本發(fā)明屬于火電廠煙氣脫硝用催化劑及制備方法技術領域，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：

氮氧化物是大氣的主要污染源，它不僅會引起酸雨、光化學煙霧等破壞地球生態(tài)環(huán)境的一系列問題，而且還嚴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)保領域中一個令人關注的重要課題。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，而其核心問題就在于催化劑的研制。目前國內外學者對許多催化劑體系進行了深入系統(tǒng)的研究，目前，工業(yè)化應用的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載方式，不僅制備方法簡單、生產成本低，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域。采用實驗室模擬煙氣評價顯示，當空速為10000h-1，NO 含量為1000ppm 的條件下，在180 ～ 420℃的溫度區(qū)間內，NO 的脫除率達到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。

技術實現要素：

為解決現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)泡機中，在400 ～ 700℃的溫度下對熔體進行發(fā)泡處理1 ～ 10min，發(fā)泡處理結束后，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構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合力，具有更大的開孔面積，抗堵灰性能好。

為解決現有技術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行發(fā)泡處理，使不銹鋼板材具有多孔結構，提高了微孔結構及比表面積，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，攪拌均勻結束后倒入相應模具內，進入發(fā)泡機進行發(fā)泡，發(fā)泡結束后取出板材進行切割修飾，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構及比表面積，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體、鎢酸銨作為三氧化鎢的前驅體，將其溶入草酸中，待完全溶解后加入二氧化鈦并攪拌均勻，之后進行高溫預煅燒以提高活性組分在基體材料中分散度；③對鈦膠膠體進行合理助劑的引入及調變，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對板材進行折板及封裝、釬焊，保證了催化劑的機械強度及抗堵灰性能。本發(fā)明經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，為火電廠設計脫硝催化劑時有更多的設計位置可選擇。

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、微孔結構及高的比表面積。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、五氧化二釩的前驅體偏釩酸銨、三氧化鎢的前驅體鎢酸銨通過預先溶解、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進行折板處理，折板完畢后連同平板一起置入外殼內進行釬焊封裝。

催化劑的活性成分釩、鎢、銅質量比例是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，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，按照質量百分比為5% 進行混合。

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行陳腐，腐植酸的加入量（質量比）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。這種化學元素中的微量元素可以促進脫硝性能的發(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%（質量比）聚乙烯醇作為固泡劑，攪拌均勻結束后倒入相應模具內，進入發(fā)泡機進行發(fā)泡，發(fā)泡溫度為540 ～ 650℃，發(fā)泡時間為1 ～ 10min, 發(fā)泡結束后取出板材進行切割修飾，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行檢測，煙氣組成為一氧化氮1000ppm、氨氣800 ～1200ppm、氮氣5 ～ 7%，對按上述方法制得的脫硝催化劑樣品進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)泡機中，在400℃的溫度下對熔體進行發(fā)泡處理1min，發(fā)泡處理結束后，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。