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水泥窑炉烟气低温脱硝除尘一体化功能滤料的制

发表时间:2019-01-28 01:23
 

  北极星大气网讯:摘要 本文主要介绍水泥窑炉烟气脱硝、除尘的基本概况。选用P84/Nomex高效除尘滤料,通过等体积浸渍,氧化还原法制备出负载锰基低温脱硝催化剂的功能滤料,这种方法操作简单,脱硝除尘效果好,大大节约了设备成本,具有广泛的应用前景和推广意义。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对试样进行成分和形貌分析;采用滤料强度测试对试样除尘性能进行研究;通过催化剂活性评价装置对试样进行脱硝活性分析。

  选择性催化还原法(SCR)由于其氮氧化物(NOx)的脱除率高、可达90%以上,是工业上应用最广的一种脱硝技术。SCR反应温度一般为300~450℃。由于水泥窑炉烟气的温度较低,一般50~300℃;烟气量大、含尘量大且粉尘颗粒较粗等特点,采用将SCR反应器安装在除尘器下游的“低尘布置”方式,可以有效的避免烟尘造成的催化剂堵塞、磨损,延长催化剂的使用寿命;但是烟气温度较低,需要对烟气进行再热,达到催化剂的反应温度,增加了能耗和运行成本。所以,开发出低温脱硝催化剂可以有效地解决这一问题,锰基低温催化剂具有较好的脱硝性能。

  P84/Nomex高效除尘滤料具有耐腐蚀性优异,耐磨性好,易清灰,过滤精度高等优点,目前广泛适用于大型水泥窑头、窑尾除尘。选用的P84/Nomex高效除尘滤料,最高使用温度不能超过250℃,故不能采用煅烧前驱体的方法制备脱硝催化剂方法;高温滤料实际应用工况温度为130℃-220℃,因此选用负载锰基低温催化剂最为合适。本文通过等体积浸渍,氧化还原法制备出负载锰基低温脱硝催化剂的功能滤料。

  将P84纤维和Nomex纤维按照3:7的重量比例混合,通过开松、混合、梳理、铺网、并网并加入基布进行针刺等工艺处理后,得到半成品针刺毡;再进行轧光、烧毛、热定型等处理工艺后,得到P84/Nomex复合滤料。

  剪取直径为50mm圆饼状耐高温滤布,用一定质量的锰前驱体溶液作为浸渍液,等体积浸渍;按理论负载量分别称取高锰酸钾固体粉末,溶解。然后将高锰酸钾溶液缓慢倒入浸没滤布,轻轻翻面,使其均匀反应,静置3h后取出滤布,用去离子水清洗,直至溶液不再变色,滤料表面水溶液为中性,高锰酸钾洗净为止。放入烘箱中110℃干燥6h待测试用。

  SEM和XRD表征:负载锰氧化物前/后滤料及催化剂的表面形貌和结构分析;滤料断裂强力和断裂伸长率测试:将制备好的滤料裁剪成5*20cm形状,测试滤料断裂强力和断裂伸长率改变情况;催化剂活性评价:复合滤料的脱硝性能在自制管式SCR反应器中进行评价。模拟烟气的组成为600ppm NH3、600ppm NO和3% O2,总流速为350 ml/min,设计反应温度区间为70-220℃。反应器尾管进出口气体浓度由Testo350-XL烟气分析仪进行在线 扫描电镜表面形貌分析

  从上图可知,在衍射角2为23.8o、29.6o、37.6o、43.3o、57.3o为MnO2衍射峰,那么催化剂活性组分主要为MnO2,但衍射峰都不是高的尖锐峰,结晶度很低,水洗后衍射峰更弱。衍射角2在32.6o和34.1o分别为Mn2O3和Mn3O4,而且衍射峰都更弱,它们含量很少,高度分散。或者锰氧化物晶体多被吸附于滤料内部的孔隙中而不能被检测到,所以衍射图上没有出现明显的特征峰.锰氧化物不能被检测出来,进一步说明了催化剂具有良好的物理结构,为催化剂性能的大幅提高提供了条件.金属氧化物在催化剂载体上分散分布,表现为在XRD图谱上不出现明显的特征峰,说明金属氧化物分布较均匀,这与前面扫描电镜观察到的结果也一致。

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