用于高温气体过滤的过滤管及其制作装置和制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术为一种用于高温气体过滤的过滤管及其制作装置和制作方法，所述过滤管为圆筒状，其一端封闭，另一端开口，开口端设有法兰；该过滤管的管体从里向外由支撑体层、纳米颗粒过渡层、过滤膜层和纳米涂层构成。该过滤管在支撑体层与过滤膜层之间设有纳米颗粒过渡层，能够减少过滤膜层颗粒向支撑体层渗透，减小过滤膜层实际厚度，使过滤膜层气孔率分布均匀，降低过滤膜层压降及整体过滤器的运行能耗；该纳米颗粒过渡层可提高过滤膜层与支撑体层的结合力，降低反吹过程中高压气体冲击造成的过滤膜层破损和局部剥落的可能性；过滤膜层外表面设置的纳米涂层，可降低过滤膜层表面粗糙度，减少过滤管气孔内粉尘沉积，延长过滤管的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于高温气固分离技术，尤其涉及一种。
技术介绍
在化工、石油、冶金、电力等行业中，常产生高温含尘气体；由于不同工艺需要回收能量和达到环保排放标准，都需对这些高温含尘气体进行除尘。高温气体除尘是高温条件下直接进行气固分离，实现气体净化的一项技术，它可以最大程度地利用气体的物理显热，化学潜热和动力能，提高能源利用率，同时简化工艺过程，节省设备投资。高温气体过滤技术被公认为最具发展潜力的高温气固分离技术，通常可除去5以上的颗粒，出口含尘浓度小于5mg/Nm3，分离效率达99.9%。能够满足后续工艺要求。微孔陶瓷过滤管具有耐高温、抗酸碱腐蚀、抗热震性好、过滤精度高等众多优点，因此，微孔陶瓷过滤管成为高温气体过滤器的核心元件。高温气体过滤器的管板将过滤器密封分隔为两部分，下部分为含尘气体侧，上部分为洁净气体侧；含尘气体(或称为粗合成气)由过滤器的气体入口进入到过滤器的含尘气体侧，在气体推动力的作用下到达各个过滤单元，各个过滤单元内安装有陶瓷过滤管，如图6A、图6B所示，含尘气体A由过滤管9的外侧表面通过过滤材料的微孔进入过滤管内，气体中的固体颗粒被截留在过滤管的外壁上，形成粉饼层，洁净的气体由过滤管的开口端排出进入洁净气体侧，经气体出口排出进入后续工艺。随着过滤操作的进行，过滤管外表面的粉饼层逐渐增厚，导致过滤管的压降增大，这时需要采用反吹的方式实现过滤管的性能再生，反吹的气流与过滤的气流方向相反，反吹气体B利用瞬态的能量将过滤管外表面的粉饼层剥落，使得过滤管的阻力基本上恢复到初始状态，从而实现过滤管的性能再生。如图6A、图6B、图6C、图6D所示，为现有陶瓷过滤管9的结构示意图，目前工业应用的陶瓷过滤管9,形状多为圆筒状,长度Im 2.5m, 一端封闭，另一端开口，开口端设有法兰；陶瓷过滤管9的管体采用双层结构，内层为平均孔径较大的支撑体层91，用来保证过滤管的强度，支撑体层的外径一般为60mm，支撑体层的厚度为10 15mm，如图6D所示，支撑体层91的颗粒911粒径通常为200 350微米，图6D中912为支撑体层颗粒的气孔；而在支撑体层91的外表面加上一层平均孔径较小的过滤膜层92，用来拦截粉尘颗粒物，以实现对粉尘颗粒的表面过滤，过滤膜层92的厚度约为150 200 u m,构成过滤膜层的颗粒921的粒径约为15 30 iim，过滤膜层的气孔922平均孔径约10 15 y m ;从图6D中可以看出，构成支撑体层91的颗粒911的粒径和气孔912孔径都明显大于过滤膜层92的粒径。因此，真正起过滤分离作用的是过滤膜层92，过滤膜层92的性能直接影响陶瓷过滤管9的过滤性能。但是，上述现有的陶瓷过滤管至少存在以下问题:(I)过滤膜层的压降高，过滤膜层厚度和气孔率沿过滤管表面分布不均匀。过滤管的压降过高会增大过滤器的运行能耗。过滤管的自身的压降包括两部分:支撑体层的压降和过滤膜层的压降。过滤膜层的厚度、气孔孔径和气孔率都会影响过滤膜层压降。由于过滤膜层需要实现对细小颗粒的拦截，所以过滤膜层的气孔率和气孔孔径小，气流通过时过流阻力大，压降高。支撑体层的平均孔径和颗粒粒径远远大于过滤膜层的平均孔径和颗粒粒径，现有技术在支撑体层外表面制备过滤膜层时，部分过滤膜层的颗粒会进入支撑体层的孔隙中，使得过滤膜层的实际厚度(从进入支撑体层孔隙的过滤膜层底面算起到过滤膜层外表面)大于其名义厚度(支撑体层表面到过滤膜层外表面的厚度)，进入支撑体层孔隙内的这部分过滤膜层颗粒明显增加了过滤膜层的厚度，也就增大了过滤膜层的压降。研究表明，过滤膜层的压降约占整个过滤管的压降的40-45%。对现有技术中的过滤膜层的微观结构进行分析，发现过滤膜层的气孔率沿过滤管的表面分布不均匀，过滤膜层表面粗糙度高。陶瓷过滤管在使用过程中，过滤膜层表面的粉尘是无法在反吹过程中全部被清除掉的，总会有薄薄的一部分残留在过滤管的外表面，这层残留的粉尘层为残余粉尘层。当过滤膜层表面光滑且气孔率均匀时，粉尘层与过滤膜层表面的粘结力相对较小，粉尘层在反吹过程中容易被清除掉，如果过滤膜层表面粗糙、气孔率不均匀，将不利于反吹清灰。现有技术在制备过滤膜层的时候，通常采用将支撑体层浸没在料浆中的浸涂方式，或者用喷枪把过滤膜层的料浆喷涂在支撑体层外表面的方式来实现过滤膜层的制备，这两种方式造成的过滤膜层的厚度和气孔率不均匀是显而易见的。(2)过滤膜层的抗热震性能不佳，过滤膜层容易破损和剥落。在多孔陶瓷支撑体层上涂覆过滤膜层，要求涂膜料浆能够均匀固化到支撑体层表面，并以物理和化学的方式与支撑体层表面牢固地结合在一起。由于陶瓷过滤管在高温高压的工况下操作，在反吹清灰时，需要承受压力很高的反吹气体的气流冲击，实际运行过程中，频繁的反吹操作往往造成过滤膜层的破损，甚至局部从过滤管的支撑体层表面剥落。因此，如何增加过滤膜层与支撑体层之间的结合力，增大过滤膜层的耐热冲击能力，是亟需解决的问题。(3)陶瓷过滤管的残余压降上升速率快，过滤管过早失效。残余压降是指每次反吹后过滤管的压降，S卩:过滤管自身的压降和残留在外表面粉尘层的压降总和。由于含尘工艺气体中含有大量小于过滤膜层微孔孔径的粉尘颗粒(例如:1 Pm的粉尘)，那么这些细小的粉尘颗粒会在过滤的过程中，容易进入过滤膜层的膜孔，沉积在过滤管的过滤膜层和支撑体层内，由于过滤管内部的多孔通道为不规则的迷宫型，所以容易造成过滤管的微孔的堵塞，反吹操作时也不能将微孔中的粉尘颗粒物吹出，导致过滤管残余压降不断增加，当残余压降增加到一定程度时，过滤管的阻力已经很大，气孔率也大大降低，不能满足继续使用要求，最终导致过滤管失效。研究表明，颗粒在过滤膜层和支撑体层中的沉积是导致残余压降不断增加的主要原因。过滤膜层的气孔孔径越小，其过滤精度越高，一定程度上能够减小粉尘颗粒在过滤管内部的沉积，但是气孔孔径太小，就会导致过滤膜层的压降大，这种矛盾的关系也是困扰行业的难题，往往不可兼顾。由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种，以克服现有技术的缺陷
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，能够减少过滤膜层气孔和支撑体层内的粉尘沉积，使过滤管操作过程中残余压降稳定，有利于延长过滤管的使用寿命。本专利技术的另一目的在于提供一种，制备的过滤管的过滤膜层的气孔率分布均匀，过滤膜层压降低，可降低整个过滤管的运打能耗；本专利技术的再一目的在于提供一种，能够减少过滤膜层与支撑体层接触位置的过滤膜层的颗粒向支撑体层深处的渗透；改善过滤膜层的表面粗糙的状况；增强过滤膜层的抗热震性能，使得过滤膜层与支撑体层之间的结合更加牢固，减少反吹过程中高压气体冲击造成的过滤膜层破损和局部剥落的可能性。本专利技术的目的是这样实现的，一种用于高温气体过滤的过滤管，所述过滤管为圆筒状，其一端封闭，另一端开口，开口端设有法兰；所述过滤管的管体从里向外由支撑体层、纳米颗粒过渡层、过滤膜层和纳米涂层构成。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述支撑体层是由碳化硅材料构成的；所述纳米颗粒过渡层中的纳米颗粒包括有纳米碳化硅粉料，所述纳米颗粒均匀喷涂并粘覆在支撑体层的外表面构成所述纳米颗粒过渡层；所述过滤膜层是由莫来石材料构成的，所述过滤膜层喷涂在纳米颗粒过渡层的外表面，所述过滤膜层的厚度为80 100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高温气体过滤的过滤管，所述过滤管为圆筒状，其一端封闭，另一端开口，开口端设有法兰；其特征在于：所述过滤管的管体从里向外由支撑体层、纳米颗粒过渡层、过滤膜层和纳米涂层构成。

【技术特征摘要】
1.一种用于高温气体过滤的过滤管，所述过滤管为圆筒状，其一端封闭，另一端开口，开口端设有法兰；其特征在于:所述过滤管的管体从里向外由支撑体层、纳米颗粒过渡层、过滤膜层和纳米涂层构成。2.如权利要求1所述的用于高温气体过滤的过滤管，其特征在于:所述支撑体层是由碳化硅材料构成的；所述纳米颗粒过渡层中的纳米颗粒包括有纳米碳化硅粉料，所述纳米颗粒均匀喷涂并粘覆在支撑体层的外表面构成所述纳米颗粒过渡层；所述过滤膜层是由莫来石材料构成的，所述过滤膜层喷涂在纳米颗粒过渡层的外表面，所述过滤膜层的厚度为80 IOOiim ;所述纳米涂层是由纳米莫来石粉料构成,所述纳米莫来石粉料均勻喷涂并粘覆在过滤膜层的外表面构成所述纳米涂层。3.如权利要求2所述的用于高温气体过滤的过滤管，其特征在于:在所述支撑体层与纳米颗粒过渡层之间喷涂有第一胶合层；在所述过滤膜层与纳米涂层之间喷涂有第二胶合层。4.如权利要求2所述的用于高温气体过滤的过滤管，其特征在于:所述支撑体层的碳化娃材料由粒径为200 400 u m的碳化娃颗粒构成。5.如权利要求2所述的用于高温气体过滤的过滤管，其特征在于:所述纳米颗粒过渡层中纳米碳化硅粉料的平均粒径为300 350nm。6.如权利要求2所述的用于高温气体过滤的过滤管，其特征在于:所述过滤膜层的莫来石材料由平均粒径为15 y m的莫来石颗粒构成。7.如权利要求2所述的用于高温气体过滤的过滤管，其特征在于:所述纳米涂层的纳米莫来石粉料平均粒径为20 30nm。8.一种用于制作如权利要求1 7任一项过滤管的制作装置，其特征在于:所述制作装置包括一圆筒形密封腔体，该圆筒形密封腔体中横向设有分隔板，所述分隔板将圆筒形密封腔体分隔为上腔体和 下腔体；所述分隔板上设有透孔，所述透孔中转动地设置一个能悬挂过滤管的法兰的环形支撑座；所述环形支撑座上方固定设有一个压设于过滤管的法兰的环形压盘；所述上腔体的筒壁设有排气口，排气口连接于一引风机；所述下腔体的筒壁上沿圆周切向方向均布有第一进口、第二进口和第三进口 ；所述圆筒形密封腔体下部设有一端与过滤管封闭端固定连接的支撑轴，所述支撑轴的另一端与电机连接。9.如权利要求8所述的过滤管的制作装置，其特征在于:所述排气口通过一流量控制阀连接于所述引风机；所述第一进口连接于第一阀门；所述第二进口中设有气溶胶喷管，所述气溶胶喷管通过第二阀门连接于气溶胶发生器；所述第三进口中设有雾化喷嘴，所述雾化喷嘴通过第三阀门连接于一增压设备。10.如权利要求8所述的过滤管的制作装置，其特征在于:所述环形支撑座与分隔板的透孔之间设有密封轴承。11.如权利要求8所述的过滤管的制作装置，其特征在于:所述上腔体与下腔体之间设有差压变送器。12.如权利要求8所述的过滤管的制作装置，其特征在于:所述圆筒形密封腔体底部设有储料斗，储料斗底端设有排料阀门。13.一种利用权利要求8 12任一项制作装置制作所述过滤管的制作方法，所述制作方法至少包括以下步骤:步骤一:制备陶瓷过滤管的支撑体层； 步骤二:将陶瓷过滤管的支撑体层安装在所述制作装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小林，陈鸿海，姬忠礼，杨亮，冯家迪，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：