[发明专利]一种中温催化型蓄热复合陶瓷材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中温催化型蓄热复合陶瓷材料的制备方法，本发明具良好的换热性能、脱硝活性和较宽的温度窗口。

背景技术

近年来，能源及与之相关的环境成为全世界各国最为关注的热点。我国由于人均能源资源短缺，环境容量有限，生态脆弱，将极大的制约我国的可持续发展。国内GDP 每年高速发展，能源消耗急骤增加，环境、生态日益恶化。节能降耗成为解决能源问题的一大主攻方向。据统计，国内的工业部门能源消耗量占全国能源总量的70％。其中工业窑炉是我国耗能大户，约占全国总能耗的25％，能源利用率低是造成工业炉耗能大的主要原因之一。

与发达国家的工业炉相比，国内的工业窑炉平均热效率要低20％左右，浪费的能源相当于2亿吨标准煤，可见工业窑炉节能潜力是十分巨大的。

目前空气预热器中所用的换热原件材质为考登钢，考登钢具有机械强度高、不易破损、换热速率快、热容大等优点，但是在使用过程中，考登钢表面的搪瓷易脱落，钢材裸漏以后非常容易被硫酸氢铵或结露而成的硫酸腐蚀，尤其是全国燃煤电厂在全面实施超低排放之后。为使脱硝处理后的氮氧化物浓度达到超低排放标准，目前，主流的降低NOx排放方法是，增加一层催化剂，这样会导致系统阻力、空气预热器阻力提高，SO₂向SO₃的转化率上升，气溶胶排放增加，导致氨逃逸增大、腐蚀及堵塞现象增加等。

空气预热器在使用过程中，换热元件缓慢转动，温度较高的烟气和冷空气交替流经换热元件，进行周期性的换热。在一个换热周期内，换热元件的温度周期性变化，选用稀土元素Ce、La作为活性组分，具有较宽的脱硝活性温度区间。

传统的钒钛系脱硝催化剂，活性温度窗口较窄（320～400℃），运行过程中易受SO₂中毒，低温下活性较低，且易产生硫铵，堵塞催化剂孔及空预器及下游设备，造成系统压降较大，增加引风机的用电成本等不利因素。

而且现有稀土基催化剂不具有蓄热功能，耐磨性差，强度低，使用寿命短；使得应用范围受到极大局限，因此，我们迫切需要研究一种新型催化剂，以替代上述产品。

发明内容

本发明提供一种中温催化型蓄热复合陶瓷材料的制备方法，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明方案采用的技术方案是：一种中温催化型蓄热复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于该脱硝催化剂主要由以下组分：钾长石 68～92.8份、纳米SiO₂ 3～10份、纳米氧化锆2～10份、α氧化铝8～10份、木浆棉2～3份、氯化聚乙烯3～6份、高岭土10～20份、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物3～5份、羟丙基甲基纤维素3～6份、邻苯二甲酸酯2～3份、单乙醇胺2～3份、硬脂酸1～3份经过泥料捏合，陈腐，挤出成型、干燥与煅烧、浸渍催化浆料、再次干燥与煅烧工序制备而成；

所述催化浆料由以下组分组成：氧化铝5～8份、硝酸铁5～10份、硝酸锰5～15份、莫来石5～10份、磷酸二氢铵5～10份、聚二甲基硅氧烷0.5～2份、硬脂酸铝6～10份；硝酸钇3～5份、偏钨酸铵5～8份、硝酸铈5～8份，硝酸镧2～4份、钛酸酯偶联剂3份。

一种中温催化型蓄热复合陶瓷材料的制备方法的制备方法包括以下步骤：

（1）泥料捏合：

i）称取纳米、纳米SiO₂、甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物、邻苯二甲酸酯、单乙醇胺、硬脂酸，20%氨水调节泥料pH，去离子水：粉料重量比为0.4～0.6，搅拌捏合20min左右，通过捏合及调节添加的去离子水、氨水调节泥料指标，泥料捏合（i）泥料水分目标值38～45%，pH目标值7.8～9.4；

ii）添加20%氨水0.5～1.5份，盖上搅拌机顶盖，边搅拌边加热升温至95℃以上，然后打开顶盖，蒸发浓缩泥料水分至泥料呈颗粒状，所述泥料水分目标值25～28%，pH目标值7.8～8.5；

iii）边搅拌边依次添加木棉浆、α氧化铝、纳米氧化锆、高岭土，添加20%氨水，搅拌15min左右，所述泥料水分目标值29～34%，pH目标值8.1～9.2；

iv）依次添加羟丙基甲基纤维素、氯化聚乙烯，搅拌10min以上，所述泥料水分目标值28～32%，pH目标值8.1～9.0。

（2）陈腐：将混炼好的泥料，用保鲜膜密封保存，陈腐，陈腐3-4h；

（3）预过滤挤出：将陈腐好的泥料，在预过滤挤出机上，挤出力塑性1700～2200N，过滤挤出成泥条；