用于高温粉尘过滤与气体净化的滤芯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种用于高温粉尘过滤与气体净化的滤芯及其制备方法和应用，滤芯包括支撑体和过滤膜，过滤膜覆于支撑体表面，支撑体的孔隙内负载有脱硝催化剂；滤芯的制备是先制备支撑体，然后在支撑体上采用喷涂的方法制备过滤膜，最后采用浸渍的方法在支撑体的孔隙内负载脱硝催化剂；将本滤芯组合成滤芯组件后，安装到过滤容器内，过滤容器可用于火力发电、垃圾焚烧、钢铁冶金或石油化工领域中高温粉尘的过滤和气体的净化。本滤芯克服陶瓷类过滤膜断裂强度低、耐热冲击性差、组装难度较大、膜管的高温密封连接比较困难的诸多缺点，可以显著提高过滤效率、使用寿命和过滤精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高温粉尘过滤和气体净化的过滤技术，特别涉及一种用于高温粉尘 过滤与气体净化的滤芯及其制备方法和应用。
技术介绍
目前，烟气除尘和气体净化技术已经广泛应用于许多工业生产和环保领域。例 如，火力发电厂、城市垃圾焚烧、石油石化和钢铁冶金行业都会采用各种除尘和净化技 术手段。但是，这些工业烟气的温度一般都很高，甚至高达1000°c以上。通常的技术方 案是将高温烟气进行冷却，使烟气温度降到250°c以下，或者继续冷却到150°C以下，再 进行中温或低温布袋除尘。为了达到烟气净化的目的，通常还要加入各种干法或湿法工 艺对烟气进行脱硫脱硝处理。这些技术方案存在的问题包括能源的大量损失、工艺过程 复杂、效率低下和成本高昂等。近年来，一些研究人员提出采用耐高温的陶瓷过滤膜来 实现高温烟气过滤，减少烟气处理过程中的能源损失，从而达到提高热效率的目的。但 是，陶瓷膜管具有许多难以克服的缺陷。例如，耐热冲击性能较差，容易在使用过程中 发生断裂现象。另外，陶瓷膜管的密封封装难度较大。因此，陶瓷膜管还不能满足未来 技术发展的需求，必须开发出新的高温除尘和气体净化技术。随着能源的日益枯竭和环保压力的不断上升，能源的高效合理以及环保的利用 成为新世纪人类面临的一项挑战。包括中国在内的世界上许多国家都提出了新能源与环 保战略，例如风能发电，太阳能利用，生物能源以及煤炭资源的高效合理利用。其中， 洁净煤发电技术就是煤炭资源高效合理利用的重要途径之一。与传统的火力发电技术相 比，洁净煤发电技术可以大幅提高热能效率。传统的火力发电的能量利用率只有30%左 右，而新的洁净煤发电技术可以把这一指标提高到50%以上。同时，由于新型过滤与净 化系统的应用可以大大地降低S02、NOx, CO2以及固体粉尘的排放。因此，洁净煤技 术的开发和合理利用将对我国及世界的新世纪的节能与环保政策有着非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于高温粉尘过滤与气体净 化的滤芯，针对高温的工业烟气，该滤芯可实现同时进行高温粉尘过滤和气体净化，简 化工业烟气净化的工艺流程，也提高能源利用率。本专利技术的另一目的在于提供一种上述用于高温粉尘过滤与气体净化的滤芯的制 备方法。本专利技术的再一目的在于提供一种上述用于高温粉尘过滤与气体净化的滤芯的应用。本专利技术通过以下技术方案实现一种用于高温粉尘过滤与气体净化的滤芯， 包括支撑体和过滤膜，过滤膜覆于支撑体表面，支撑体的孔隙内负载有脱硝催化剂，支 撑体的孔隙度为30 90%，支撑体的平均孔径为10 30 μ m，支撑体的厚度为1.0 410.0mm,支撑体的过滤精度为20 85 μ m，过滤膜的孔隙率为50 80%，过滤膜的过 滤精度为2 20 μ m，过滤膜的厚度为0.1 0.8mm。上述滤芯结构中，所述支撑体为管式或平板式的支撑体。所述支撑体的材料为金属粉末烧结材料或金属纤维烧结毡中的一种；金属粉末 烧结材料所采用的金属粉末为不锈钢粉末、铁铬铝粉末或镍基耐高温粉末中的一种或多 种；金属纤维烧结毡的金属纤维长度为10 100mm，直径为8 60 μ m，金属烧结纤维 毡的单位毡重为100 950g/m2。所述过滤膜的材料为金属纤维烧结毡，金属烧结纤维毡的单位毡重为100 850g/m2。 所述脱硝催化剂为V205-W03/Ti02。本专利技术一种上述用于高温粉尘过滤与气体净化的滤芯的制备方法，包括以下步 骤(1)支撑体的制作选取用于制作支撑体的材料，称取所需的支撑体原料及其 添加剂；当所选的支撑体原料为金属粉末烧结材料时，采用冷等静压-真空烧结的方法 成型支撑体，其中，高温烧结在真空烧结炉中进行，烧结温度为850 1450°C，烧结保 温时间为1 5h;当所选的支撑体原料为金属纤维烧结毡时，采用干法无纺铺毡法成型 支撑体，其中，高温烧结在真空烧结炉中进行，烧结温度为950 1350°C，保温时间为 1 5h ；(2)过滤膜的制作当所选的支撑体原料为金属粉末烧结材料时，通过在支撑 体表面均勻涂上过滤膜原料的悬浮液，然后进行高温烧结成型，使过滤膜和支撑体形成 一体式结构，其中，高温烧结在真空烧结炉中进行，烧结温度为750 1200°C，烧结 保温时间为1 3h;当所选的支撑体原料为金属纤维烧结毡时，通过干法无纺铺毡法 成型过滤膜，再将已成型的过滤膜覆于支撑体表面，最后经过高温烧结成型，使过滤膜 和支撑体形成一体式结构，其中，高温烧结在真空烧结炉中进行，烧结温度为950 1350°C,保温时间为1 5h;(3)添加脱硝催化剂将过滤膜和支撑体的一体式结构进行浸渍，通过浸渍法 使脱硝催化剂负载在支撑体的孔隙内，至此，形成的金属膜滤芯为用于高温粉尘过滤与 气体净化的滤芯。步骤⑴所述添加剂包括Acrowax C、支撑体压制成型用的润滑剂和粘结剂；原 料中，添加剂的质量分数为0.1 0.8%，支撑体原料的质量分数为99.2 99.9%。所述浸渍的具体过程为首先将固体含量为8%、平均粒度150nm的TiO2的胶 体在常温下采用湿法浸渍到滤芯的孔隙里，在常温下干燥8个小时；然后在540°C温度下 煅烧2个小时，按照每IOOcm2的过滤面积的滤芯，TiO2的固体负载量控制在0.8 1.2g ； 接着，按照商业配比制备脱氮催化剂，即V2O5的质量分数为1%，W03/Ti02的质量分数 为10%，把浓度为10%的钨酸胺和偏钒酸胺溶液通过湿法分步浸渍法在支撑体的孔隙内 负载WO3和V2O5，然后在120°C温度下干燥10个小时，在500°C温度下煅烧5个小时。上述滤芯的制备方法中，采用冷等静压-真空烧结的方法制备支撑体时，其制 备方法可参考申请号为200910194268.2的专利申请所公开的一种无缝烧结金属粉末过滤 膜管的制备方法；采用干法无纺铺毡法制备支撑体或过滤膜时，其制备方法可参考专利号为ZL 200810030945.2的中国专利所公开的非对称结构的金属过滤膜及其制备方法。本专利技术一种上述用于高温粉尘过滤与气体净化的滤芯的应用，将制得的多个滤 芯组合成滤芯组件后，安装到过滤容器内，过滤容器可用于火力发电、垃圾焚烧、钢铁 冶金或石油化工领域中高温粉尘的过滤和气体的净化。使用时，当高温烟气从过滤容器 的烟气入口进入容器时，在烟气管道上的吸附剂进口注入脱硫吸附剂和NH3,此时，在 通过过滤膜前烟气中的S可被脱硫吸附剂吸附而脱除；脱除S后的烟气经过过滤膜过滤 时，烟气中的粉尘和使用后的吸附剂被滤除，并定时从过滤容器的排渣口排出；通过过 滤膜滤除了粉尘和其他固体颗粒的烟气进一步通过支撑体，这时，烟气中的NO和NOx在 脱硝催化剂的作用下与NH3发生化学反应转化为无害的N2和H2O;最后，经过除尘和烟 气净化后的洁净烟气通过出口排放。本专利技术相对于现有技术，具有如下优点效果1、本滤芯采用耐高温和耐腐蚀的金属或者金属间化合物为原材料作为滤芯结 构，可以克服陶瓷类过滤膜断裂强度低、耐热冲击性差的诸多缺点，同时，也克服了陶 瓷膜管组装难度较大、膜管的高温密封连接比较困难的缺点。2、本滤芯中全金属或金属间化合物材质的非对称结构过滤膜采用表面过滤机 理，可以显著提高过滤效率、使用寿命和过滤精度。另外，过滤精度较高的表面过本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于高温粉尘过滤与气体净化的滤芯，其特征在于，包括支撑体和过滤膜，过滤膜覆于支撑体表面，支撑体的孔隙内负载有脱硝催化剂，支撑体的孔隙度为３０～９０％，支撑体的平均孔径为１０～３０μｍ，支撑体的厚度为１．０～１０．０ｍｍ，支撑体的过滤精度为２０～８５μｍ，过滤膜的孔隙率为５０～８０％，过滤膜的过滤精度为２～２０μｍ，过滤膜的厚度为０．１～０．８ｍｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐小平，
申请(专利权)人：广州格瑞特材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：81