[发明专利]一种电加热SCR催化材料、制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于脱硝催化剂领域，更具体地涉及一种电加热SCR催化材料、制备及应用。

背景技术

工业烟气中SO₂、NO等大气污染物大量排放是造成大气污染的首要原因，尤其是SO₂、NO形成的酸雨、光化学烟雾，多数人类健康问题与之有关。我国主要是以煤炭作为主要能源，火力发电厂发展又比较迅猛，导致了我国的二氧化硫和氮氧化物排放量逐年增加，我国大气污染的控制和治理刻不容缓。

SCR是工业上应用最广的一种脱硝技术，可应用于电站锅炉、工业锅炉等，理想状态下，可使NO_x的脱除率达90％以上，由于此法效率较高，是目前能找到的最好的可以广泛应用于固定源NO_x治理的技术。此法的原理为：使用适当的催化剂，在一定条件下，用氨作为催化反应的还原剂，使氮氧化物转化为无害的氮气和水蒸气。反应如下：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O

目前，工业SCR催化剂的组成主要为V₂O₅-WO₃/TiO₂，钒钛基催化剂在电力行业得到了广泛的应用。

目前单独脱硫脱硝技术都相对成熟。脱硫技术按脱硫剂分类主要有湿法、干法、半干法,脱硝技术大多建立在脱硫技术之后，分成两段式。但经过脱硫之后，烟气温度明显降低，大量锅炉烟气温度在180℃以下，远远低于脱硝所需反应温度300～400℃。为使脱硝过程进行，需加装换热器或烟气加热器等大型设备，不仅造成能源的浪费且成本提高、经济性下降(环境催化原理及应用，贺泓等)。如何解决这一问题，是推动脱硝工业发展的重要研究方向。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术提供一种电加热催化材料，使催化材料在施加一定电压下，能够导电并实现自身发热，可达到所需的反应温度，改变传统加热烟气的耗能方式。有望解决烟气加热耗能高的问题，缩短加热时间，降低能源能耗，提高经济性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

一种电加热SCR催化材料，其特征在于，电加热SCR催化材料主要由SCR催化剂、导电材料和粘结剂组成的成型固体材料。

所述的电加热SCR催化材料的结构优选为蜂窝型或波纹板式等。

所述电加热SCR催化材料中所述的SCR催化剂为复合型的或单一性的；如V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂。

所述的导电材料选自石墨、石墨烯、碳纤维、碳纳米管、SP导电剂等中的一种或几种，导电材料的添加量为SCR催化剂用量的3～10wt％，优选添加量为SCR催化剂质量的5wt％。

所述粘结剂常规的胶黏剂均可，如羟丙基甲基纤维素。

进一步在电加热SCR催化材料还可添加不同的助剂，如聚乙烯醇、硬脂酸、甘油、氨水等试剂中的一种或几种。

上述电加热SCR催化材料的制备方法。其特征在于，将所用材料混合，添加液体溶剂(如水)，经过捏合、挤出成型、烘干、焙烧，得到成型催化材料。

所述的捏合过程，可使材料达到均匀的泥状；烘干条件优选为温度30℃湿度70％保温4小时，然后温度50℃湿度70％保温4小时，然后温度50℃湿度50％保温4小时，然后温度70℃湿度30％保温4小时。焙烧条件优选为450℃3小时。

电加热SCR催化材料应用时：将电加热SCR催化材料置于脱硝系统中，在电加热SCR催化材料的两端加上电极并通电，调整电压，电加热SCR催化材料能够导电并实现自身发热，可在一定时间内达到所需的反应温度。

进一步通过调整电加热SCR催化材料的相关尺寸来调整调整电加热SCR催化材料的电阻，使得电阻范围在10³-10⁴欧姆，电加热催化材料，长、宽、高(圆柱型时为直径)可以调整，形状也可以变化为波纹板式等其他形状。但应具有合适的电阻，范围在10³-10⁴欧姆。如尺寸为150*150*500mm时优选电阻在5×10³～7×10³欧姆。