高温气体过滤除尘材料

高温气体过滤除尘材料高温气体过滤除尘材料在现代工业生产中,涉及高温含尘气体的净化除尘领域十分广泛。高温气体除尘技术的研究开发始于上世纪70年代,传统的除尘方式多为湿法除尘,先将高温气体进行冷却,然后冷态下进行除尘,这样浪费了大量热资源。而高温气体的直接净化除尘技术是实现高温气体资源综合利用的关键技术,也是一项先进的环保技术。目前的直接高温除尘器主要有高温旋风除尘器,旋流式分离器(龙卷风除尘器),多管除尘器以及介质过滤除尘器等。在诸多高温气体净化除尘工艺技术中,介质过滤净化除尘技术因其最大程度地利用了气体显热和有用能源,同时简化了工艺过程,节省了设备投资以及避免了湿法除尘所带来的二次水污染等而具有显著的优势。高温气体介质过滤除尘技术的核心是高温过滤材料,由于其在高温、高腐蚀性气体中工作,因此对过滤材料具有很高的要求,必须满足过滤特性、使用寿命、价格等多方面的要求。工业除尘过滤材料的主要功能是捕集高温含尘气体中的颗粒。其过滤机制主要有惯性碰撞、拦截和扩散效应3种,3种机理的主要区别是由含尘颗粒粒径的大小不同所致。按微粒被捕集的方式可将过滤方式分为表面过滤、深层过滤和滤饼过滤。目前常用的有金属多孔材料和陶瓷多孔材料。1多孔金属材料多孔金属材料金属过滤材料具有优异的耐温性和力学性能,在常温下金属材料的强度是陶瓷材料的10倍,即使在700℃高温其强度仍数倍于陶瓷材料。金属材料良好的导热性和韧性使其具有优异的抗热震性能,并且适于连续的反向脉冲清洗,再生性好,使用寿命长。金属材料还具有很好的加工性和焊接性能。这些优异性能使得金属过滤材料在高温气体除尘应用中具有很好的适应性和优越性。金属材料良好的塑性使其可以拉拔成金属细丝或纤维,进而编织成网或铺制成毡。粉状颗粒材料经烧结可以制成烧结金属粉末和金属膜。金属多孔过滤材料按结构形式分,主要有烧结金属丝网、金属纤维毡、烧结金属粉末和金属膜等。烧结金属丝网采用多层金属编织丝网为原料,通过特殊的叠层设计、复合压制和真空(或保护气氛)烧结等工艺制备而成。在发达国家,其制作工艺已相当成熟,如日本的NipponSeison公司就是以生产多层网为主的过滤器公司。此外,德国、美国、英国也能批量生产。它在洁净煤发电技术的高温除尘领域具有很好的应用前景。金属纤维毡是一种将金属熔化后,通过真空喷丝制成的金属织物。它兼具金属耐高温和织物高精度的特性,经过结构优化后,能够有效滤除细微颗粒。从20世纪70年代开始,比利时BEK2AERT公司开始了大批量生产不锈钢纤维毡,产品质量达到了世界先进水平。近年来,我国西北有色金属研究院在金属纤维毡的研制及产业化开发方面也取得了突破性的进展。这种材料在化工、化纤、冶金等领域具有广泛的应用,如在天然气集输过程中,它可代替某些过滤介质。烧结金属粉末是依靠熔融金属雾化制粉后压制成形和烧结而得。烧结金属粉末可制成各种复杂形状,并且有较高的过滤精度。新近开发出的Fe3Al烧结金属粉末过滤材料,是一种廉价的带有战略意义的材料,具有突出的抗高温氧化和耐硫腐蚀性能。在煤的洁净燃烧联合循环发电工艺技术中具有重要应用前景,它具有非常高的过滤精度。金属烧结丝网、金属纤维毡和烧结金属粉末作为金属多孔材料的不同结构形式,各自有着不同的优点。金属丝网具有很高的整体强度和刚性,空隙分布均匀,再生性好,过滤元件寿命长。烧结纤维毡有很高的空隙率,因此透气性好,并具有很高的过滤精度。烧结金属粉末可制成各种复杂形状,并且有较高的过滤精度。而同为金属多孔材料,多孔金属膜因其过滤面积大、过滤效率高、压力损失低、密封性能好等优点逐渐受到青睐,它因可以达到很高的过滤精度,耗材少而倍受关注,成为取代金属丝网、毡、烧结粉末等材料的新的多孔金属过滤材料。多孔膜在烧结时,以颗粒表面质点的扩散来进行传质。烧结推动力是粉状颗粒的表面能大于多晶烧结体的晶界能。经烧结后,晶界能取代表面能,这就是多孔金属膜机械强度大、耐高压的原因。目前用于高温除尘的多孔金属膜的制备方法主要有悬浮粒子烧结法,相分离沥滤法等。多孔金属膜有以下优点。(1)机械强度高,耐压性能好(耐压高达7MPa),因此膜组件不易损坏,可用增大压差的方法来提高渗透率,增大膜的分离能力。(2)具有良好的热传导性和散热能力,因此可减小膜组件的热应力,提高膜的使用寿命,非常适合高温领域的应用。(3)密封性能好,膜材料是具有良好焊接性能的金属材料,因而膜组件易于连接密封。(4)具有很强的应用价值,在过滤过程中,多孔金属膜吸附量大,支撑性好,过滤面积大,可在线清洗,适应范围宽。20世纪90年代出现了不锈钢膜,主要用于液-固、气-固、固-固分离,现在已经商品化。不过,目前市场上涉及金属膜的研究单位和公司已经很多,现在比较成功的金属膜是德国GKN公司的不锈钢膜。2多孔陶瓷材料多孔陶瓷材料尽管金属材料有