國(guó)外高溫工業(yè)過濾除塵技術(shù)研究現(xiàn)狀
美國(guó)高溫氣體陶瓷凈化除塵技術(shù)的研究起步較早，其主要的代表技術(shù)有陶瓷過濾技術(shù)、顆粒床過濾技術(shù)和錯(cuò)流過濾技術(shù)等。
全美從事陶瓷除塵技術(shù)的機(jī)構(gòu)很多，其中Westinghouse（西屋）是最典型的一個(gè)。其陶瓷管高溫氣體過濾技術(shù)較為成熟，具有以下特點(diǎn)：
（1）整套系統(tǒng)具備相當(dāng)高的除塵效率，且壓力損失始終保持穩(wěn)定；
（2）塵密封、金屬結(jié)構(gòu)及脈沖反沖管具備良好操作特性；
（3）陶瓷管的整體強(qiáng)度高；
（4）系統(tǒng)可靠性好，這主要表現(xiàn)在系統(tǒng)操作范圍寬且不形成灰餅等。
美國(guó)西屋公司陶瓷管的研制內(nèi)容包括3 個(gè)方面：材料的選擇，配方的選擇，加工工藝的選擇。單一原料制得的過濾器抵抗微裂紋蔓延和熱疲勞能力很差，這會(huì)導(dǎo)致整個(gè)過濾器失去作用。近些年人們研究發(fā)現(xiàn)在陶瓷管制備原材料中加入一種連續(xù)性的陶瓷纖維化合物將能明顯改善陶瓷管的性能，如SiC 纖維、NB-SiC 纖維、硅酸鋁、多鋁紅柱石等。
德國(guó)Schumacher 公司、美國(guó)西屋公司、日本的AsahiGlass 公司等[10]已開發(fā)出燭狀陶瓷過濾器，除塵效率均達(dá)99%以上。燭狀陶瓷過濾器適用于高溫（260~1093℃）、高壓（1.0~3.0MPa）條件下塵粒去除。當(dāng)輸入載荷達(dá)0.5%時(shí)，輸出塵粒粒度小于0.5μm，濃度低于5×10-6，滿足高溫高壓煤（煙）氣凈化要求。英國(guó)Grimethorpe 電廠測(cè)試了燭狀陶瓷過濾器特性。因?yàn)闊釠_擊和材料在高溫下疲勞破壞，燭狀陶瓷過濾器極易在支撐頭處損壞。脈沖噴射清洗時(shí)，會(huì)引起補(bǔ)丁式堵塞，影響過濾特性，并極易引起支撐環(huán)斷裂、扭曲、錯(cuò)位。交叉流式過濾器，極易在角部斷裂，并在過濾體中形成縱向裂縫。因?yàn)闊釕?yīng)力和其它應(yīng)力集中，會(huì)引起材料破壞，故應(yīng)改進(jìn)其材質(zhì)、安裝結(jié)構(gòu)和密封效果。
美國(guó)西屋公司開發(fā)的交叉流式過濾器可在650~900℃，1.0~3.0MPa 條件下運(yùn)行，在加利福尼亞Montebello 的Texaco 氣化爐上做了示范試驗(yàn)并經(jīng)過了8000h 的測(cè)試。
膜式陶瓷過濾器公司在蜂房式多通道堇青石基礎(chǔ)上,于表面覆蓋一層極薄陶瓷膜（小于50μm）制造成了膜式陶瓷過濾器。蜂房式過濾器一般由多鋁紅柱石或堇青石制成，斷面采用蜂房結(jié)構(gòu)，集塵效率高達(dá)99%，可適用的氣體溫度達(dá)400℃，5000h 后壓降4kPa。
日本旭硝子株式會(huì)社開發(fā)研制的高溫廢氣處理用陶瓷過濾器為圓管狀多孔堇青石（LOTEC-M）ACTF 型陶瓷管過濾器，孔徑為40～60μm，高度方向孔徑無梯度，通孔率為16%～22%，抗彎強(qiáng)度為15～18MPa，耐熱性優(yōu)良，可處理高達(dá)1000℃的高溫含塵煙氣，幾乎能100%地過濾直徑大于孔徑的1/20 以上的粉塵。為使過濾器能連續(xù)運(yùn)行，采用反洗的方式進(jìn)行定期清灰，即通過安裝在各清潔室出口的噴射器，將高壓反洗氣流短時(shí)間吹入清潔室內(nèi)，一般在0.2~0.3s 內(nèi)即可完成，并可聯(lián)機(jī)反洗，其收塵效率達(dá)99.999％。芬蘭Ahlstrow 公司和美國(guó)Babcock&Wilcox公司等鍋爐制造廠都引進(jìn)了ACTF 技術(shù)。
旭硝子株式會(huì)社還開發(fā)了APT 型顆粒捕集器。該捕集器的過濾器主要材質(zhì)為堇青石。堇青石是以電熔法制造的堇青石玻璃經(jīng)結(jié)晶化處理而制得的。將堇青石制成具有一排貫穿孔的平板，并在一邊預(yù)留一定間隔的狹縫（用于凈化氣體的排出），然后將一定數(shù)量（根據(jù)處理廢氣量確定）的平板疊層而制成過濾器部件，整體呈盒狀。其常用規(guī)格為：高140mm×寬103mm×長(zhǎng)200mm，體積2.9L，重量1.8kg，貫通孔形狀3mm×5mm（橢圓形），貫通孔數(shù)量17×37，過濾面積0.9m2。一般采用高壓空氣（0.6~0.8MPa）脈
沖氣流進(jìn)行反吹，將顆粒堆積層吹落，反吹時(shí)間為0.2~0.5s。APT 裝置在1000h 的運(yùn)行考核中，顆粒捕集率在96％以上，壓力損失保持在9~11kPa。
俄羅斯S.V.Entin 等進(jìn)行了耐火材料生產(chǎn)中除塵工藝的研究，并設(shè)計(jì)出一套實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置采用的是盤狀多孔不銹鋼過濾板對(duì)含塵氣體進(jìn)行過濾。除塵過程中，含塵氣體通過進(jìn)氣管進(jìn)入過濾器的除塵室，粉塵粒子沉積到過濾體的外表面，處理后的氣體穿過過濾體進(jìn)入凈氣室，最終由出氣管排出。采用U 形管壓力計(jì)測(cè)定過濾阻力，通過過濾器的氣體體積由壓縮空氣測(cè)量試管和MMN 微型壓力計(jì)控制，過濾效果由過濾器內(nèi)外氣體的含塵濃度對(duì)比進(jìn)行評(píng)價(jià)。該裝置適用于建筑材料、食品、化工、冶金以及核
電等行業(yè)。
俄羅斯B.L.Krasnyi 等深入研究多孔陶瓷過濾元件后認(rèn)為：利用多孔陶瓷作為過濾元件具有很多優(yōu)點(diǎn)，如高的使用溫度和高的耐熱性、耐腐蝕、抗振性，能同時(shí)除去粉塵及氮氧化物等。但該種陶瓷必須利用特殊工藝進(jìn)行生產(chǎn)，以便控制其孔徑和孔徑分布。這種多孔陶瓷根據(jù)拓?fù)鋵W(xué)規(guī)律可以分為兩類，即有組織性和無組織性微觀結(jié)構(gòu)材料。無組織性微觀結(jié)構(gòu)的陶瓷由粉末和纖維或兩者混合而成。由粉末制得的多孔陶瓷開孔率為20%~45％，孔徑為5~400μm。而由纖維制得的多孔陶瓷其開孔率為30%~90％，孔徑為5~200μm。有組織性微觀結(jié)構(gòu)的多孔陶瓷包括網(wǎng)狀、細(xì)胞狀、蜂窩狀等結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)由預(yù)置系統(tǒng)決定。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的材料由紡織或編織機(jī)制得的陶瓷纖維所制成，其開孔率為20%~80％，孔徑約20~200μm；但是由于其高溫下使用壽命短，用壓縮空氣噴吹清灰再生后易破壞，所以未能得到廣泛應(yīng)用。由陶瓷片充填細(xì)胞狀泡沫多孔脈石制得的細(xì)胞滲透陶瓷材料其開孔率為75%~95％，孔徑為200~500μm；而采用特制鋼模擠壓可塑性陶瓷粉末或其與纖維質(zhì)混合物所制得的細(xì)胞滲透材料，其生坯干燥焙燒后開孔率為50%~80％，方形開孔尺寸約800~7000μm。B.L.Krasnyi 等最終研制出FKI-45 除塵器，屬袋式除塵器。裝置中采用盤狀多孔滲透陶瓷制造管狀過濾器件，直徑為60~62mm，厚度約8~23mm，可以耐1000℃高溫。
日本Iwanaga.A 等設(shè)計(jì)出一種垂直除塵器，其上部和下部分別是含塵氣體入口和集灰斗，中間是過濾區(qū)域。過濾部分由多孔陶瓷過濾圓筒組成。凈氣室與過濾圓筒處于同一位置，并被分成兩部分。多孔陶瓷過濾圓筒的上方為空氣噴嘴，這種裝置適用于燃油、煉鐵、陶瓷以及化工等行業(yè)。
日本Imada.K.等在廢氣除塵移動(dòng)床材料的研究中，用作移動(dòng)床的材料為顆粒直徑~10mm、氣孔率20%~60％的多孔粒徑材料。該移動(dòng)床材料已被應(yīng)用于煉鋼、煉鐵焦炭爐的廢氣除塵。
英國(guó)太棉公司（TENMAT）研制的太棉高溫氣體過濾器是專門為超過袋式除塵器、電除塵器等傳統(tǒng)除塵器所承受的工作溫度而開發(fā)的一種硬式表面過濾器。太棉可長(zhǎng)期應(yīng)用于1200℃的高溫?zé)煔庀到y(tǒng)，最高可耐1600℃，使用過程中遇火不燃燒，具有超強(qiáng)的耐酸堿性能，使用壽命長(zhǎng)達(dá)10 年以上，而袋式除塵器一般一年多就需更換。同時(shí)，太棉除塵器能過濾小于1μm 的塵粒，過濾效率更達(dá)99.99％以上。所以，由于太棉過濾器濾料好、設(shè)備簡(jiǎn)單、壽命長(zhǎng)、不用維護(hù)等優(yōu)勢(shì)，使得除塵總費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于袋式除塵設(shè)備。
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