烟气scr脱硝催化过滤元件的再生方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及烟气过滤元件的再生方法，尤其涉及一种烟气SCR脱硝催化过滤元件的再生方法。其中，术语“烟气” 一般是指工业窑炉中产生的烟气。
【背景技术】
[0002]氮氧化物是大气污染的主要成分之一，如何控制氮氧化物的排放量一直是人们关注的焦点。燃煤锅炉中产生的锅炉烟气中含有大量的氮氧化物，我国作为用煤大国，70%以上的氮氧化物来源于煤炭燃烧。所述锅炉烟气中除了含有氮氧化物以外，还带有大量的粉尘，为了净化含有氮氧化物和高粉尘的烟气，本发明的申请人在CN104492189A的中国专利文献中公开了一种工业炉气除尘脱硝一体化处理方法及专用设备，术语“工业炉气” 一般是指本文中所述的烟气，该方法与其专用设备在工业窑炉、火法冶金、燃煤电厂、钢铁冶炼、水泥行业等工业烟气净化中都有着广泛的应用，由此实现了对锅炉烟气SCR脱硝的同时对其进行气固过滤分离除尘，术语“SCR”是指选择性催化还原，所述工业炉气除尘脱硝一体化专用设备中包括有SCR脱硝催化过滤元件，该催化过滤元件是一种对烟气具有SCR脱硝催化和过滤双重作用的功能元件，其具有平均孔径为I?200 μπι的多孔复合体，该多孔复合体包括:多孔基体，所述多孔基体由烧结金属多孔材料或烧结陶瓷多孔材料构成，该多孔基体中具有三维立体连通的网络孔隙；以及催化活性层，所述催化活性层附着于多孔基体的孔表面并由催化活性物质所构成。工业炉气除尘脱硝一体化专用设备使用一段时间之后，催化过滤元件的过滤效率与催化活性出现降低不能满足要求，为了保证净化后烟气的洁净度，在实际操作中需要定期更换过滤元件，导致过滤元件不能再生利用。
【发明内容】
[0003]经本申请的发明人研宄发现，导致所述SCR脱硝催化过滤元件的过滤效率和催化效率降低的原因为:从锅炉中出来的烟气中含有大量固体粉尘颗粒，烟气经过滤元件时，这些固体粉尘颗粒会沉积在催化过滤元件的表面，甚至进入催化过滤元件孔隙内部，由此造成过滤元件表面以及过滤孔堵塞，最终导致SCR脱硝催化过滤元件的过滤通量减少，过滤效率降低；所述烟气成分包括有碱金属及其氧化物、砷化物、硫酸盐以及未完全燃烧的煤炭等固体颗粒，因此烟气中的碱金属氧化物和砷氧化物会引起上述催化剂活性组分中毒失活，而硫酸盐等盐类化合物和煤炭等固体粉尘颗粒会沉积在催化活性层表面，覆盖在上述催化剂活性组分表面或是堵塞催化剂的孔道使其失活，在上述两种因素的作用下最终导致SCR脱硝催化过滤元件的催化活性降低。
[0004]本发明所要解决的技术问题在于提供一种恢复SCR脱硝催化过滤元件过滤效率和催化活性的烟气SCR脱硝催化过滤元件的再生方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提出了以下的烟气SCR脱硝催化过滤元件的再生方法，其步骤包括:(I)使用压缩气体对SCR脱硝催化过滤元件外表面进行吹扫，之后对SCR脱硝催化过滤元件由内向外进行反吹；(2)采用稀酸溶液浸泡上述SCR脱硝催化过滤元件；(3)上述SCR脱硝催化过滤元件在稀酸溶液中浸泡完毕之后，将其浸渍在活性液中从而补充SCR脱硝催化过滤元件表面的催化活性成分，所述的活性液是一种具有补充SCR脱硝催化过滤元件表面的催化活性成分功能的溶液，该溶液包括SCR脱硝催化剂的盐溶液；(4)待SCR脱硝催化过滤元件在活性液中浸渍充分之后，取出所述SCR脱硝催化过滤元件进行焙烧，最终得到再生后的SCR脱硝催化过滤元件。从工业窑炉中出来的烟气通常含有大量的粉尘颗粒，当烟气经过所述SCR脱硝催化过滤元件(下文中使用“催化过滤元件”指代“SCR脱硝催化过滤元件”)时，粉尘颗粒被催化过滤元件拦截，当使用一段时间之后，烟气中的粉尘颗粒逐渐沉积在催化过滤元件的表面，粒径较小的粉尘颗粒甚至会进入到过滤元件的过滤孔隙中，由此造成催化过滤元件堵塞，因此在步骤(I)中采用压缩气体吹扫所述催化过滤元件，有助于除去催化过滤元件表面的机械粉尘颗粒，使得过滤元件的过滤通量得到恢复，过滤效率得到改善，之后采用压缩反吹气体由内至外地对催化过滤元件进行反吹，使得过滤元件过滤空隙中的机械粉尘颗粒被反吹清除；所述烟气中的粉尘颗粒除了会堵塞催化过滤元件之外，由于其中含有碱金属氧化物、砷化物、固体盐类化合物，这些物质均沉淀在催化过滤元件的催化活性层表面，在步骤(I)的压缩气体吹扫下并不能被除去，因此经步骤(I)吹扫后的催化过滤元件需要使用稀酸溶液浸泡处理，碱金属及其氧化物和砷化物会导致催化过滤元件中催化活性层的催化活性物质中毒，是引起催化活性物质失活的主要因素之一，此外，可溶性固体盐类化合物，例如硫酸铵等固体颗粒会覆盖催化活性物质，使得催化活性物质无法与需要进行SCR脱硝的烟气接触，同样使得催化活性物质失活，经过步骤(2)中的稀酸溶液浸泡之后，一方面起到了中和并溶解碱金属及其氧化物的作用，另一方面使得可溶性固体盐类化合物溶解在稀酸溶液中；所述催化过滤元件经过步骤(I)中的吹扫和步骤(2)中的稀酸溶液浸泡，其催化活性层上的催化活性物质有所减少，为了保证催化过滤元件再生后的催化活性，需要对催化过滤元件上的催化活性物质进行补充，因此在步骤(3)中采用活性液对催化过滤元件进行浸渍，活性液中含有SCR脱硝催化剂的盐溶液，该活性液能够补充催化过滤元件中的催化活性物质，步骤(4)中采用焙烧的方式将均匀分布于多孔基体中的活性液转化为催化活性层并最终附着在多孔基体的孔表面上形成催化活性层，该催化活性层与原有留在多孔基体表面的催化活性层共同构成了再生过后催化过滤元件的新的催化活性层，由此使得催化过滤元件的催化活性得到恢复。
[0006]进一步地，步骤⑴中采用0.3?0.5MPa压缩空气对SCR脱硝催化过滤元件的外表面进行吹扫，在此基础上进一步采用0.5?1.0MPa的压缩空气对SCR催化净化过滤元件进行由内向外进行反吹。采用中低压吹扫催化过滤元件外表面的机械粉尘颗粒，采用中高压反吹催化过滤元件的过滤孔隙中的机械粉尘颗粒，由此可将催化过滤元件表面以及过滤孔隙中沉积的机械粉尘颗粒较为彻底地清除。
[0007]作为优选地，步骤(2)中的所述的稀酸溶液可进一步选用稀盐酸溶液或稀硫酸溶液，稀盐酸和稀硫酸均为强酸，能很好地起到中和并溶解碱性金属及其氧化物和溶解可溶性固体盐类化合物的作用；步骤(2)中将SCR脱硝催化过滤元件在pH4?6的稀酸溶液中浸泡I?2h，在此pH4?6的环境下，稀酸溶液能够中和碱性金属及其氧化物和溶解可溶性固体盐类化合物，同时又不会对催化过滤元件产生腐蚀性。
[0008]进一步地，步骤(2)还包括在SCR脱硝催化过滤元件在稀酸溶液中浸泡完毕之后，使用清水洗涤SCR脱硝催化过滤元件直至洗涤后的水呈中性。使用清水将催化过滤元件洗涤至中性，洗去残留的稀盐酸和稀硫酸，由此不会对后续使用活性液浸渍的操作造成影响。
[0009]更进一步地，清水洗涤SCR脱硝催化过滤元件完毕之后，将所述催化过滤元件进行干燥处理。通过干燥处理去掉催化过滤元件中的水，同样地避免对后续活性液浸渍操作造成影响。优选干燥方式为采用105?120°C的热空气对过滤元件进行2?4h的干燥处理，此条件下干燥能够保持原有催化活性物质的活性。
[0010]作为优选地，步骤(3)中将SCR脱硝催化过滤元件在活性液中浸渍2?4h，由于一般采用的催化剂为V2O5构成或以V 205为主要成分，以WO 3和MoO 3中的至少一种为辅助成分的混合物构成，因此该活性液包括草酸、偏钒酸铵、偏钨酸铵和水，其中草酸的浓度为150?250mg/L、偏钒酸铵的浓度为60?100mol/L、偏钨酸铵的浓度为40?80mol/L。在此时间范围内催化过滤元件的浸渍效果最佳，所述的浸渍操作是指将催化过滤元件浸入按照上述比例配置好的混合溶液中。所述活化液的制备方法为:按照设定的比例将草酸、偏钒酸铵、偏钨酸铵在25?45°C的条件下完全溶解在去离子水中并搅拌均匀，使得草酸的最终浓度为150?250mg/L、偏钒酸铵的最终浓度为60?lOOmol/L、偏钨酸铵的最终浓度为40?80mol/L。草酸可进一步酸解催化过滤元件上残留的杂质，采用上述设定比例和成分的活性液使用成本低且能使再生过后的催化过滤元件的达到最佳的催化活性。催化剂V2O5的盐溶液偏钒酸铵和助催化剂WO3的盐溶液偏钨酸铵浸渍到催化过滤元件的多孔基体孔隙内，使得上述混合溶液均匀分布于多孔基体的孔隙中，其中草酸一方面起到进一步溶解可溶性固体盐类化合物的目的，另一方面可提高上述催化剂的脱硝效率。在此混合溶液配比范围下，再生之后的催化过滤元件的催化活性最佳；步骤(4)中将所述SCR脱硝催化过滤元件在300?450 0C下焙烧2?6h，在此温度范