本發(fā)明屬于火電廠煙氣脫硝用催化劑及制備方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種以發(fā)泡

型不銹鋼為載體的火電廠煙氣脫硝催化劑。

背景技術(shù)：

氮氧化物是大氣的主要污染源，它不僅會引起酸雨、光化學(xué)煙霧等破壞地球生態(tài)環(huán)境的一系列問題，而且還嚴(yán)重危害著人體的健康。因此，如何有效的去除氮氧化物已成為目前環(huán)保領(lǐng)域中一個令人關(guān)注的重要課題。氨氣選擇性催化還原法由于成熟和高效而成為火力發(fā)電廠等固定源主流的脫硝技術(shù)，而其核心問題就在于催化劑的研制。目前國內(nèi)外學(xué)者對許多催化劑體系進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，目前，工業(yè)化應(yīng)用的NH3-SCR 催化劑，多以TiO2 為載體，再上載一定量的V2O5、WO3、MOO3 等。為此，人們對脫硝催化技術(shù)的研究在不斷深化，以提高處理效率和降低催化劑的成本。

用水溶液體系溶膠- 凝膠法制備釩摻雜鈦基催化材料，活性組分釩的摻雜量以V2O5 計為0.5 ～ 20wt%, 采用在溶膠- 凝膠過程中原位摻雜負(fù)載方式，不僅制備方法簡單、生產(chǎn)成本低，而且所制備的脫硝催化材料比表面積較大，熱穩(wěn)定性較高，具有較高的脫硝效率和較寬的活性溫度窗口，適用于燃煤煙氣氮氧化物脫除領(lǐng)域。采用實驗室模擬煙氣評價顯示，當(dāng)空速為10000h-1，NO 含量為1000ppm 的條件下，在180 ～ 420℃的溫度區(qū)間內(nèi)，NO 的脫除率達(dá)到95% 以上。這種采用浸漬方式制備的脫硝催化材料的缺陷是使用壽命短。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有火電廠脫硝催化劑載體的開孔面積小、抗堵灰性能差、催化活性差、鈦膠膠體的涂覆結(jié)合力差的問題，本發(fā)明提供一種發(fā)泡不銹鋼板的制備方法，其技術(shù)方案如下：發(fā)泡不銹鋼板的制備方法，包括以下順序步驟：

將氫化物發(fā)泡劑和聚乙烯醇加入到鋁合金熔體中，其中，聚乙烯醇作為固泡劑，氫化物發(fā)泡劑的加入量為鋁合金重量的5 ～ 10%，聚乙烯醇的加入量為鋁合金重量的0.5 ～5%，然后以500 ～ 1500r/min 的速度攪拌熔體，攪拌均勻后，將熔體倒入模具中的長方體型腔中，然后將模具放入發(fā)泡機(jī)中，在400 ～ 700℃的溫度下對熔體進(jìn)行發(fā)泡處理1 ～ 10min，發(fā)泡處理結(jié)束后，從模具型腔中取出板材，得到發(fā)泡不銹鋼板。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：

所述鋁合金為鐵鉻鋁合金，所述氫化物發(fā)泡劑為氫化鈦。

本發(fā)明方法制備出發(fā)泡型不銹鋼板材，使不銹鋼板材的微孔結(jié)構(gòu)及比表面積得到提高，從而提高了不銹鋼板材自身的催化活性及鈦膠膠體的涂覆結(jié)合力，具有更大的開孔面積，抗堵灰性能好。

為解決現(xiàn)有技術(shù)制備的脫硝催化材料存在使用壽命短，高溫活性差，使用溫度范圍窄的問題，本發(fā)明還提供一種以上述發(fā)泡不銹鋼板為載體的火電廠脫硝催化劑的制備方法，包括以下順序步驟：

步驟1 ：制備鈦膠膠體：

將活性粉體、助劑和鋁溶膠加入去離子水中，通過高速剪切乳化制備得鈦膠膠體；所述活性粉體、助劑、鋁溶膠和去離子水的重量比為80 ～ 90 ：1 ～ 10 ：1 ～ 10 ：100 ～ 300 ；所述活性粉體由呈粉狀的二氧化鈦、五氧化二釩和三氧化鎢均勻混合而成，其中二氧化鈦、五氧化二釩、三氧化鎢的重量比為85 ～ 99 ：0.5 ～ 5.0 ：0.5 ～ 10 ；所述助劑為硝酸鉬、硝酸鈰、硝酸鋇、硝酸鎳、硝酸錳、硝酸銅、硝酸鍶、硝酸鈷、硝酸鈮或硝酸錸中的一種或兩種以上的混合物；

步驟2 ：陳腐：在鈦膠膠體中加入腐植酸，進(jìn)行陳腐，其中腐植酸的加入量為鈦膠膠體重量的0.1 ～ 0.5%，陳腐時間為10 ～ 15 天；

步驟3 ：噴涂：將陳腐后的鈦膠膠體裝入噴槍，均勻噴涂于所述的發(fā)泡不銹鋼板的表面，然后將噴涂后的發(fā)泡不銹鋼板置于電爐中烘干、焙燒，其中烘干溫度為100 ～ 150℃，烘干時間為1 ～ 6h，焙燒溫度為400 ～ 600℃，焙燒時間為2 ～ 10h ；

步驟4 ：折板、釬焊和封裝：將焙燒后的發(fā)泡不銹鋼板經(jīng)過折板、釬焊和封裝后，得到火電廠脫硝催化劑單體。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：

所述步驟1 中，組成活性粉體的二氧化鈦為銳鈦型二氧化鈦，其比表面積大于等于300m2/g，中位粒徑小于等于0.1μm，五氧化二釩采用前軀體偏釩酸銨，純度大于等于99.99%，三氧化鎢采用前軀體鎢酸銨，純度大于等于99.99%。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述步驟3 中，噴槍的工作壓力為3 ～ 6 千帕，涂層的厚度為0.05 ～ 0.20mm。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案：所述步驟4 中，催化劑單體的板間距離為5 ～ 15mm，折板峰間距離為30 ～ 70mm。

本發(fā)明建立了一種以不銹鋼為載體的火電廠脫硝催化劑及制備方法，在脫硝催化劑在制備過程中對不銹鋼板材進(jìn)行發(fā)泡處理，使不銹鋼板材具有多孔結(jié)構(gòu)，提高了微孔結(jié)構(gòu)及比表面積，同時發(fā)泡不銹鋼本身具有催化活性。同時鈦膠膠體中的助劑成分具有低溫活性，拓寬了脫硝催化劑的使用溫度。溫度范圍為100 ～ 420℃。在設(shè)計電廠脫硝時，不需外在能量促使煙氣溫度被動升高來提高反應(yīng)速率，大大降低了電廠對脫硝系統(tǒng)的成本投入。

本發(fā)明的目的特點是：①本工藝采用發(fā)泡型不銹鋼板材作為載體，即將鋁熔體、鐵

熔體、鉻熔體混合后加入氫化物發(fā)泡劑并高速攪拌，攪拌過程中加入聚乙烯醇，攪拌均勻結(jié)束后倒入相應(yīng)模具內(nèi)，進(jìn)入發(fā)泡機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，發(fā)泡結(jié)束后取出板材進(jìn)行切割修飾，得到所需規(guī)格及要求的發(fā)泡不銹鋼板，提高了板材的微孔結(jié)構(gòu)及比表面積，同時也提高了板材本身具有的催化活性；②活性組分在基體材料中的高度分散，利用偏釩酸銨作為五氧化二釩的前驅(qū)體、鎢酸銨作為三氧化鎢的前驅(qū)體，將其溶入草酸中，待完全溶解后加入二氧化鈦并攪拌均勻，之后進(jìn)行高溫預(yù)煅燒以提高活性組分在基體材料中分散度；③對鈦膠膠體進(jìn)行合理助劑的引入及調(diào)變，以此提高催化劑在低溫時的活性；④鈦膠膠體的陳腐，提高了膠體的致密度；⑤對板材進(jìn)行折板及封裝、釬焊，保證了催化劑的機(jī)械強(qiáng)度及抗堵灰性能。本發(fā)明經(jīng)烘干得到脫硝催化劑處理模擬火電廠煙氣凈化試驗表明，氮氧化物有害氣體的去除率均大于95%，煙氣的反應(yīng)溫度在100 ～ 420°C，拓寬了脫硝催化劑的使用溫度范圍，為火電廠設(shè)計脫硝催化劑時有更多的設(shè)計位置可選擇。

具體實施方式

以發(fā)泡型不銹鋼為載體的脫硝催化劑的制備工藝流程主要包括：采用熔體發(fā)泡法制備發(fā)泡不銹鋼板，采用氫化物發(fā)泡劑，采用聚乙烯醇作為固泡劑，發(fā)泡型不銹鋼板材具有催化活性、微孔結(jié)構(gòu)及高的比表面積。采用銳鈦型二氧化鈦、五氧化二釩、三氧化鎢作為活性粉體，將二氧化鈦、五氧化二釩的前驅(qū)體偏釩酸銨、三氧化鎢的前驅(qū)體鎢酸銨通過預(yù)先溶解、煅燒得到活性粉體。采用活性分體、助劑、鋁膠得到鈦膠膠體，將鈦膠膠體裝入噴槍用于噴涂發(fā)泡不銹鋼兩面并焙燒。將焙燒后的帶有涂層發(fā)泡不銹鋼板材放入折板機(jī)進(jìn)行折板處理，折板完畢后連同平板一起置入外殼內(nèi)進(jìn)行釬焊封裝。

催化劑的活性成分釩、鎢、銅質(zhì)量比例是1.5%、7.5%。

助劑成分的元素選擇元素鉬、鈰、鋇、鎳、錳、銅、鍶、鈷、鈮、錸之一或混和的鹽類物質(zhì)，均可以任意混和，本發(fā)明是采用溶于水的硝酸鹽效果較好。

高性能的發(fā)泡劑，采用氫化物發(fā)泡劑，按照質(zhì)量百分比為5% 進(jìn)行混合。

將得到的活性粉體與助劑、鋁膠、與適量的水通過高速剪切乳化得到鈦膠膠體，其

中活性粉體、助劑、鋁溶膠的質(zhì)量比為80 ～ 90 ：1 ～ 10 ：1 ～ 10。在高速剪切乳化過程中可以提高鈦膠膠體的成膠性能。

鈦膠膠體中加入腐植酸進(jìn)行陳腐，腐植酸的加入量（質(zhì)量比）為0.1 ～ 0.5%，陳腐時間為10 ～ 15 天。

將鈦膠膠體裝入噴槍對發(fā)泡不銹鋼板材進(jìn)行噴涂，噴涂涂層的厚度為0.05 ～0.20mm，其中噴槍的工作壓力為3 ～ 6 千帕。

選擇的銳鈦型二氧化鈦其化學(xué)組成為：0.02%MgO、0.05%AL2O3、0.23%SiO2、

0.35%SO3、0.02%CaO、99.2%TiO2、0.04%Cr2O3、0.03%Fe2O3、0.01%NiO、0.12%Nb2O5。這種化學(xué)元素中的微量元素可以促進(jìn)脫硝性能的發(fā)揮，使得催化劑性能得到提高。

發(fā)泡型不銹鋼板材的制備方法，采用5%（質(zhì)量比）氫化物發(fā)泡劑，用鋁熔體、鐵熔

體、鉻熔體混合后加入氫化物發(fā)泡劑并在500 ～ 1500r/min 的速度下高速攪拌，攪拌過程中加入10%（質(zhì)量比）聚乙烯醇作為固泡劑，攪拌均勻結(jié)束后倒入相應(yīng)模具內(nèi)，進(jìn)入發(fā)泡機(jī)進(jìn)行發(fā)泡，發(fā)泡溫度為540 ～ 650℃，發(fā)泡時間為1 ～ 10min, 發(fā)泡結(jié)束后取出板材進(jìn)行切割修飾，得到所需規(guī)格及要求的發(fā)泡不銹鋼板，板間距離為5 ～ 15mm，折板峰間距離為30 ～70mm，此方法制備出的催化劑與傳統(tǒng)催化劑相比，具有更大的開孔面積及抗堵灰性能。

按照模擬火電廠煙氣組成進(jìn)行檢測，煙氣組成為一氧化氮1000ppm、氨氣800 ～1200ppm、氮?dú)? ～ 7%，對按上述方法制得的脫硝催化劑樣品進(jìn)行模擬火電廠煙氣凈化效果檢測。

利用本發(fā)明方法得到典型實施例：按照上述方法制得的一種以不銹鋼為載體的脫硝催化劑，制備好的脫硝催化劑產(chǎn)品尺寸為40mm×40mm×80mm，板間距離為10mm，折板峰間距離為40mm。脫硝催化劑所含活性成分為釩、鎢，釩、鎢質(zhì)量比例是1.5%、7.5%。噴涂的厚度為0.15mm。

實施例1

制備發(fā)泡不銹鋼板：將氫化鈦和聚乙烯醇加入到鐵鉻鋁合金熔體中，其中，氫化鈦作為發(fā)泡劑，聚乙烯醇作為固泡劑，氫化物發(fā)泡劑的加入量為鋁合金重量的5%，聚乙烯醇的加入量為鋁合金重量的0.5%，然后以500r/min 的速度攪拌熔體，攪拌均勻后，將熔體倒入模具中的長方體型腔中，然后將模具放入發(fā)泡機(jī)中，在400℃的溫度下對熔體進(jìn)行發(fā)泡處理1min，發(fā)泡處理結(jié)束后，從模具型腔中取出板材，得到發(fā)泡不銹鋼板。

以上述的發(fā)泡不銹鋼板為載體來制備火電廠脫硝催化劑：

步驟1 ：制備鈦膠膠體：將活性粉體、助劑和鋁溶膠加入去離子水中，通過高速剪切乳化制備得鈦膠膠體；所述活性粉體、助劑、鋁溶膠和去離子水的重量比為80 ：1 ：1 ：100 ；所述活性粉體由呈粉狀的二氧化鈦、五氧化二釩和三氧化鎢均勻混合而成，其中二氧化鈦、五氧化二釩、三氧化鎢的重量比為85 ：0.5 ：0.5 ；二氧化鈦為銳鈦型二氧化鈦，其比表面積大于等于300m2/g，中位粒徑小于等于0.1μm，五氧化二釩采用前軀體偏釩酸銨，純度大于等于99.99%，三氧化鎢采用前軀體鎢酸銨，純度大于等于99.99% ；所述助劑為硝酸鉬、硝酸鈰、硝酸鋇、硝酸鎳、硝酸錳、硝酸銅、硝酸鍶、硝酸鈷、硝酸鈮或硝酸錸中的一種或兩種以上的混合物；

步驟2 ：陳腐：在鈦膠膠體中加入腐植酸，進(jìn)行陳腐，其中腐植酸的加入量為鈦膠膠體重量的0.1%，陳腐時間為10 天；

步驟3 ：噴涂：將陳腐后的鈦膠膠體裝入噴槍，均勻噴涂于所述的發(fā)泡不銹鋼板的表面，然后將噴涂后的發(fā)泡不銹鋼板置于電爐中烘干、焙燒，其中烘干溫度為100℃，烘干時間為1h，焙燒溫度為400℃，焙燒時間為2h，噴槍的工作壓力為3 千帕，涂層的厚度為0.05mm ；

步驟4 ：折板、釬焊和封裝：將焙燒后的發(fā)泡不銹鋼板經(jīng)過折板、釬焊和封裝后，得到火電廠脫硝催化劑單體，催化劑單體的板間距離為5mm，折板峰間距離為30mm。