[发明专利]一种动态陶瓷膜连续净化高温含尘气体的装置

说明书

本发明公开一种动态陶瓷膜连续净化高温含尘气体的装置，包括球尘分离装置和多个沿着水平轴同轴设置的可旋转圆盘，陶瓷球/金属球通过在循环球盘、收尘仓和球尘分离区间的循环实现可持续使用；动态陶瓷膜在球体的滚动作用下可以最大限度的减弱灰饼形成对粉尘过滤率和效率造成的影响；使用球状动态陶瓷膜过滤元件代替陶瓷/合金多孔管状过滤元件，动态陶瓷膜使灰饼不易产生压力差，进而使反吹的时间间隔延长甚至无需启动脉冲反吹清灰系统，使得除尘过程可以连续进行，最大程度上避免了收尘率和效率的波动对除尘效果的影响以及多孔陶瓷/合金膜经受热疲劳而损坏对生产稳性的影响，提升了收尘效率，延长了除尘装置寿命周期，并且提高了企业生产效率。

技术领域

本发明属于烟气除尘技术，涉及一种动态陶瓷膜连续净化高温含尘气体的装置。

背景技术

高温烟气除尘技术是指含尘气体在高温条件下实现气固分离的一项技术。对于温度超过260℃含尘气流的除尘过滤即可称为高温气体除尘。高温含尘气体的净化通常需要选用多孔陶瓷材料或多孔金属材料过滤元件。目前以多孔陶瓷材料或多孔金属材料为核心过滤元件的高温气固分离技术已可除净1μm以上的固体颗粒，净化后气体浓度小于5mg/m³，已广泛应用于煤气化、催化裂化、生物质气化、垃圾焚烧和热解及冶金等各个行业，但大型工程用过滤分离设备的设计和温度在600℃以上时过滤元件的运行可靠性等方面，仍存在不少亟待解决的关键难题。

目前国内外除尘技术主要有旋风除尘、布袋除尘、电除尘、电袋除尘、颗粒床过滤除尘、多孔无机膜过滤以及其他的一些除尘方式。旋风除尘的除尘效率差，不能满足环保排放要求，一般仅用于预除尘；布袋式除尘受滤料的耐温，耐腐蚀等性能的限制，使用温度不能过高，一般在低于250℃下使用，显然不能满足高温烟气净化的需求；电除尘存在电晕放电不稳定、电极寿命短、对烟气成分敏感、高温绝缘等问题，也不宜在高温下长时间使用(一般低于380℃)；颗粒层过滤除尘耐高温、耐腐蚀，不过其过滤效率尚不理想，粉尘排放浓度偏高；金属膜以及金属编制的滤料价格昂贵，且由于不耐腐蚀以及磨损，应用受到局限。其他过滤方式中，已研究或正在研究的除尘技术有陶瓷织状过滤器、陶瓷纤维过滤器等，这些除尘器的过滤效率都能达到99％以上，但都存在诸如强度低、易堵塞失效等问题。

而多孔陶瓷膜过滤器作为高温含尘烟气除尘的最佳选择之一，其内部含有大量的微细孔隙结构，这些结构赋予其很大的比表面积，进而使多孔陶瓷膜过滤器具有耐高温(可达1000℃)、孔隙率高、过滤精度高、耐腐蚀、机械强度大、结构稳定不变形、环境友好，且可以通过多次“清洗”实现功能再生，使用寿命长等突出优点。

多孔陶瓷膜过滤器具有耐高温、耐腐蚀且使用寿命长等突出优点，因而被认为是高温含尘烟气除尘的最佳选择之一，不同过滤器除尘效率的比较见图1和表 1。但目前存在两种主要缺陷制约着多孔陶瓷膜过滤器的发展，其一为使用一段时间后过滤阻力大幅增加或膜破损等原因需要定期更换，目前国内尚不能生产质量可靠的陶瓷膜替代产品。另一点在于长周期运行的热疲劳影响及温度变化带来的热冲击作用，陶瓷膜过滤元件易发生失效。

表1不同过滤器间比较

华北理工大学李海英、刘东等人介绍的陶瓷膜过滤元件按结构可划分为对称结构和非对称结构，对称结构即为沿整个过滤管厚度方向孔径分布均匀，或称为单层结构；非对称结构为在单层材料外表面覆上一层或多层具有更小孔径的过滤膜层，起到表面过滤作用。如图2所示，对于多孔陶瓷膜过滤器而言，其陶瓷膜过滤元件一般为非对称、孔径成梯度变化的多层结构，主要由2部分组成：一部分是起承载膜作用的多孔支撑体；另一部分是起除尘作用的膜层。膜层的厚度为 100μm左右，内部有很多贯通的微米及亚微米级孔道；支撑体层的厚度8～12mm，内部有大量的微米以及数十微米的贯通气孔，对陶瓷膜元件的强度起着决定作用。当支撑体的气孔尺寸较大时，在涂膜前往往需要在其表面上涂上一层或多层多孔的中间过渡层。膜与支撑体的孔隙结构直接决定着除尘器的过滤效率和过滤精度。