[发明专利]一种中空纤维膜高粉尘气体净化装置

说明书

一种中空纤维膜高粉尘气体净化装置，用聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝集束、膜组件头与一个金属笼组成高粉尘气体过滤单元，将多个这种单元组成高粉尘过滤阵列。将这个阵列安装在高粉尘气体风道中，利用膜丝表面的微孔对粉尘进行过滤，可以将含尘量高达50—100g/m³的高粉尘气体处理为含尘量1—50ug/m³的纯净气体，达到理想排放。无尘气体风道中装有反吹装置，可以保持膜丝的通气能力。

所属领域

粉尘过滤器，主要用于含高粉尘气体排放场所和设施中的粉尘过滤，特别是用于发电、水泥、炼焦、垃圾焚烧、冶炼、锅炉等高粉尘气体排放行业的除尘。

技术背景

以锅炉等设备烟气除尘技术为例，经历了水膜除尘、布袋除尘到静电除尘的过程，现在又有回到布袋除尘器，新的趋势是布袋+静电除尘。

自2004年1月1日起，国家已经对烟尘及SO2的排放提出更加严格的要求。烟尘最高允许排放质量浓度为50mg/m3。从2005年11月1日起，北京市已运行的火电厂锅炉到时烟尘排放质量浓度仅允许30mg/m3。

原有的四电场静电除尘器改为五电场、六电场也很难满足上述要求。与此同时，SO2的排放标准也相应提高。为减少SO2排放，许多电厂将燃用低硫煤或采取相应的脱硫设施，从而导致静电除尘器的除尘效率下降，尤其对于煤中高硅、铝含量的电厂，采用静电除尘器处理的烟尘排放质量浓度已远远达不到环保要求，于是业界开始将静电除尘器改造为布袋除尘器。

近年来，随着滤布材料制造技术的发展，袋式除尘器在滤布的强度、耐高温、耐腐、耐磨等方面都有很大的提高。布袋除尘器的烟尘排放质量浓度可以控制在15～50mg/m³，已经广泛应用于电厂、矿山、冶金、化工、水泥、制药、食品等行业，作为环境净化及产品回收设备。

最新的进展是电、袋混合技术，综合静电和除尘袋两种技术的优点，形成新的工作模式，有望将排放降低到5--10mg/m³以下。

但是，社会对此的期望值很高，理想的排放标准是10ug/m³，距离这个目标还很遥远。

现有的布袋除尘法已经达到了其处理能力的上限，想要大幅度提高过滤效率已经很困难了。布袋+静电技术的出现虽然可以提高整体过滤效率，但是由于静电发生器工作时产生高浓度臭氧，具有强氧化作用，普通化纤制成的布袋都难以持久承受，很快风化。应对这两个问题的出路在于寻找过滤效率更高、风阻更小、抗氧化能力更强的材料。

之后改进是在针刺毡、编织滤料的表面再复合一层PTFE平板膜，这层薄膜相当于起到了“一次粉尘层”的作用，物料交换是在膜表面进行的，使用之初就能进行有效的过滤，透过去的粉尘大幅下降。同时由于PTFE薄膜的不粘性、摩擦系数小，粉饼会自动脱落，确保了设备阻力长期稳定，因此充分发挥了袋式除尘器优越性，成为更有效、风阻更低的过滤材料。通常这种滤材的运行阻力在1000Pa左右。但是，PTFE平板膜必须有支撑材料才能工作。支撑材料本身的过滤性能不如PTFE平板膜；和支撑材料复合时，粘接面必然阻挡了很多微孔，使得整体孔隙率降低。另外，PTFE平板膜的厚度极小，只相当于一维的“孔板”，没有纵深网络结构，为了保证过滤效率，微孔径只能做的很小。这两个因素导致了复合材料的风阻增加。

针对这些问题，有必要提出一种更加廉价、可靠、过滤性能优良、容尘量更大、风阻更低的解决方案，解决上述困难的一个途径是：直接采用中空纤维膜，特别是PTFE中空纤维膜。

PTFE中空纤维膜使用纯聚四氟乙烯材料，通过挤压、拉伸成型，一般制成直径1—3mm的细管状，膜微孔为细长孔，一般宽度为0.1um—0.3um,长度为1---5um。

中空纤维膜表面的性能与平板膜相仿，但是中空纤维膜是立体的，整个壁厚都是网状结构，构成了更加绵密的拦截纵深，大幅度降低了风阻。

中空纤维膜本身就具有相当可观的机械强度，不需要其他材料作为支撑，也就避免了在与其他材料复合的过程中产生孔隙率的损失。