[发明专利]采用热喷涂制备非对称微孔陶瓷过滤管膜的方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁节能减排和工业烟气处理工程领域，涉及一种钢铁生产过程中对烟气粉尘过滤的节能减排技术，提供一种采用热喷涂制备非对称微孔陶瓷过滤管膜的方法，可以降低冶金行业PM2.5污染。

技术背景

PM2.5污染以及各地区的雾霾现象已成为国内外关注的环保热点。从粉尘产生的行业看，冶金行业的粉尘发生量及其对空气环境的污染不容忽视，尤其是细微粉尘的污染，对人体健康会造成很大的危害。

目前冶金行业采用的高温除尘技术主要有：布袋除尘、电除尘、旋风除尘、湿式除尘。其中袋式除尘器运用最为广泛，适用温度范围为80℃-260℃，除尘效率很高、处理风量大、占地面积小，但是缺点也很明显：袋式除尘器本体阻力大，其纤维材料高温下会烧毁，要求控制烟气的温度在滤袋所能承受的范围内，现在的多数除尘袋不能在高温下工作，很难处理温度高于300℃的气体。静电除尘器的使用也较为广泛，其除尘效率高，阻力小，能耗低，可以在400℃以下的烟气中使用，而且自动化程度高、运行费用低、维护工作量小，但存在着高温高压下电晕现象难以维持、电极寿命短、对烟气成分敏感、制造和安装要求高等难题，短时间内，仍不能进行工业示范。旋风除尘由于其除尘效率不高，仅能除去15μm以上的含尘颗粒，出口含尘浓度小于100mg/Nm³。因此，旋风除尘器远不能满足燃气轮机的对粉尘的要求，只能作为预除尘设备。水膜除尘虽然结构简单，金属耗量小，耗水量小。但其高度较大，布置困难，并且在实际运行中发现有带水现象，且大量热量不能回收，因此使用较少。

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途的过滤技术。但是，现在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。普通陶瓷分离膜由于分离膜层可以做得很薄，过滤阻力大幅度降低，但由于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℃，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。

发明内容

本发明目标是要解决传统除尘技术的问题和不足，提供一种采用热喷涂制备非对称微孔陶瓷过滤管膜的方法，采用等静压成型工艺制备微孔陶瓷膜过滤管基体，在基体上创新性覆膜，再经过热喷涂高温处理后，得到新的三层结构复合陶瓷过滤管膜。微孔陶瓷膜过滤管采用三层结构，内层采用等静压成型工艺制备的微孔陶瓷膜过滤管基体，平均孔径较大，确保过滤管的强度，中间为陶瓷纤维层，是过渡连接层，确保支撑基体和表面膜的良好连接，外层采用热喷涂覆膜，得到一层平均粒径较小的分离膜，以实现固体颗粒的表面过滤。这种不对称的孔径成梯度变化的多层结构，就是其与传统的多孔陶瓷的不同之处。形成微孔孔径梯度变化的目的是减少过滤时的压力损失，真正起过滤分离作用的是表面膜层。这种多层的陶瓷功能膜过滤管就把深层过滤变成了表层过滤，在保证过滤精度的前提下，使得过滤阻力显著降低，孔径进一步减小，抗热震性也得到加强。本发明专利得到的微孔陶瓷膜过滤管具有耐高温高湿、耐酸碱、耐磨损、抗粘结、过滤阻力小、过滤精度高和良好的机械性能和稳定性，显著降低工业粉尘排放量，减少PM2.5污染。

本发明的具体特点为：

1)经过热喷涂覆膜后，陶瓷管表面孔径可达到0.5～2.5μm，解决粉尘排放量，降低PM2.5污染；2)密度为860～1480kg/m³，气孔率为30～45％，内部平均孔径小于100μm，压力损失≤2000Pa(过滤流速为0.8～1.1m/min)，具有良好的孔隙率、孔径大小和分布、优化的膜界面结合；3)抗压强度≥2.5MPa，产品使用寿命≥5年，生产成本和运行成本较低；4)可以完全取代袋式除尘器、静电除尘等传统除尘方式。

附图说明

附图为采用热喷涂制备非对称微孔陶瓷过滤管膜工艺流程图。

本专利包括基体1、毛细管力消除系统2、莫来石悬浮液原料3、浸浆池4、干燥器5、烧结炉6、热喷涂系统7、检测系统8、非对称微孔陶瓷过滤管膜9。