[01779088]一种铁铝合金制成的螺旋状高效低阻滤芯

1、课题背景 现代工业生产过程中不可避免地会产生大量粉尘及有毒、有害气体。近年来雾霾、酸雨等问题愈演愈烈,严重威胁人类健康,因此减轻区域大气细颗粒物污染,降低城市空气二氧化硫浓度成为环境保护的当务之急。 近年来,过滤技术已成为烟气净化的主导技术。与常规的降温净化技术相比,高温烟气（220℃以上的工业烟气）净化技术具有设备投资少、工作效率高、能耗低、环保相容性好等突出优点。通常该除尘器所使用的无机多孔材料包括金属材料和陶瓷材料两大类,其中多孔陶瓷过滤材料由于具有优良的耐高温、耐腐蚀等性能,因而广泛应用于燃煤锅炉、煤气化发电系统、石油催化裂解装置及金属冶炼等的高温烟气净化设备中。然而多孔陶瓷固有的高脆性、低抗热振能力,使其在使用过程中因热应力而导致损坏,给生产带来巨大隐患。不锈钢多孔材料因高温力学性能不良及抗高温氧化、硫化能力低等缺陷,也不能胜任高温烟气的净化工作。 金属间化合物具有许多特殊的物理、化学和力学性能。其中,Fe-Al金属间化合物多孔材料是继陶瓷和金属多孔材料之后的又一新型无机多孔材料,Fe-Al金属间化合物具有高温比强度和优异的高温抗氧化、抗硫化、抗熔融盐及抗渗碳的性能,最高耐腐蚀温度可达1200℃。此外,Fe-Al还具有优良的抗催化热化、耐磨损以及较好的可加工性能,符合现代工业中对于高温滤材的要求,具有可制备形状复杂工件以及孔结构可控等优势。弥补了陶瓷多孔材料的本征脆性和不易组装连接以及金属多孔材料高温抗氧化和抗腐蚀性能差,制备成本昂贵且制备工艺污染环境等不足,是一种具有广阔应用前景的功能材料,可广泛应用于过滤分离净化、提纯、隔音、隔热以及催化等领域。因此,开发应用高温烟气过滤的新型高性能Fe-Al合金多孔过滤材料用于除尘设备中具有十分重要的意义。 2、技术原理 Fe-Al滤芯除尘器结构由滤芯本体、金属格网以及脉冲反吹等装置组成。滤芯采用Fe-Al多孔滤芯,滤芯孔径则依据烟气中粉尘的粒度进行匹配。通过调整Fe-Al滤芯制备过程中的参数（如粉末配比、粉末粒度、压制压力、表面修饰等）可制备出在一定范围内孔径可控的Fe-Al多孔滤芯。除尘器工作时含尘气体由箱体侧部进入,烟气粉尘通过惯性碰撞、筛滤等综合作用沉积在滤材表面,粒度大的集聚在外层壁面,粒度小的通过大孔径依次进入里层壁面,经过层层综合作用,粒度达到排放标准的烟气进入中心排烟管道排出。当滤管阻力达到规定值时采用高压脉冲气体反吹方式清除滤芯本体表面粉尘。净化后的气体进入下道工序。 一种铁铝合金制成的螺旋状高效低阻滤芯的滤芯本体为圆柱状螺旋式结构,该螺旋式滤芯本体孔径沿中轴线呈等差数列分布。所述等差数列分布是指孔径从内到外依次为dm1、dm2、dm3、…、dmn,并且它们是以dmn为首项,D为公差的等差数列,即dm1＝dmn+（n-1）D,其中：0.5μm≤dm≤50μm,n为圈数,n为≥1的自然数,dm1是最内层滤料的最大孔径,dmn由外向内依次增大,最内层孔径最大。所述的铁铝合金制成的螺旋状高效低阻滤芯,其特征在于,依据工况的不同,设置不同的滤芯圈数n,圈数控制在2≤n≤5圈之内。 3、技术创造性与先进性 （1）由于本发明螺旋状滤芯所采用滤料的孔径由外向内依次增大,外层滤料可以将较大烟粒阻挡,防止其进入内层,改善其过滤效果。因此,本发明除尘效果明显优于目前市场使用的多级净化除尘系统,且除尘效率高,工作稳定; （2）本发明采用Fe-Al滤芯过滤器净化高温烟气能够简化处理过程,减少设备投资、运行费用和占地面积; （3）本发明消除了布袋过滤器由于炉温波动而引发的烧毁隐患减少湿式过滤环节用水以及相关废水处理的环节;避免在降低温度过程中出现的低凝点物质的凝结（如结露）,以及由此引发的污染或设备腐蚀;减少了维护费用和延长了设备使用寿命。 4、技术成熟度 一种铁铝合金制成的螺旋状高效低阻滤芯,属于除尘器的滤芯设计领域。具体涉及Fe-Al金属间化合物多孔滤料的制备、滤料最大孔径变化及滤芯螺旋状结构与除尘效率的关系,完成在不同场合要求下除尘器滤芯的最优化设计方案。 5、应用情况 该滤芯由铁铝合金滤料制成,并弯曲成螺旋状,滤芯本体由金属格网支撑。滤芯主要由滤芯本体、排风管、脉冲反吹联动装置、顶盖和阀门等装置组成,滤芯本体为圆柱状螺旋式结构,螺旋式滤芯本体孔径从内到外呈等差数列减小。在实际运行中,烟气经滤芯逐层过滤后,大部分粉尘被阻留在滤芯外面,净化后的气体进入里层滤芯逐层过滤,最终再通过排烟管排入下道工序。解决了目前市场上除尘器除尘效率低、抗高温、抗硫化性能弱的核心问题。