一种中空纤维膜高粉尘气体净化装置，用聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝集束、膜组件头与一个金属笼组成高粉尘气体过滤单元，将多个这种单元组成高粉尘过滤阵列。将这个阵列安装在高粉尘气体风道中，利用膜丝表面的微孔对粉尘进行过滤，可以将含尘量高达50—100g/m³的高粉尘气体处理为含尘量1—50ug/m³的纯净气体，达到理想排放。无尘气体风道中装有反吹装置，可以保持膜丝的通气能力。
A high dust gas purifying device for hollow fiber membrane
A high dust gas purifying device for hollow fiber membrane is made up of a polytetrafluoroethylene hollow fiber membrane membrane bundle, a membrane component head and a metal cage to form a high dust gas filter unit, and a plurality of such units are made up of a high dust filter array. This array is installed in a high dust air duct and filters the dust on the surface of the membrane. The high dust gas with a dust content of 50 to 100g/m can be treated as pure gas containing 1 to 50ug/m dust. The dustless gas duct is equipped with a reverse blow device, which can maintain the ventilation capacity of the membrane.
【技术实现步骤摘要】
一种中空纤维膜高粉尘气体净化装置所属领域粉尘过滤器，主要用于含高粉尘气体排放场所和设施中的粉尘过滤，特别是用于发电、水泥、炼焦、垃圾焚烧、冶炼、锅炉等高粉尘气体排放行业的除尘。技术背景以锅炉等设备烟气除尘技术为例，经历了水膜除尘、布袋除尘到静电除尘的过程，现在又有回到布袋除尘器，新的趋势是布袋+静电除尘。自2004年1月1日起，国家已经对烟尘及SO2的排放提出更加严格的要求。烟尘最高允许排放质量浓度为50mg/m3。从2005年11月1日起，北京市已运行的火电厂锅炉到时烟尘排放质量浓度仅允许30mg/m3。原有的四电场静电除尘器改为五电场、六电场也很难满足上述要求。与此同时，SO2的排放标准也相应提高。为减少SO2排放，许多电厂将燃用低硫煤或采取相应的脱硫设施，从而导致静电除尘器的除尘效率下降，尤其对于煤中高硅、铝含量的电厂，采用静电除尘器处理的烟尘排放质量浓度已远远达不到环保要求，于是业界开始将静电除尘器改造为布袋除尘器。近年来，随着滤布材料制造技术的发展，袋式除尘器在滤布的强度、耐高温、耐腐、耐磨等方面都有很大的提高。布袋除尘器的烟尘排放质量浓度可以控制在15～50mg/m³，已经广泛应用于电厂、矿山、冶金、化工、水泥、制药、食品等行业，作为环境净化及产品回收设备。最新的进展是电、袋混合技术，综合静电和除尘袋两种技术的优点，形成新的工作模式，有望将排放降低到5--10mg/m³以下。但是，社会对此的期望值很高，理想的排放标准是10ug/m³，距离这个目标还很遥远。现有的布袋除尘法已经达到了其处理能力的上限，想要大幅度提高过滤效率已经很困难了。布袋+静电技术的出现虽然可以提高整体过滤效率，但是由于静电发生器工作时产生高浓度臭氧，具有强氧化作用，普通化纤制成的布袋都难以持久承受，很快风化。应对这两个问题的出路在于寻找过滤效率更高、风阻更小、抗氧化能力更强的材料。之后改进是在针刺毡、编织滤料的表面再复合一层PTFE平板膜，这层薄膜相当于起到了“一次粉尘层”的作用，物料交换是在膜表面进行的，使用之初就能进行有效的过滤，透过去的粉尘大幅下降。同时由于PTFE薄膜的不粘性、摩擦系数小，粉饼会自动脱落，确保了设备阻力长期稳定，因此充分发挥了袋式除尘器优越性，成为更有效、风阻更低的过滤材料。通常这种滤材的运行阻力在1000Pa左右。但是，PTFE平板膜必须有支撑材料才能工作。支撑材料本身的过滤性能不如PTFE平板膜；和支撑材料复合时，粘接面必然阻挡了很多微孔，使得整体孔隙率降低。另外，PTFE平板膜的厚度极小，只相当于一维的“孔板”，没有纵深网络结构，为了保证过滤效率，微孔径只能做的很小。这两个因素导致了复合材料的风阻增加。针对这些问题，有必要提出一种更加廉价、可靠、过滤性能优良、容尘量更大、风阻更低的解决方案，解决上述困难的一个途径是：直接采用中空纤维膜，特别是PTFE中空纤维膜。PTFE中空纤维膜使用纯聚四氟乙烯材料，通过挤压、拉伸成型，一般制成直径1—3mm的细管状，膜微孔为细长孔，一般宽度为0.1um—0.3um,长度为1---5um。中空纤维膜表面的性能与平板膜相仿，但是中空纤维膜是立体的，整个壁厚都是网状结构，构成了更加绵密的拦截纵深，大幅度降低了风阻。中空纤维膜本身就具有相当可观的机械强度，不需要其他材料作为支撑，也就避免了在与其他材料复合的过程中产生孔隙率的损失。在同样的体积下，比表面积是普通除尘袋的3---10倍，之就意味着风速可以降低3—10倍，对延长空气在膜表面穿过的时间，对提高过滤效率有非常重要的意义。特别是在半干法脱硫中，滤袋表面的粉尘层含有未反应完全的脱硫剂，相当于一个“固定床”的作用。若滤袋表面粉尘层厚度2.0mm，过滤风速为1m/min，则含尘气流通过粉尘层的时间为1.2s，显著延长了脱硫反应的时间。如果风速进一步降低，脱硫反应时间会延长到6秒---12秒，就可能实现充分反应。中空纤维膜本身的柔软性，表面的不粘性和拒水、拒油性使得粉饼难以持久附着，很容易通过风吹和抖动自行脱落，极大增加了材料的容尘量和可持续工作时间。基于这些原因，有理由相信聚四氟乙烯中空纤维膜是一种非常有潜力的新材料，完全可能在治理高粉尘污染方面有所作为。既然如此，为什么市场上没有这样的产品，也没有这方面的专利和报道，中空纤维膜出现于19世纪，兴盛于20世纪80年代。普通的塑料都无法承受150度左右的高温，没有足够的机械强度，足够低的风阻，足够大的容尘量，都不可能用在烟气处理这样严酷的环境中。直到上世纪90年代，聚四氟乙烯中空纤维膜出现，郭玉海等人第一份制备专利出现在2012年。然而，直到目前，能够批量生产聚四氟乙烯中空纤维膜的厂家极少，也只有用于水处理的型号，其一致性、成品率、造价等经济技术指标都很不理想。直到最近，也没有专门用于空气处理的专用膜丝产品问世。此前的PTFE中空纤维膜都是用来做水处理或气液分离的，从2014年之后，有郭绍华的专利，提出来用聚四氟乙烯中空纤维膜作为空气除尘的应用，但是其采用的膜丝也都是直接沿用了水处理膜丝，并没有专用于空气粉尘处理的膜丝和相应的参数。用于水和空气处理的膜丝是两种参数相差极大的产品，制造工艺上也有很大差别。只有当这种材料能走出实验室，可以实现大规模、低成本、稳定可靠生产时，用于大型电厂等等高污染行业烟气处理才成为可能。由于这些原因，基于中空纤维膜特别是基于聚四氟乙烯中空纤维膜的烟气粉尘处理的技术还是一片空白，查不到任何资料。最近，本专利技术人与所在的广东风和公司研制成功了制备高粉尘气体净化专用聚四氟乙烯中空纤维膜的全套装备和工艺流程，生产出了令人满意的高粉尘气体净化专用聚四氟乙烯中空纤维膜产品。经过大量实验，发现其应用于高粉尘处理，有望取代现行的除尘布袋，成为新的高粉尘过滤材料。不仅如此，由于聚四氟乙烯是纯的材料，可以100%回收，还可以避免大量现有退役除尘袋无法回收造成的严重二次污染问题。基于高粉尘气体净化专用聚四氟乙烯中空纤维膜的研制成功，可在降低风阻的同时，将高粉尘气体净化处理指标由5-30mg/m³大幅度提高3000倍，达到10—100ug/m³甚至1—10ug/m³，显示了极大地应用前景。需要解决的问题是设计恰当的结构和方案，将这种聚四氟乙烯中空纤维膜新材料安装运用在高粉尘气体的过滤处理的具体位置上。
技术实现思路
为解决高温、含高浓度腐蚀性气体的高粉尘排放的粉尘处理净化问题，解决聚四氟乙烯中空纤维膜在高粉尘气体净化处理方面的应用方式问题，本专利技术提出了中空纤维膜高粉尘气体净化装置，其特征在于：聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝集束，与膜组件头组成膜组件；所述膜组件安装在一个金属笼内；所述聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝集束与所述金属笼一同构成高粉尘过滤单元；多个所述高粉尘过滤单元组成高粉尘过滤阵列；多个所述高粉尘过滤阵列安装在高粉尘气体风道中；所述聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝表面直接与所述高粉尘气体风道中的高粉尘气体接触；通过所述聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝过滤后的无尘气体通过所述膜组件头进入无尘气体风道。进一步的，所述聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝，其材料为聚四氟乙烯（PTFE），其膜丝的直径为3mm---30mm，其壁厚为0.2—3mm，其长度为200mm---10000mm，由所述四本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中空纤维膜高粉尘气体净化装置，其特征在于：将聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝集束，用膜组件头组成膜组件，所述膜组件安装在一个金属笼内，所述聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝集束与所述金属笼一同构成高粉尘过滤单元，多个所述高粉尘过滤单元组成高粉尘过滤阵列，多个所述高粉尘过滤阵列安装在高粉尘气体风道中，所述聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝表面直接与所述高粉尘气体风道中的高粉尘气体接触，通过所述聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝过滤后的无尘气体通过所述膜组件头进入无尘气体风道。
【技术特征摘要】
1.一种中空纤维膜高粉尘气体净化装置，其特征在于：将聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝集束，用膜组件头组成膜组件，所述膜组件安装在一个金属笼内，所述聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝集束与所述金属笼一同构成高粉尘过滤单元，多个所述高粉尘过滤单元组成高粉尘过滤阵列，多个所述高粉尘过滤阵列安装在高粉尘气体风道中，所述聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝表面直接与所述高粉尘气体风道中的高粉尘气体接触，通过所述聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝过滤后的无尘气体通过所述膜组件头进入无尘气体风道。2.根据权利要求1所述的一种中空纤维膜高粉尘气体净化装置，其特征在于：所述聚四氟乙烯中空纤维膜膜丝，其材料为聚四氟乙烯（PTFE），其膜丝的直径为3mm---30mm，其壁厚为0.2—3mm，其长度为200mm---10000mm，由所述四氟乙烯中空纤维膜组成的膜组件，其膜丝数量为20—1000根。3.根据权利要求2所述的一种中空纤维膜膜高粉尘气体净化装置，其特征在于：所述聚四氟乙烯中空纤维膜是一种高粉尘空气净化专用聚四氟乙...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭绍华，
申请(专利权)人：郭绍华，
类型：发明
国别省市：广东,44
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