用于高溫氣體過濾的過濾管及其制作裝置和制作方法制造方法及圖紙

本發明專利技術為一種用于高溫氣體過濾的過濾管及其制作裝置和制作方法，所述過濾管為圓筒狀，其一端封閉，另一端開口，開口端設有法蘭；該過濾管的管體從里向外由支撐體層、納米顆粒過渡層、過濾膜層和納米涂層構成。該過濾管在支撐體層與過濾膜層之間設有納米顆粒過渡層，能夠減少過濾膜層顆粒向支撐體層滲透，減小過濾膜層實際厚度，使過濾膜層氣孔率分布均勻，降低過濾膜層壓降及整體過濾器的運行能耗；該納米顆粒過渡層可提高過濾膜層與支撐體層的結合力，降低反吹過程中高壓氣體沖擊造成的過濾膜層破損和局部剝落的可能性；過濾膜層外表面設置的納米涂層，可降低過濾膜層表面粗糙度，減少過濾管氣孔內粉塵沉積，延長過濾管的使用壽命。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術是關于高溫氣固分離技術，尤其涉及一種。
技術介紹
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5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Im 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150 200 u m,構成過濾膜層的顆粒921的粒徑約為15 30 iim，過濾膜層的氣孔922平均孔徑約10 15 y m ;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:(I)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。在多孔陶瓷支撐體層上涂覆過濾膜層，要求涂膜料漿能夠均勻固化到支撐體層表面，并以物理和化學的方式與支撐體層表面牢固地結合在一起。由于陶瓷過濾管在高溫高壓的工況下操作，在反吹清灰時，需要承受壓力很高的反吹氣體的氣流沖擊，實際運行過程中，頻繁的反吹操作往往造成過濾膜層的破損，甚至局部從過濾管的支撐體層表面剝落。因此，如何增加過濾膜層與支撐體層之間的結合力，增大過濾膜層的耐熱沖擊能力，是亟需解決的問題。(3)陶瓷過濾管的殘余壓降上升速率快，過濾管過早失效。殘余壓降是指每次反吹后過濾管的壓降，S卩:過濾管自身的壓降和殘留在外表面粉塵層的壓降總和。由于含塵工藝氣體中含有大量小于過濾膜層微孔孔徑的粉塵顆粒(例如:1 Pm的粉塵)，那么這些細小的粉塵顆粒會在過濾的過程中，容易進入過濾膜層的膜孔，沉積在過濾管的過濾膜層和支撐體層內，由于過濾管內部的多孔通道為不規則的迷宮型，所以容易造成過濾管的微孔的堵塞，反吹操作時也不能將微孔中的粉塵顆粒物吹出，導致過濾管殘余壓降不斷增加，當殘余壓降增加到一定程度時，過濾管的阻力已經很大，氣孔率也大大降低，不能滿足繼續使用要求，最終導致過濾管失效。研究表明，顆粒在過濾膜層和支撐體層中的沉積是導致殘余壓降不斷增加的主要原因。過濾膜層的氣孔孔徑越小，其過濾精度越高，一定程度上能夠減小粉塵顆粒在過濾管內部的沉積，但是氣孔孔徑太小，就會導致過濾膜層的壓降大，這種矛盾的關系也是困擾行業的難題，往往不可兼顧。由此，本專利技術人憑借多年從事相關行業的經驗與實踐，提出一種，以克服現有技術的缺陷
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種，能夠減少過濾膜層氣孔和支撐體層內的粉塵沉積，使過濾管操作過程中殘余壓降穩定，有利于延長過濾管的使用壽命。本專利技術的另一目的在于提供一種，制備的過濾管的過濾膜層的氣孔率分布均勻，過濾膜層壓降低，可降低整個過濾管的運打能耗；本專利技術的再一目的在于提供一種，能夠減少過濾膜層與支撐體層接觸位置的過濾膜層的顆粒向支撐體層深處的滲透；改善過濾膜層的表面粗糙的狀況；增強過濾膜層的抗熱震性能，使得過濾膜層與支撐體層之間的結合更加牢固，減少反吹過程中高壓氣體沖擊造成的過濾膜層破損和局部剝落的可能性。本專利技術的目的是這樣實現的，一種用于高溫氣體過濾的過濾管，所述過濾管為圓筒狀，其一端封閉，另一端開口，開口端設有法蘭；所述過濾管的管體從里向外由支撐體層、納米顆粒過渡層、過濾膜層和納米涂層構成。在本專利技術的一較佳實施方式中，所述支撐體層是由碳化硅材料構成的；所述納米顆粒過渡層中的納米顆粒包括有納米碳化硅粉料，所述納米顆粒均勻噴涂并粘覆在支撐體層的外表面構成所述納米顆粒過渡層；所述過濾膜層是由莫來石材料構成的，所述過濾膜層噴涂在納米顆粒過渡層的外表面，所述過濾膜層的厚度為80 100本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于高溫氣體過濾的過濾管，所述過濾管為圓筒狀，其一端封閉，另一端開口，開口端設有法蘭；其特征在于：所述過濾管的管體從里向外由支撐體層、納米顆粒過渡層、過濾膜層和納米涂層構成。

【技術特征摘要】
1.一種用于高溫氣體過濾的過濾管，所述過濾管為圓筒狀，其一端封閉，另一端開口，開口端設有法蘭；其特征在于:所述過濾管的管體從里向外由支撐體層、納米顆粒過渡層、過濾膜層和納米涂層構成。2.如權利要求1所述的用于高溫氣體過濾的過濾管，其特征在于:所述支撐體層是由碳化硅材料構成的；所述納米顆粒過渡層中的納米顆粒包括有納米碳化硅粉料，所述納米顆粒均勻噴涂并粘覆在支撐體層的外表面構成所述納米顆粒過渡層；所述過濾膜層是由莫來石材料構成的，所述過濾膜層噴涂在納米顆粒過渡層的外表面，所述過濾膜層的厚度為80 IOOiim ;所述納米涂層是由納米莫來石粉料構成,所述納米莫來石粉料均勻噴涂并粘覆在過濾膜層的外表面構成所述納米涂層。3.如權利要求2所述的用于高溫氣體過濾的過濾管，其特征在于:在所述支撐體層與納米顆粒過渡層之間噴涂有第一膠合層；在所述過濾膜層與納米涂層之間噴涂有第二膠合層。4.如權利要求2所述的用于高溫氣體過濾的過濾管，其特征在于:所述支撐體層的碳化娃材料由粒徑為200 400 u m的碳化娃顆粒構成。5.如權利要求2所述的用于高溫氣體過濾的過濾管，其特征在于:所述納米顆粒過渡層中納米碳化硅粉料的平均粒徑為300 350nm。6.如權利要求2所述的用于高溫氣體過濾的過濾管，其特征在于:所述過濾膜層的莫來石材料由平均粒徑為15 y m的莫來石顆粒構成。7.如權利要求2所述的用于高溫氣體過濾的過濾管，其特征在于:所述納米涂層的納米莫來石粉料平均粒徑為20 30nm。8.一種用于制作如權利要求1 7任一項過濾管的制作裝置，其特征在于:所述制作裝置包括一圓筒形密封腔體，該圓筒形密封腔體中橫向設有分隔板，所述分隔板將圓筒形密封腔體分隔為上腔體和 下腔體；所述分隔板上設有透孔，所述透孔中轉動地設置一個能懸掛過濾管的法蘭的環形支撐座；所述環形支撐座上方固定設有一個壓設于過濾管的法蘭的環形壓盤；所述上腔體的筒壁設有排氣口，排氣口連接于一引風機；所述下腔體的筒壁上沿圓周切向方向均布有第一進口、第二進口和第三進口 ；所述圓筒形密封腔體下部設有一端與過濾管封閉端固定連接的支撐軸，所述支撐軸的另一端與電機連接。9.如權利要求8所述的過濾管的制作裝置，其特征在于:所述排氣口通過一流量控制閥連接于所述引風機；所述第一進口連接于第一閥門；所述第二進口中設有氣溶膠噴管，所述氣溶膠噴管通過第二閥門連接于氣溶膠發生器；所述第三進口中設有霧化噴嘴，所述霧化噴嘴通過第三閥門連接于一增壓設備。10.如權利要求8所述的過濾管的制作裝置，其特征在于:所述環形支撐座與分隔板的透孔之間設有密封軸承。11.如權利要求8所述的過濾管的制作裝置，其特征在于:所述上腔體與下腔體之間設有差壓變送器。12.如權利要求8所述的過濾管的制作裝置，其特征在于:所述圓筒形密封腔體底部設有儲料斗，儲料斗底端設有排料閥門。13.一種利用權利要求8 12任一項制作裝置制作所述過濾管的制作方法，所述制作方法至少包括以下步驟:步驟一:制備陶瓷過濾管的支撐體層； 步驟二:將陶瓷過濾管的支撐體層安裝在所述制作裝置...

【專利技術屬性】
技術研發人員：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，
類型：發明
國別省市：