采用热喷涂制备非对称微孔陶瓷过滤管膜的方法技术

本发明专利技术公开了一种采用热喷涂制备非对称微孔陶瓷过滤管膜的方法。本发明专利技术是将冶金工业高温烟气通过热喷涂制备的非对称微孔陶瓷过滤管膜处理后，达到解决粉尘排放量，降低PM2.5污染的效果。非对称微孔陶瓷过滤管采用三层结构，内层为采用等静压成型工艺制备的微孔陶瓷膜过滤管基体，平均孔径较大，确保过滤管的强度，中间为陶瓷纤维层，是过渡连接层，确保支撑基体和表面膜的良好连接，外层采用热喷涂覆膜，得到一层平均粒径较小的分离膜，陶瓷管表面孔径可达到0.5～2.5μm，以实现固体颗粒的表面过滤。本发明专利技术专利得到的微孔陶瓷膜过滤管具有耐高温高湿、耐酸碱、耐磨损、抗粘结、过滤阻力小、过滤量大、运行成本低、使用寿命长、过滤精度高以及良好的机械性能和稳定性，能够显著降低工业粉尘排放量。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种。本专利技术是将冶金工业高温烟气通过热喷涂制备的非对称微孔陶瓷过滤管膜处理后，达到解决粉尘排放量，降低PM2.5污染的效果。非对称微孔陶瓷过滤管采用三层结构，内层为采用等静压成型工艺制备的微孔陶瓷膜过滤管基体，平均孔径较大，确保过滤管的强度，中间为陶瓷纤维层，是过渡连接层，确保支撑基体和表面膜的良好连接，外层采用热喷涂覆膜，得到一层平均粒径较小的分离膜，陶瓷管表面孔径可达到0.5～2.5μm，以实现固体颗粒的表面过滤。本专利技术专利得到的微孔陶瓷膜过滤管具有耐高温高湿、耐酸碱、耐磨损、抗粘结、过滤阻力小、过滤量大、运行成本低、使用寿命长、过滤精度高以及良好的机械性能和稳定性，能够显著降低工业粉尘排放量。【专利说明】
本专利技术属于钢铁节能减排和工业烟气处理工程领域，涉及一种钢铁生产过程中对烟气粉尘过滤的节能减排技术，提供一种，可以降低冶金行业PM2.5污染。 技术背景 PM2.5污染以及各地区的雾霾现象已成为国内外关注的环保热点。从粉尘产生的行业看，冶金行业的粉尘发生量及其对空气环境的污染不容忽视，尤其是细微粉尘的污染，对人体健康会造成很大的危害。 目前冶金行业采用的高温除尘技术主要有:布袋除尘、电除尘、旋风除尘、湿式除尘。其中袋式除尘器运用最为广泛，适用温度范围为80°C _260°C，除尘效率很高、处理风量大、占地面积小，但是缺点也很明显:袋式除尘器本体阻力大，其纤维材料高温下会烧毁，要求控制烟气的温度在滤袋所能承受的范围内，现在的多数除尘袋不能在高温下工作，很难处理温度高于300°C的气体。静电除尘器的使用也较为广泛，其除尘效率高，阻力小，能耗低，可以在400°C以下的烟气中使用，而且自动化程度高、运行费用低、维护工作量小，但存在着高温高压下电晕现象难以维持、电极寿命短、对烟气成分敏感、制造和安装要求高等难题，短时间内，仍不能进行工业示范。旋风除尘由于其除尘效率不高，仅能除去15 μπι以上的含尘颗粒，出口含尘浓度小于100mg/Nm3。因此，旋风除尘器远不能满足燃气轮机的对粉尘的要求，只能作为预除尘设备。水膜除尘虽然结构简单，金属耗量小，耗水量小。但其高度较大，布置困难，并且在实际运行中发现有带水现象，且大量热量不能回收，因此使用较少。 高温陶瓷过滤技术作为二十一世纪的关键技术已被各国公认为最具发展前途的过滤技术。但是，现在开发出的均质多孔陶瓷和普通陶瓷分离膜在高温气体净化中均面临孔径分布不易控制、过滤速度低、使用寿命较低及抗热震性不高的问题。均质多孔陶瓷显气孔率低，过滤速度无法满足工业过滤烟气要求的速度。普通陶瓷分离膜由于分离膜层可以做得很薄，过滤阻力大幅度降低，但由于分离膜的气孔率一般较低((45% )，其过滤速度虽比同孔径的均质多孔陶瓷大得多，但仍不能满足工业应用的要求，且其抗热震性能最好为900°C，难以满足900°C以上高温气体过滤和抵抗频繁脉冲冷空气反吹带来的急冷急热破坏，因此，需要研制抗热震性能更好、显气孔率高、孔径分布可控、过滤速度更高的高温陶瓷过滤材料。
技术实现思路
本专利技术目标是要解决传统除尘技术的问题和不足，提供一种，采用等静压成型工艺制备微孔陶瓷膜过滤管基体，在基体上创新性覆膜，再经过热喷涂高温处理后，得到新的三层结构复合陶瓷过滤管膜。微孔陶瓷膜过滤管采用三层结构，内层采用等静压成型工艺制备的微孔陶瓷膜过滤管基体，平均孔径较大，确保过滤管的强度，中间为陶瓷纤维层，是过渡连接层，确保支撑基体和表面膜的良好连接，外层采用热喷涂覆膜，得到一层平均粒径较小的分离膜，以实现固体颗粒的表面过滤。这种不对称的孔径成梯度变化的多层结构，就是其与传统的多孔陶瓷的不同之处。形成微孔孔径梯度变化的目的是减少过滤时的压力损失，真正起过滤分离作用的是表面膜层。这种多层的陶瓷功能膜过滤管就把深层过滤变成了表层过滤，在保证过滤精度的前提下，使得过滤阻力显著降低，孔径进一步减小，抗热震性也得到加强。本专利技术专利得到的微孔陶瓷膜过滤管具有耐高温高湿、耐酸碱、耐磨损、抗粘结、过滤阻力小、过滤精度高和良好的机械性能和稳定性，显著降低工业粉尘排放量，减少PM2.5污染。 本专利技术的具体特点为: I)经过热喷涂覆膜后，陶瓷管表面孔径可达到0.5?2.5 μ m，解决粉尘排放量，降低PM2.5污染；2)密度为860?1480kg/m3，气孔率为30?45%，内部平均孔径小于100 μ m，压力损失< 2000Pa (过滤流速为0.8?1.lm/min)，具有良好的孔隙率、孔径大小和分布、优化的膜界面结合；3)抗压强度彡2.5MPa，产品使用寿命彡5年，生产成本和运行成本较低；4)可以完全取代袋式除尘器、静电除尘等传统除尘方式。 【专利附图】【附图说明】 附图为采用热喷涂制备非对称微孔陶瓷过滤管膜工艺流程图。 本专利包括基体1、毛细管力消除系统2、莫来石悬浮液原料3、浸浆池4、干燥器5、烧结炉6、热喷涂系统7、检测系统8、非对称微孔陶瓷过滤管膜9。 主要工艺流程是首先通过等静压成型烧成管状微孔陶瓷过滤基体I。基体I的制作过程是对无机材料，例如碳化硅、氧化铝、氧化锆、稀土等添加剂原料进行预烧结和粉碎成颗粒后过筛，获得不同颗粒等级的骨料，加入造孔剂和黏结剂，经过球磨、干燥过筛、混合后采用等静压成型烧成管状微孔陶瓷过滤基体I。先将基体I进行预处理，通过毛细管力消除系统2消除一部分毛细管力。将莫来石悬浮液原料3置于浸浆池4内搅拌均匀，莫来石悬浮液3主要由粉料、溶剂、分散剂、黏结剂和增塑剂组成。然后把微孔陶瓷过滤基体I浸入浸浆池4内，在毛细管力和黏性力的作用下形成涂层，经过浸浆后，在干燥器5干燥，通过烧结炉6烧结后得到多孔表面膜，再返回浸浆池4，通过反复浸浆，干燥达到所需要的膜厚度后，再采用热喷涂系统7进行高温喷涂。将喷涂后的微孔陶瓷通过扫描电镜等检测系统8进行检测，最终制成非对称微孔陶瓷过滤管膜9。 【具体实施方式】 本专利技术可以2台至15台除尘器并联同时运行，也可以采用多开I备运行。单台微孔陶瓷除尘器包括支架、检修孔上箱体、烟气入口、净气出口、灰斗、灰斗下面的螺旋输送机及排尘阀、排尘阀下面的排灰口等，在上箱体内装有80?800根孔径为0.5?50 μ m的非对称微孔陶瓷过滤管，其长度为500至2000毫米、内径60至300毫米。微孔陶瓷除尘器系统对高温烟气的处理量可达20000m3/h，对粉尘的过滤效率多99%。 1.4台微孔陶瓷除尘器的系统并联运行，在上箱体内装有500根孔径为0.5?50 μ m的非对称微孔陶瓷过滤管，其长度为1200毫米、内径240毫米。通入高温烟气流量为800m3/h，烟气压力为2.0ΜΡ，测得粉尘除尘效率为99.3%。 2.8台以上微孔陶瓷除尘器的系统并联运行，在上箱体内装有600根孔径为0.5?50 μ m的非对称微孔陶瓷过滤管，其长度为1500毫米、内径270毫米。通入高温烟气流量为1200m3/h，烟气压力为2.0ΜΡ，测得粉尘除尘效率为99.1%。【权利要求】1.一种，非对称微孔陶瓷过滤管采用三层结构，内层为采用等静压成型工艺制备的微孔陶瓷膜过滤管基体，平均孔径较大，确保过滤管的强度，中间为陶瓷纤维层，是过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用热喷涂制备非对称微孔陶瓷过滤管膜的方法，非对称微孔陶瓷过滤管采用三层结构，内层为采用等静压成型工艺制备的微孔陶瓷膜过滤管基体，平均孔径较大，确保过滤管的强度，中间为陶瓷纤维层，是过渡连接层，确保支撑基体和表面膜的良好连接，外层采用热喷涂覆膜，得到一层平均粒径较小的分离膜，以实现固体颗粒的表面过滤。将非对称微孔陶瓷过滤管组装并联后，用于冶金工业高温烟气处理，达到解决粉尘排放量，降低PM2.5污染的效果。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁章福，陈军伟，徐红艳，吴燕，张利娜，徐秉声，黄乃桥，刘绍辉，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11