高温烟气过滤陶瓷的研究及应用现状

【www.zhangdahai.com--其他范文】

总结了燃气轮机透平保护标准和环保要求，对较适合的除尘技术进行了综合分析比较，并分析了各除尘技术存在的问题，认为刚性陶瓷过滤器具有广泛的应用前景。并在之后的研究中，对陶瓷过滤器元件内的气体流动按正向和反向两种流动情况，得出了气体在陶瓷过滤器元件的正向与反向流动规律，为今后设计陶瓷过滤器元件的结构等参数奠定了理论基础。

田贵山教授等山东省陶瓷基复合材料研究中心课题组成员，在先进的陶瓷过滤材料的制备和陶瓷过滤器装置化研究方面进行了大量的研究工作[11～13]。该课题组2001年获得了“高温气体净化用陶瓷过滤器的研制”863项目资助，并取得了一系列的研究成果。此项目研制了适合的陶瓷过滤元件结构、多孔陶瓷的制造、成型工艺及性能测试；改进了流动与过滤性能实验平台方案，并进行了实验；完成了处理能力4000 m3/h，过滤精度达到1 μm，最大工作压力1 MPa、工作温度可达500℃的高温陶瓷过滤器的设计、加工和高温应用考核实验。极大的缩短了我国与国外先进国家在高温过滤材料技术领域的差距，也为国内高温陶瓷过滤材料的研究及发展打下了良好的基础。该研究对大力推进和发展我国的洁净煤事业、解决洁净煤技术中高温热气体净化问题以及日益严重的冶炼炉高温含尘气体净化问题都具有极大的促进作用。

4高温烟气过滤陶瓷的应用现状

目前，多孔陶瓷高温过滤技术已成为分离与净化材料领域中的一个重要分支，在国际上得到广泛的研制、开发和应用，世界陶瓷分离膜市场正以30%以上的年增长速度增长[14]。它不仅解决了高温高压介质、强酸碱介质和化学溶剂介质等难过滤问题，而且还是目前唯一有可能集过滤、催化等功能为一体的一种多功能过滤材料。

高温陶瓷过滤材料用于高温含尘气体的净化不仅可以高效清除高温、高压烟气中的尘粒，同时还可有效去除气体中的有害物质，因而具有其它高温气体净化技术所不具有的优越性，是高温气体过滤材料的最佳选择[15]。据报道，采用孔径为40～60 μm的陶瓷过滤器可以进行高温烟气，如化铁炉、增压流化床循环（PFBC）燃煤锅炉排放烟气除尘净化、整体煤气化联合循环（IGCC）发电系统的高温煤气净化、石油催化裂解装置中高温气体过滤及催化剂的回收、汽车尾气净化、焚烧炉的高温废气净化、金属工业、电石气炉、核废气处理、高压热气体净化、玻璃陶瓷工业等高温烟气净化等[16～17]。工作温度可达600℃，3 um以上尘埃粒子去除效率≥ 99%，而阻力降< 500 mm 水柱。由于高温工业气体中含有大量的显热或潜热以及可供回收重复利用的物质（如石化工业中的固体催化剂），它的合理利用具有十分巨大的经济价值。各种高温含尘气体的特性如表3所示[18]。

5高温烟气过滤陶瓷面临的问题

目前，高温陶瓷过滤技术作为二十一世纪的关键技术已被各国公认为最具发展前景的过滤技术。但是，已开发出的均质多孔陶瓷和普通陶瓷分离膜在高温气体净化中均面临孔径分布不易控制、过滤速度低、使用寿命较低及抗热震性不高的问题。均质多孔陶瓷显气孔率低，过滤速度无法满足工业过滤烟气要求的速度；普通陶瓷分离膜层可以做得很薄，过滤阻力大幅度降低，但分离膜的气孔率一般较低（≤45%），其过滤速度虽比同孔径的均质多孔陶瓷大得多，但仍不能满足工业应用的要求，且其抗热震性能最好为900℃至室温8次不裂，难以满足900℃以上高温气体过滤和抵抗频繁脉冲冷空气反吹带来的急冷急热破坏，因此，需要研制抗热震性能更好、显气孔率高、孔径分布可控、过滤速度更高的高温陶瓷过滤材料。

参考文献

[1] 谷磊，刘有智，申红艳，等.高温气体过滤除尘技术和材料开发进展[J].化工生产与技术，2006，13（6）：61-62

[2] 姬宏杰，杨家宽，肖波.陶瓷高温除尘技术的研究进展[J].工业安全与环保，2003，29（2）：17-20

[3] Sawada Y， Hiramatsu K， Kawamoto H， et al. Evaluation on fundamental properties of filter materials at high temperature[A]. Dittler A， Hemmer G， Kasper G， High temperature gas cleaning[C].Dusseldorf （ Germany） ：Electric Power Research Institute， 1999：393

[4] Ciliberti D F， Lippert T E. Gas-cleaning technology for high-temperature high-pressure gas streams-1984 annual report[R]. California：Electric Power Research Institute，Inc，1986

[5] Kanaoka J， Chikao R， Kishima L W， et al. Observation of the process of dust accumulation on a rigid ceramic filter surface and the mechanism of cleaning dust from the filter surface[J]. Adv Powder Technology，1999，10（4）：417-426

[6] 姬忠礼，时铭显.高温陶瓷过滤技术的进展[J].动力工程，1997，17（3）：59-65.

[7] 况春江，方玉诚.高温气体介质过滤除尘技术和材料的发展[J].新材料产业，2002，12（5）：22-23

[8] 盂广耀，彭定坤.无机膜-新的工业革命[J].自然杂志，1996，18（3）：151

[9] Tian G S，Ma Z J，Zhang X Y， et al. Pulse cleaning flow models and numerical computation of candle porous ceramic pieces[J].Journal of Environmental Sciences，2001，14（2）：210-215

[10] 许坷敬，孟凡涛，田贵山，等.陶瓷过滤器材料及其制备技术进展[J].山东工程学院学报，2002，66（3）：62-67

[11] 许坷敬，田贵山，任京城，等.用于净化高温煤气陶瓷过滤元件的制备及其研究[J].中国陶瓷工业，2005，12（2）：l-5

[12] 田贵山，唐竹兴，许坷敬，等.梯度孔陶瓷过滤元件的制备方法[P].中国专利：ZL03112045.8，2006

[13] Crull A. Prospects for inorganic membranes business[J].Key engineering Materials.1991，61（62）：297-298

[14] 时铭显.高温气体除尘技术的现代发展[A].第五届全国非均项分离学术讨论会论文集[C].北京：1997，14

[15] Peukert W. High temperature filtration in the process industry[J].Filtration&Separation，l998，35（5）：461-464

[16] 姬宏杰，杨家宽，肖波.陶瓷高温除尘技术的研究进展[J].工业安全与环保，2003， 29（2）：17-20

[17] Larbote A，Prouzet E.Bertrand M.Performances of ceramic filters in the air purification[A].Abstract book of 7th international conference on inorganic membranes[C]，Dalian，2002，23-26

[18] 姬忠礼，时铭显.高温陶瓷过滤管研究进展[J].化工装备技术，2000，2l（3）：1-6

推荐访问:烟气 高温 过滤 陶瓷 现状