煙氣過濾元件及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煙氣過濾元件及制作方法，特別適合但不僅限用于對(duì)高溫氣體脫硝中。
【背景技術(shù)】
[0002]目前大多數(shù)的燃煤電廠及煤化工企業(yè)的廢煙氣處理系統(tǒng)都具有氣固分離系統(tǒng)、SCR催化反應(yīng)系統(tǒng)、以及其它子系統(tǒng)，例如有煤粉鍋爐、排煙道、煙氣混合氣、脫硝反應(yīng)器等。而在工業(yè)爐氣中常含有大量粉塵和氮氧化物，例如燃煤電廠鍋爐的爐氣，其所含的氮氧化物是促成酸雨形成的主要原因，且一般每升燃煤電廠鍋爐的爐氣中還含有數(shù)十克的粉塵。針對(duì)諸如燃煤電廠鍋爐的爐氣等高粉塵及氮氧化物含量的工業(yè)爐氣的凈化采取的通常方法是:首先將爐氣引入SCR反應(yīng)器(在將爐氣引入SCR反應(yīng)器的過程中還需向爐氣中注入還原劑，該還原劑通常為氨水)從而將氮氧化物還原為無害氮?dú)?，?shí)現(xiàn)爐氣脫硝凈化，然后將脫硝后的爐氣引入電除塵器以除去爐氣中的粉塵，再將除塵后的氣體引入脫硫塔脫硫凈化后排放。所說的術(shù)語“SCR”指Selective Catalytic Reduct1n，即選擇性催化還原。
[0003]上述SCR反應(yīng)器中的催化劑是影響SCR系統(tǒng)整體脫硝效果的重要因素。最初開發(fā)的SCR催化劑為顆粒狀，目前則主要采用蜂窩狀或平板狀催化劑。蜂窩狀催化劑和平板狀催化劑上都排布有眾多可供煙氣通過的格孔，這些格孔的大小可根據(jù)煙氣中粉塵的濃度和大小進(jìn)行選擇，使用時(shí)煙氣從催化劑的一側(cè)通過由這些格孔構(gòu)成的通道流向催化劑的另一偵牝其間煙氣與格孔內(nèi)壁上的催化活性物質(zhì)接觸，從而將煙氣中的氮氧化物還原為無害氮?dú)?。上述的蜂窩狀催化劑和平板狀催化劑一般由載體和催化活性層構(gòu)成，其中載體先被制成蜂窩狀或平板狀(一般采用擠壓成型)，然后再在載體上附著由催化活性物質(zhì)構(gòu)成的催化活性層。
[0004]但由于SCR催化劑是直接與高含塵量的煙氣接觸的，如果直接對(duì)含塵煙氣進(jìn)行催化很容易導(dǎo)致催化活性物質(zhì)中毒，使用壽命縮短。如果是先將含塵煙氣通過濾芯過濾后再進(jìn)行催化還原反應(yīng)，由于過濾和催化的設(shè)備不同，各個(gè)設(shè)備分別獨(dú)分散，非常不利于流程化操作和維護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種煙氣過濾元件及制作方法，使對(duì)含塵煙氣的過濾和催化還原能夠在一個(gè)系統(tǒng)中完成，簡(jiǎn)化現(xiàn)有的設(shè)備和過程，減少能耗損失和節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率。
[0006]本發(fā)明的煙氣過濾元件，包括用于過濾煙氣中顆粒雜質(zhì)且為多孔金屬過濾層的濾芯，在濾芯內(nèi)的凈氣腔中裝填有可將所述煙氣中有害成分反應(yīng)為無害成分的催化物質(zhì)。其中在所述多孔金屬的濾層內(nèi)表面也可以覆有催化物質(zhì)。多孔金屬是現(xiàn)有的一種金屬材料，是一種內(nèi)部具有許多平均孔徑在I?200 μπι的細(xì)小微孔的金屬。多孔金屬可以為單一金屬，也可以為金屬間化合物，金屬間化合物也叫固體相涉及金屬，是由兩種或兩種以上金屬構(gòu)成的復(fù)合物。金屬間化合物構(gòu)成的濾芯在高溫氣體過濾中有非常顯著的優(yōu)點(diǎn)。將催化物質(zhì)裝填入濾芯的凈氣腔中，當(dāng)煙氣通過濾芯過濾掉其中的顆粒雜質(zhì)后，立刻與凈氣腔中的催化物質(zhì)進(jìn)行催化還原反應(yīng)，然后排出。如果在過濾元件的濾層內(nèi)表面也覆有催化物質(zhì)時(shí)，濾層上的催化物質(zhì)便與經(jīng)濾層過濾后的煙氣進(jìn)行首次反應(yīng)，然后再由裝填在凈氣腔中的催化物質(zhì)對(duì)煙氣中殘余的有害物質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)。這種結(jié)構(gòu)看似簡(jiǎn)單，但能夠?qū)⒛壳安煌ば虻牟煌O(shè)備整合為一體，在工業(yè)管理效率和煙氣處理效率上都得到了巨大的提高，這在傳統(tǒng)方式的煙氣處理中是不具備的，同時(shí)由于各種效率的提高而為生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的過濾元件還能夠適用在高溫下對(duì)煙氣進(jìn)行過濾，例如對(duì)煙氣進(jìn)行SCR脫硝時(shí)，催化物質(zhì)可以是以打02為基材，以V2O5為主要活性成份，以W03、Mo03為抗氧化和抗毒化輔助成份構(gòu)成。其它煙氣處理時(shí)，選用現(xiàn)有相應(yīng)的催化物質(zhì)即可。
[0007]進(jìn)一步的，在濾芯的端部設(shè)有安裝接頭，這樣能夠方便將濾芯與花板等過濾器中的其它設(shè)備連接。
[0008]其中一種連接結(jié)構(gòu)為，所述的安裝接頭與濾芯螺紋連接。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，但有可能會(huì)出現(xiàn)螺紋連接處密封不嚴(yán)密的問題。
[0009]另一種連接結(jié)構(gòu)為，所述的安裝接頭通過法蘭與濾芯固定連接。法蘭結(jié)構(gòu)的連接方式同樣能夠保證連接處的密封，并且拆裝也簡(jiǎn)單方便。除此之外，安裝接頭還可以通過粘接等方式與濾芯連接。
[0010]可選的，所述催化物質(zhì)裝填于與凈氣腔組合裝配的催化籠中，所述催化籠的側(cè)壁上設(shè)有通孔。這樣在裝填和取出催化物質(zhì)，特別是取出催化物質(zhì)時(shí)能夠非常的方便，直接將裝有催化物質(zhì)的催化籠取出即可，同時(shí)也可以避免催化物質(zhì)對(duì)濾芯內(nèi)壁造成二次污染。
[0011]本發(fā)明還提供了一種用于上述過濾元件的制作方法，包括了在金屬粉末中加入制粒劑，將金屬粉末制備為金屬顆粒；然后將所述金屬顆粒在壓力環(huán)境下壓制為濾芯壓坯，再將所述濾芯壓坯燒結(jié)為多孔金屬結(jié)構(gòu)的濾芯；最后將需要與煙氣中有害成分反應(yīng)的催化劑裝填入所述濾芯的凈氣腔中。
[0012]進(jìn)一步的，所述的金屬粉末中至少包括鐵粉和鋁粉，其中鐵粉的重量比為40?80%，鋁粉的重量比為15?30%，根據(jù)過濾元件的使用環(huán)境，還可以加入重量比小于20%的其它金屬粉末，例如鉻(Cr)，鎳(Ni)，硅(Si)以及其它稀土元素(如鈰、鑭、釔等)。其它金屬粉末的作用主要是為了改善過濾元件濾層材料的一些特性，包括耐腐蝕性能、韌性、力學(xué)性能、孔隙分布及其大小等，如添加Cr，可以明顯提升材料的抗拉強(qiáng)度、三點(diǎn)抗彎、壓潰強(qiáng)度等力學(xué)性能，還能夠顯著提升材料在強(qiáng)酸強(qiáng)堿等惡劣環(huán)境下的耐腐蝕性能。這樣制成的金屬間化合物結(jié)構(gòu)的濾芯更能夠適合對(duì)高溫氣體的過濾。是否添加其它金屬粉末可以根據(jù)實(shí)際工況條件具體確定，若實(shí)際使用條件比較溫和，則可以不添加，如果使用環(huán)境比較惡劣(如含硫、含氟或其它酸堿性環(huán)境)，則必須添加相應(yīng)金屬粉末，以保證過濾元件適用于該環(huán)境。
[0013]優(yōu)選的，所述的金屬顆粒在壓力為100?300MPa的冷等靜壓環(huán)境中壓制為濾芯壓坯。冷等靜壓是一種常用的壓制技術(shù)，是將裝入密封、彈性模具中的物料，置于盛裝液體或氣體的容器中，用液體或氣體對(duì)其施加以一定的壓力，將物料壓制成實(shí)體，得到原始形狀的坯體。壓力釋放后，將模具從容器內(nèi)取出，脫模后，在根據(jù)需要將坯體