C搅拌15min后，得到混合溶液；
步骤5，将粘结剂羧甲基纤维素8份溶解于步骤4的混合溶液中，于50°C搅拌15min后得到预混物；
步骤6，将步骤3所得的改性基体置于步骤5所得的预混物中，于60°C浸渍5min后取出，然后置于鼓风干燥箱中于90°C下干燥5h。将干燥后的产物转移到管式炉中，在空气气氛下，采用10°C/min的升温速率，于500°C下焙烧3h，得到的产品即陶瓷催化滤芯。
本实施例的净化系统与实施例1相同，采用的是本实施例的陶瓷催化滤芯。
其中，所述脱硫剂3a为固体钙基柱状颗粒，粒径约为6mm，长度为10~15mm，使用温度为250℃，风速为1.5m/min。根据所述出口管道上气体分析装置15的示数来判断反应仓内部脱硫剂和滤芯是否需要更换。
当将本发明所述的一种基于催化陶瓷催化滤芯的多污染物协同净化系统及方法用于水泥行业窑尾烟气净化时，将本实施例制备的陶瓷催化滤芯安装于反应仓3中的钢结构支架3c中，用于烟气的除尘和脱硝处理；将新鲜的脱硫剂由反应仓3顶部的进料口8和进料口下端可伸缩、可旋转布料装置11装填到反应仓3中滤芯安装的空隙处，用于烟气的脱硫处理。烟气经过脱硫、除尘和脱硝处理后，从气体分析装置15处检测出烟气中SO2、粉尘和NOX的浓度分别<10、<10和<35mg/Nm3时，此时脱硫效率>96.5%、除尘效率>98.8%和脱硝效率>93%，如表1所示。
运行一段时间后，若气体分析装置15显示SO2、粉尘和NOX的浓度分别大于35、10和50mg/Nm3时，则表示脱硫剂和滤芯已失效，需要更换新的脱硫剂和滤芯。此时，先将废脱硫剂从卸料口9排出，再通过进料口8将新鲜脱硫剂注入；更换滤芯时，先将失效滤芯直接从圆筒形的钢结构支架3c中抽出，将新滤芯重新置于钢结构支架3c中即可。
氨水经压缩空气进行雾化，通过喷氨格栅18喷入两侧对称的烟气入口管道1中，与原烟气混合均匀后进入烟气多污染物协同净化反应器，流经进气变径锥2和进气整流格栅2a进入进口气整流层13，从进气流均布装置2b进入到反应仓3中，与反应仓中装填的脱硫剂进行反应，脱除烟气中的SO2，经过脱硫后的气体进入陶催化滤芯进行除尘和脱硝处理。反应完后的气体经过出气变径锥5后，进入到烟气出口管道4中，至此完成整个烟气多污染物的协同净化。
对比例1
本实施例提供一种基于陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统及方法，其与实施例1的区别之处仅在于，不使用活性组分硝酸锰来制备陶瓷催化滤芯，其余制备步骤相同。
将本实施例制备的陶瓷催化滤芯安装于反应仓3中的钢结构支架3c中，用于烟气的除尘和脱硝处理；将新鲜的脱硫剂由反应仓3顶部的进料口8和进料口下端可伸缩、可旋转布料装置11装填到反应仓3中滤芯安装的空隙处，用于烟气的脱硫处理。运行一段时间后，从气体分析装置15处检测出烟气中SO2、粉尘和NOX的浓度分别<5、<5和<178mg/Nm3时，此时脱硫效率>97.5%、除尘效率>99.6%和脱硝效率>82.2%，如表1所示。
对比例2
本实施例提供一种基于陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统及方法，其与实施例3的区别之处仅在于，不使用助剂偏钒酸铵，其余制备步骤相同，来制备陶瓷催化滤芯。
本实施例提供一种基于陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统及方法，其与实施例1的区别之处仅在于，不使用活性组分硝酸锰来制备陶瓷催化滤芯，其余制备步骤相同。
将本实施例制备的陶瓷催化滤芯安装于反应仓3中的钢结构支架3c中，用于烟气的除尘和脱硝处理；将新鲜的脱硫剂由反应仓3顶部的进料口8和进料口下端可伸缩、可旋转布料装置11装填到反应仓3中滤芯安装的空隙处，用于烟气的脱硫处理。运行一段时间后，从气体分析装置15处检测出烟气中SO2、粉尘和NOX的浓度分别<5、<5和<253mg/Nm3时，此时脱硫效率>98.5%、除尘效率>99.4%和脱硝效率>74.7%，如表1所示。
对比例3
本实施例提供一种基于陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统及方法，其与实施例4的区别之处仅在于，不使用分散剂，其余制备步骤相同，来制备陶瓷催化滤芯。
将本实施例制备的陶瓷催化滤芯安装于反应仓3中的钢结构支架3c中，用于烟气的除尘和脱硝处理；将新鲜的脱硫剂由反应仓3顶部的进料口8和进料口下端可伸缩、可旋转布料装置11装填到反应仓3中滤芯安装的空隙处，用于烟气的脱硫处理。运行一段时间后，从气体分析装置15处检测出烟气中SO2、粉尘和NOX的浓度分别<10、<10和<211mg/Nm3时，此时脱硫效率>97%、除尘效率>99%和脱硝效率>78.9%，如表1所示。
表1 各实施例的检测结果
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于烟气多污染物协同净化系统的陶瓷催化滤芯，其特征在于：按重量份数计包括基体50~65份，改性剂15~30份，活性组分2~8份、助剂0.3~8份、粘结剂1~10份和分散剂1~4份。
2.根据权利要求1所述的一种用于烟气多污染物协同净化系统的陶瓷催化滤芯，其特征在于：所述基体为陶瓷纤维滤管；所述的改性剂为钛酸四丁酯和异丙醇钛中的一种；所述的活性组分为可溶性的铁盐、铈盐、铜盐与锰盐中的一种或多种；所述的助剂为七钼酸铵、偏钒酸铵、偏钨酸铵中的一种或多种，所述粘结剂为聚乙烯醇、田菁粉、羧甲基纤维素中的一种，所述分散剂为硬脂酸、聚乙二醇、聚丙烯酸铵中的一种。
3.根据权利要求2所述的一种用于烟气多污染物协同净化系统的陶瓷催化滤芯，其特征在于：所述可溶性的铁盐为硝酸铁，硫酸铁和氯化铁中的一种；所述可溶性的铈盐为硝酸铈、硫酸铈、氯化铈中的一种；所述可溶性的铜盐为硝酸铜、硫酸铜、氯化铜中的一种；所述可溶性的锰盐为硝酸锰、硫酸锰、氯化锰中的一种。
4.一种权利要求1-3任一项所述的陶瓷催化滤芯的制备方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤1，取孔隙率为30％-80％的陶瓷纤维滤管，依次置于乙醇和水中超声清洗、干燥后，作为基体备用；
步骤2，将改性剂溶于无水乙醇和冰醋酸的混合溶剂中，搅拌均匀后得到前驱体溶液；
步骤3，将基体置于步骤2所得的前驱体溶液中，浸渍后取出，然后于鼓风干燥箱中烘干，得到改性基体；
步骤4，将活性组分、助剂和分散剂溶解于水中，搅拌混匀后得到混合溶液；
步骤5，将粘结剂溶解于混合溶液中，搅拌混匀后得到预混物；
步骤6，将步骤3所得的改性基体置于步骤5所得的预混物中，浸渍后取出，然后置于鼓风干燥箱中烘干，将干燥后的产物转移到管式炉中，在空气气氛下焙烧，即可得到陶瓷催化滤芯。
5.根据权利要求4所述的一种陶瓷催化滤芯的制备方法，其特征在于：步骤1中超声清洗温度和时间分别为25~50℃和15~30min，烘干温度和时间分别为70~120℃和2~10h；步骤2中，混合溶剂中冰醋酸和无水乙醇的体积比为1：1~1：5，改性剂和混合溶剂的体积比为1：3~1：5，搅拌温度和时间分别为25~50℃和15~30min。
6.根据权利要求4所述的一种陶瓷催化滤芯的制备方法，其特征在于：步骤3中，浸渍温度和时间分别为25~50℃和5~30min，烘干温度和时间分别为70~120℃和2~10h；步骤4中，搅拌温度和时间分别为25~50℃和15~30min。
7.根据权利要求4所述的一种陶瓷催化滤芯的制备方法，其特征在于：步骤5中搅拌温度和时间分别为25~50℃和15~30min；步骤6中，浸渍温度和时间分别为25~50℃和5~30min，烘干温度和时间分别为70~120℃和2~10h，焙烧温度和时间分别为300~550℃和2~6h，升温速率为1~10℃/min。
8.一种基于权利要求1-3任一项所述的陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统，其特征在于：包括烟气多污染物协同反应器，所述烟气多污染物协同反应器包括呈筒状的塔体，所述塔体的左右两侧分别设有对称的进气侧，每个进气侧连接有进气变径锥，所述进气变径锥连接烟气入口管道，所述烟气入口管道上设有喷氨格栅；所述塔体的出气侧位于塔体的顶部，出气侧连接有出气变径锥，所述出气变径锥连接有烟气出口管道；所述塔体内竖直设有用于烟气多污染物协同净化的反应仓，所述反应仓内部装填有陶瓷催化滤芯和脱硫剂，所述陶瓷催化滤芯外部均设有圆筒形的钢结构支架，该支架呈多孔网状结构；所述塔体顶部设置有脱硫剂的进料口，所述塔体底部设置有脱硫剂的卸料口和卸灰口；所述进料口下方连接有用于脱硫剂均匀布料的可旋转、伸缩的布料装置，所述卸料口的上方设有锥形料斗，所述锥形料斗位于所述塔体的底壁下方，所述卸灰口的上方设有锥形灰斗；所述反应仓的顶部设置有出口气整流层，并安装有吹灰装置。
9.根据权利要求8所述的一种基于陶瓷催化滤芯的烟气多污染物协同净化系统，其特征在于：所述烟气入口管道上设置用于对进口气体的成分进行抽检分析的有气体采样口，所述烟气出口管道上连接有用于监测出口气体中二氧化硫、粉尘和氮氧化物浓度的气体分析装置，所述进气变径锥与所述塔体的连接处设有进气整流格栅，所述反应仓外围设置一圈进气流均布装置，所述进气整流格栅和进气流均布装置之间构成进口气整流层；所述塔体上部靠近吹灰装置处和下部靠近锥形灰斗位置处均设置有检修口。
10.一种采用权利要求8或9所述的烟气多污染物协同净化系统的净化方法，其特征在于包括下述步骤：
步骤a，所述的陶瓷催化滤芯安装在烟气多污染物协同净化反应器内部，在陶瓷催化滤芯安装的间隙处注入固体柱状脱硫剂；
步骤b，原烟气进入烟气多污染物协同净化反应器后，经过脱硫剂层脱硫后，再由外向内流经陶瓷催化滤芯进行先除尘后脱硝，实现多污染物的协同净化；
步骤c，利用吹灰装置对陶瓷催化滤芯定期进行喷吹清灰，清洗后的陶瓷催化滤芯可以继续用于工业烟气多污染物协同净化。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116943406A (zh) * | 2023-07-13 | 2023-10-27 | 广东中南钢铁股份有限公司 | 一种烟气净化系统脱硫剂在线置换方法及系统 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107243256A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-10-13 | 浙江大学 | 烟气除尘脱硝一体化的催化陶瓷过滤器 |
| CN211025768U (zh) * | 2019-08-20 | 2020-07-17 | 张家港市锦明环保工程装备有限公司 | 一种高温烟气多污染物一体化协同治理设备 |
| TWM603389U (zh) * | 2020-05-22 | 2020-11-01 | 富利康科技股份有限公司 | 具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管 |
| CN114196448A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-03-18 | 北京中航天业科技有限公司 | 一种全流程干式高炉煤气精脱硫系统及方法 |
| CN114682268A (zh) * | 2020-12-29 | 2022-07-01 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 陶瓷纤维滤管催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114682250A (zh) * | 2020-12-29 | 2022-07-01 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 陶瓷纤维滤管催化剂及其分步制备方法 |
| CN217016094U (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-22 | 南京工业大学 | 一种新型固定床膜除尘脱硝反应器 |
| CN217410339U (zh) * | 2022-01-17 | 2022-09-13 | 南京金瀚环保科技有限公司 | 一种固定床烟气脱硫装置 |
-
2023
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107243256A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-10-13 | 浙江大学 | 烟气除尘脱硝一体化的催化陶瓷过滤器 |
| CN211025768U (zh) * | 2019-08-20 | 2020-07-17 | 张家港市锦明环保工程装备有限公司 | 一种高温烟气多污染物一体化协同治理设备 |
| TWM603389U (zh) * | 2020-05-22 | 2020-11-01 | 富利康科技股份有限公司 | 具備脫硫與脫硝觸媒的陶纖濾管 |
| CN114682268A (zh) * | 2020-12-29 | 2022-07-01 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 陶瓷纤维滤管催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114682250A (zh) * | 2020-12-29 | 2022-07-01 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 陶瓷纤维滤管催化剂及其分步制备方法 |
| CN217410339U (zh) * | 2022-01-17 | 2022-09-13 | 南京金瀚环保科技有限公司 | 一种固定床烟气脱硫装置 |
| CN114196448A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-03-18 | 北京中航天业科技有限公司 | 一种全流程干式高炉煤气精脱硫系统及方法 |
| CN217016094U (zh) * | 2022-04-07 | 2022-07-22 | 南京工业大学 | 一种新型固定床膜除尘脱硝反应器 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116943406A (zh) * | 2023-07-13 | 2023-10-27 | 广东中南钢铁股份有限公司 | 一种烟气净化系统脱硫剂在线置换方法及系统 |
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