[發明專利]非對稱膜FeAl金屬間化合物多孔材料過濾元件及應用

有效

• 申請號: 200910301577.5
• 申請日: 2009-04-15
• 公開（公告）號: CN101524609A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 高麟;賀躍輝;徐進輝;汪濤
• 申請（專利權）人: 成都易態科技有限公司
• 主分類號: B01D39/02
• 分類號: B01D39/02;C21C5/40;C21B7/22;C10K1/02
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所
• 代理人: 武森濤

技術領域

本發明屬于無機多孔材料領域，特別涉及非對稱膜FeAl金屬間化合物多孔材料過濾元件及其應用。

背景技術

高溫氣體通常是指溫度在250℃以上的工業氣體，如冶金、鋼鐵廠高爐或轉爐氣體余熱回收利用、煤化工、燃煤鍋爐、火力發電、工業爐窯、含硫礦物的煅燒、焚燒等工業過程中產生的高溫氣體。工業高溫氣體不僅具有溫度高(一般150℃～1400℃)和含塵的特點，往往還含有大量腐蝕性物質和危險性物質(如CO、H₂、CH₄等)。因此，高溫氣體除塵凈化裝置必須具有耐高溫、耐熱震、耐壓力波動、耐氧化、耐硫化、耐氯化、防爆炸、防泄漏、精密分離、壽命長等特性。

目前高溫氣體除塵凈化方法通常有兩種：一種是降溫后用布袋過濾材料凈化，另一種是高溫狀態下直接用抗高溫過濾材料凈化，如陶瓷過濾材料或金屬過濾材料。第一種方式存在的問題是：需要先將高溫氣體進行冷卻，這需要相應的氣體冷卻設備或水資源的使用，能源消耗大。并且，氣體冷卻后，大部分熱能源已經消耗浪費，如再回收利用，價值將大大降低。第二種方式可減少凈化前冷卻氣體的設備投資和運行費用；通過熱能和有價值副產品的回收利用能增加總運行效率；減少用于降溫的稀釋氣流凈化；減少對產生的廢水的再處理；可避免結露引起的設備腐蝕；減少維護費和延長設備使用壽命；簡化工藝流程；減少投0資、安裝和占地面積。

目前用于高溫氣體干式除塵凈化的材料主要為陶瓷過濾材料，或單質金屬多孔材料。陶瓷過濾材料中，非對稱膜陶瓷材料因過濾精度高，易反吹等性能優勢，其應用優于勻稱結構陶瓷材料；單質多孔金屬材料(如Ni、不銹鋼等)耐腐蝕性能差，耐硫化性能差、耐高溫氧化性能差，不能適用于腐蝕性氣體的服役環境。為此，腐蝕性高溫氣體凈化主要采用陶瓷過濾材料，但是，陶瓷多孔材料最大的缺點是易碎、易斷、易裂、不可焊接、抗熱震性差，運行過程中時常發生斷裂現象，造成生產中斷，運行成本高。到目前為止，我國還沒有開發出用于高溫氣體除塵凈化的過濾器，主要是受制于耐高溫、耐腐蝕的高性能多孔材料的落后生產技術。

各類高溫氣體氣固分離領域面臨的問題：

(1)有色金屬冶煉中高溫尾氣的除塵凈化

目前，我國有色金屬冶煉廠主要采用對高溫氣體預冷卻，再使用布袋除塵器進行固氣分離，從而達到凈化氣體并回收有價粉塵的目的。大多數企業選擇了將尾氣進行凈化處理后，利用其中SO₂生產硫酸。其主要工藝流程是：回轉窯產生的含硫氣體→旋風除塵器→預冷器→布袋除塵器→后續處理。首先，將從回轉窯產出的高溫含硫氣體經過旋風除塵器，進行初步除塵；再進入預冷器對高溫氣體進行冷卻處理；然后，采用布袋除塵器對冷卻后的含硫氣體進行固氣分離，大量的粉塵在這一階段被排除，隨后進入后續處理階段。由于受布袋過濾精度的限制，此時，氣體中的粉塵含量仍然較高，難以滿足后續加工工藝的要求時，進一步采用水洗除塵工藝。

現有布袋過濾工藝具有如下缺點：

a、投資增加。由于需要先降溫后才除塵，因此增加了預冷器設備投資和占地面積。

b、文氏管除塵消耗大量水資源，同時產生大量廢水，后續處理十分困難。

c、有價金屬回收效果差。布袋過濾精度差，不能攔截含硫氣體中的細微粉塵，這樣一方面流失了細微粉塵中的大量有價資源，不利于對含硫氣體中有價資源的回收利用；另一方面，由于單獨的布袋過濾不能滿足后續加工工藝對含硫氣體的質量要求，影響后續產品質量，因此，必須輔以后續除塵工藝，即文氏除塵器和電除塵器等除塵手段進行進一步凈化，由此消耗大量水資源，還帶來了大量廢水的處理問題以及對含硫氣體的后續干燥問題，并導致了除塵凈化工序的復雜化，降低了生產效率，提高了生產成本。

d、布袋除塵器分離效果不穩定，其過濾精度隨運行時間的衰減幅度較大。布袋使用壽命短，約3～6個月即需更換，運行成本較大。

(2)鋼鐵冶煉過程中高爐煤氣和轉爐煤氣的回收利用

高爐煤氣為煉鐵過程中產生的副產品，主要成分為：CO，CO₂，N₂、H₂、CH₄等，如不治理回收，既污染環境，又浪費能源。高爐煤氣除塵凈化后，可通過高爐煤氣余壓透平發電裝置(TRT)發電。TRT(Blast?Furnace?Top?Gas?Recovery?Turbine?Unit)是利用高爐爐頂煤氣具有的壓力能及熱能，使煤氣通過透平機做功，將其轉化為機械能，通過機械能發電。