[實用新型]用于高溫氣體過濾的過濾管及其制作裝置

有效

• 申請號: 201320085204.0
• 申請日: 2013-02-25
• 公開（公告）號: CN203075782U
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 吳小林;陳鴻海;姬忠禮;楊亮;馮家迪
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B01D46/24
• 分類號: B01D46/24;B01D39/20;C04B41/89
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙燕力

技術領域

本實用新型是關于高溫氣固分離技術，尤其涉及一種用于高溫氣體過濾的過濾管及其制作裝置。

背景技術

在化工、石油、冶金、電力等行業中，常產生高溫含塵氣體；由于不同工藝需要回收能量和達到環保排放標準，都需對這些高溫含塵氣體進行除塵。高溫氣體除塵是高溫條件下直接進行氣固分離，實現氣體凈化的一項技術，它可以最大程度地利用氣體的物理顯熱，化學潛熱和動力能，提高能源利用率，同時簡化工藝過程，節省設備投資。

高溫氣體過濾技術被公認為最具發展潛力的高溫氣固分離技術，通常可除去5μm以上的顆粒，出口含塵濃度小于5mg/Nm³，分離效率達99.9％。能夠滿足后續工藝要求。微孔陶瓷過濾管具有耐高溫、抗酸堿腐蝕、抗熱震性好、過濾精度高等眾多優點，因此，微孔陶瓷過濾管成為高溫氣體過濾器的核心元件。

高溫氣體過濾器的管板將過濾器密封分隔為兩部分，下部分為含塵氣體側，上部分為潔凈氣體側；含塵氣體（或稱為粗合成氣）由過濾器的氣體入口進入到過濾器的含塵氣體側，在氣體推動力的作用下到達各個過濾單元，各個過濾單元內安裝有陶瓷過濾管，如圖6A、圖6B所示，含塵氣體A由過濾管9的外側表面通過過濾材料的微孔進入過濾管內，氣體中的固體顆粒被截留在過濾管的外壁上，形成粉餅層，潔凈的氣體由過濾管的開口端排出進入潔凈氣體側，經氣體出口排出進入后續工藝。隨著過濾操作的進行，過濾管外表面的粉餅層逐漸增厚，導致過濾管的壓降增大，這時需要采用反吹的方式實現過濾管的性能再生，反吹的氣流與過濾的氣流方向相反，反吹氣體B利用瞬態的能量將過濾管外表面的粉餅層剝落，使得過濾管的阻力基本上恢復到初始狀態，從而實現過濾管的性能再生。

如圖6A、圖6B、圖6C、圖6D所示，為現有陶瓷過濾管9的結構示意圖，目前工業應用的陶瓷過濾管9，形狀多為圓筒狀，長度1m～2.5m，一端封閉，另一端開口，開口端設有法蘭；陶瓷過濾管9的管體采用雙層結構，內層為平均孔徑較大的支撐體層91，用來保證過濾管的強度，支撐體層的外徑一般為60mm，支撐體層的厚度為10～15mm，如圖6D所示，支撐體層91的顆粒911粒徑通常為200～350微米，圖6D中912為支撐體層顆粒的氣孔；而在支撐體層91的外表面加上一層平均孔徑較小的過濾膜層92，用來攔截粉塵顆粒物，以實現對粉塵顆粒的表面過濾，過濾膜層92的厚度約為150～200μm，構成過濾膜層的顆粒921的粒徑約為15～30μm，過濾膜層的氣孔922平均孔徑約10～15μm；從圖6D中可以看出，構成支撐體層91的顆粒911的粒徑和氣孔912孔徑都明顯大于過濾膜層92的粒徑。因此，真正起過濾分離作用的是過濾膜層92，過濾膜層92的性能直接影響陶瓷過濾管9的過濾性能。

但是，上述現有的陶瓷過濾管至少存在以下問題：

(1)過濾膜層的壓降高，過濾膜層厚度和氣孔率沿過濾管表面分布不均勻。

過濾管的壓降過高會增大過濾器的運行能耗。過濾管的自身的壓降包括兩部分：支撐體層的壓降和過濾膜層的壓降。過濾膜層的厚度、氣孔孔徑和氣孔率都會影響過濾膜層壓降。由于過濾膜層需要實現對細小顆粒的攔截，所以過濾膜層的氣孔率和氣孔孔徑小，氣流通過時過流阻力大，壓降高。

支撐體層的平均孔徑和顆粒粒徑遠遠大于過濾膜層的平均孔徑和顆粒粒徑，現有技術在支撐體層外表面制備過濾膜層時，部分過濾膜層的顆粒會進入支撐體層的孔隙中，使得過濾膜層的實際厚度(從進入支撐體層孔隙的過濾膜層底面算起到過濾膜層外表面)大于其名義厚度(支撐體層表面到過濾膜層外表面的厚度)，進入支撐體層孔隙內的這部分過濾膜層顆粒明顯增加了過濾膜層的厚度，也就增大了過濾膜層的壓降。研究表明，過濾膜層的壓降約占整個過濾管的壓降的40-45%。

對現有技術中的過濾膜層的微觀結構進行分析，發現過濾膜層的氣孔率沿過濾管的表面分布不均勻，過濾膜層表面粗糙度高。陶瓷過濾管在使用過程中，過濾膜層表面的粉塵是無法在反吹過程中全部被清除掉的，總會有薄薄的一部分殘留在過濾管的外表面，這層殘留的粉塵層為殘余粉塵層。當過濾膜層表面光滑且氣孔率均勻時，粉塵層與過濾膜層表面的粘結力相對較小，粉塵層在反吹過程中容易被清除掉，如果過濾膜層表面粗糙、氣孔率不均勻，將不利于反吹清灰。現有技術在制備過濾膜層的時候，通常采用將支撐體層浸沒在料漿中的浸涂方式，或者用噴槍把過濾膜層的料漿噴涂在支撐體層外表面的方式來實現過濾膜層的制備，這兩種方式造成的過濾膜層的厚度和氣孔率不均勻是顯而易見的。

(2)過濾膜層的抗熱震性能不佳，過濾膜層容易破損和剝落。