周萬(wàn)畝 ，孫 寧，趙 森 ，蔣曉東

(1.合肥豐德科技公司 ， 安徽 合肥 230051；2.中鹽安徽紅四方公司 安徽 合肥 230023)

高精度過(guò)濾陶瓷管除塵器在焦亞硫酸鈉生產(chǎn)中的應(yīng)用

周萬(wàn)畝1，孫 寧1，趙 森1，蔣曉東2

(1.合肥豐德科技公司 ， 安徽 合肥 230051；2.中鹽安徽紅四方公司 安徽 合肥 230023)

在焦亞硫酸鈉生產(chǎn)工藝中，用傳統(tǒng)袋除塵器難以將SO2原料氣體中雜質(zhì)過(guò)濾干凈，嚴(yán)重影響產(chǎn)品純度。利用陶瓷管除塵器可實(shí)現(xiàn)高精度過(guò)濾，從而大大提高產(chǎn)品的純度和市場(chǎng)價(jià)值。

焦亞硫酸鈉生產(chǎn) ； 高精度過(guò)濾 ； 陶瓷管除塵器

1 焦亞硫酸鈉生產(chǎn)工藝中存在的問(wèn)題

在中鹽安徽紅四方公司焦亞硫酸鈉生產(chǎn)中，首先要制備SO2原料氣體，硫精砂在沸騰爐內(nèi)煅燒，含SO2原料爐氣先后經(jīng)過(guò)多級(jí)旋風(fēng)除塵、四級(jí)電除塵、水洗塔、電除霧器后進(jìn)入增壓風(fēng)機(jī)，出增壓風(fēng)機(jī)后的SO2氣體再經(jīng)過(guò)溫度調(diào)節(jié)進(jìn)入傳統(tǒng)袋除塵過(guò)濾去除升華硫和其他雜質(zhì)后通入反應(yīng)器，最終生成焦亞硫酸鈉結(jié)晶。在過(guò)濾除塵環(huán)節(jié)，由于含SO2氣體夾帶的雜質(zhì)粒徑非常小，傳統(tǒng)袋除塵很難將雜質(zhì)處理干凈，嚴(yán)重影響下游產(chǎn)品純度。因此，市場(chǎng)需要一種能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)袋除塵器，且過(guò)濾精度更高、技術(shù)更先進(jìn)的除塵過(guò)濾設(shè)備。

2 陶瓷濾管及陶瓷管除塵器介紹

該陶瓷濾管由豐德公司自主研發(fā)，具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)(見圖1發(fā)明專利)。由多元無(wú)機(jī)復(fù)合材料(主要原料為Al2O3纖維)經(jīng)高溫?zé)贫桑善窞V管由內(nèi)部支撐骨架和表層過(guò)濾膜組成，是一種具有低阻、耐高溫、高精度過(guò)濾、耐酸堿腐蝕的高性能多孔濾料。其當(dāng)前主要產(chǎn)品規(guī)格見表1：

表1 陶瓷濾管產(chǎn)品主要規(guī)格

該陶瓷濾管產(chǎn)品規(guī)格受磨具限制，暫時(shí)生產(chǎn)以上兩種規(guī)格，后期根據(jù)市場(chǎng)調(diào)整。陶瓷管除塵器就是利用該陶瓷濾管(外形見圖2)作為過(guò)濾元件代替?zhèn)鹘y(tǒng)濾袋，其設(shè)備結(jié)構(gòu)形式以及外觀與常規(guī)布袋除塵器類似，清灰原理也相同，只是在清灰周期、用氣量等參數(shù)上根據(jù)工況作適當(dāng)調(diào)整。

圖1 陶瓷濾管發(fā)明專利

圖2 陶瓷濾管外形照片

3 陶瓷管除塵器優(yōu)良特性

該新型陶瓷管除塵器徹底顛覆了傳統(tǒng)的布袋除塵器所采用的過(guò)濾材質(zhì)，具備以下特性：

3.1 高精度過(guò)濾、超低排放

濾管外表采用無(wú)機(jī)膜作為氣固分離層，過(guò)濾粉體顆粒直徑可由過(guò)濾膜孔徑進(jìn)行控制；為減少穿過(guò)濾膜的過(guò)細(xì)粉體顆粒殘留在支撐體內(nèi)造成濾管堵塞增加阻力，支撐體由多層組成，從外到內(nèi)孔徑由小到大，形成梯度孔結(jié)構(gòu)，同時(shí)層與層之間無(wú)過(guò)渡界面，結(jié)合充分，不受熱膨脹或外力作用形成應(yīng)力集中，具有較好的抗熱震性能；圖3為濾管支撐體和濾膜SEM圖片，圖4為濾管濾膜和截面照片。根據(jù)不同的粉體過(guò)濾要求可以配置相應(yīng)的濾膜，并且濾孔中位徑可以做到小于1μm，因此該濾管具有較高的過(guò)濾精度，粉塵排放濃度可以達(dá)到<1mg/Nm3。

圖3 支撐體和濾膜結(jié)構(gòu)SEM圖

圖4 濾膜和截面照片

3.2 耐高溫運(yùn)行

該陶瓷濾管由無(wú)機(jī)復(fù)合材料經(jīng)高溫?zé)贫?，與常規(guī)濾料相比能適應(yīng)更高溫度。主要原料是Al2O3纖維，在0～750℃之間的熱膨脹系數(shù)小于1.7×10-6℃-1，支撐體采用一定長(zhǎng)徑比的纖維相互交錯(cuò)搭接而形成的多孔體，并且孔隙率較高，受熱時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力因材料的孔隙而停止擴(kuò)展，材料在受熱時(shí)因線膨脹系數(shù)小而不會(huì)發(fā)生斷裂，使材料在熱沖擊下不致破壞濾管多孔結(jié)構(gòu)及膜結(jié)構(gòu)。其正常運(yùn)行溫度可到450～500℃，短時(shí)運(yùn)行溫度可達(dá)550℃。這種耐高溫特性也就決定了其更廣泛的適用性，能有效解決常見的高溫?zé)?、高溫?zé)嶙冃蔚入y題。

3.3 低阻力運(yùn)行、高風(fēng)速過(guò)濾

該陶瓷濾管為表層膜過(guò)濾形式，采用非對(duì)稱梯度孔結(jié)構(gòu)，濾管空隙率高達(dá)75%，可顯著降低過(guò)濾阻力，目前已投產(chǎn)的幾個(gè)項(xiàng)目?jī)艨兆枇?< 150 Pa(過(guò)濾風(fēng)速在2.0m/min左右)，運(yùn)行時(shí)過(guò)濾壓力降小于常規(guī)布袋，在同等風(fēng)速的條件下阻力更低。經(jīng)大量試驗(yàn)并結(jié)合已投運(yùn)案例，該陶瓷濾管除塵器凈空過(guò)濾風(fēng)速可達(dá)2m/min以上，甚至更高。負(fù)載時(shí)，同等阻力下比傳統(tǒng)纖維濾料過(guò)濾風(fēng)速高出數(shù)倍。因而采用該濾管的模塊化除塵器，可適應(yīng)大風(fēng)量含塵氣體的除塵要求。

3.4 長(zhǎng)使用壽命、可回收

該陶瓷濾管具有良好的耐酸堿性和抗氧化性。管子本身是剛性體，具有良好耐磨性，材料的抗折強(qiáng)度達(dá)到8.5～10MPa，可很好應(yīng)對(duì)各類粗細(xì)粉塵沖擊。獨(dú)特的空隙結(jié)構(gòu)有效防止過(guò)濾孔堵塞，延長(zhǎng)濾管使用壽命。經(jīng)試驗(yàn)，在各種復(fù)雜工況下該陶瓷管過(guò)濾元件的耐溫、耐腐蝕、耐磨等特性均較常規(guī)濾袋要好，因此具備更長(zhǎng)使用壽命。濾管破損后，材料可回收再利用，如表面清洗后重新制備成新濾管骨架，或作為工業(yè)干燥劑、催化劑骨架、化工填料等。

4 陶瓷管除塵器在焦亞硫酸鈉生產(chǎn)中的應(yīng)用

該陶瓷管除塵器目前已成功應(yīng)用在中鹽安徽紅四方公司的焦亞硫酸鈉生產(chǎn)中，其主要設(shè)備型號(hào)和參數(shù)見表2：

表2 陶瓷管除塵器主要設(shè)計(jì)參數(shù)

該陶瓷管除塵器(見圖5)已投運(yùn)近一年，經(jīng)2016年2月25日現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)：入口濃度：>10 mg/m3；氣體溫度：78℃；出口排放濃度：最高141μg/m3，平均為130μg/m3，通過(guò)對(duì)收集下來(lái)的粉塵進(jìn)行粒徑分析(見圖6)，粒徑位于2.5μm以下占80%左右，正是靜電除塵或水除塵技術(shù)過(guò)濾后的殘余粉塵，真正實(shí)現(xiàn)了高精度過(guò)濾。目前該設(shè)備運(yùn)行良好，該公司正準(zhǔn)備進(jìn)行另一生產(chǎn)線的除塵改造。

圖5 焦亞硫酸鈉生產(chǎn)用陶瓷管除塵器

圖6 粉塵粒度體積分布圖

5 小結(jié)

新型陶瓷管除塵器改變了焦亞硫酸鈉傳統(tǒng)生產(chǎn)中使用袋除塵的工藝，極大提高了最終產(chǎn)品的純度和市場(chǎng)值，其高精度過(guò)濾特性決定了在化工行業(yè)類似精細(xì)化工場(chǎng)合擁有廣闊的應(yīng)用空間，其耐高溫、低阻力、壽命長(zhǎng)等特性更是比傳統(tǒng)袋除塵器應(yīng)用更廣泛。陶瓷管除塵器不僅適用工業(yè)除塵場(chǎng)合，也非常適用在各種需要對(duì)氣體中粉塵、固體顆粒進(jìn)行高精度過(guò)濾的地方。具有突出的環(huán)境價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，值得大力推廣。

[1] 周 飚, 戴如康. 焦亞硫酸鈉生產(chǎn)工藝的改進(jìn)與提高[J].硫酸工業(yè), 2006 (4): 30-32.

[2] 王耀明, 薛友祥, 孟憲謙, 等. 孔梯度陶瓷纖維復(fù)合膜管的性能研究[J].陶瓷, 2006 (10): 35-38.

[3] 盧 鑫,馬 艷,白 皓, 等. 高溫下粉塵在多孔介質(zhì)中的分布試驗(yàn)研究[J].內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 29(3): 203-206.

[4] 王德富.多孔陶瓷過(guò)濾元件在水泥窯窯頭廢氣處理中的應(yīng)用試驗(yàn)[J].水泥 ，2016(2)：14-17.

(本文文獻(xiàn)格式：周萬(wàn)畝，孫 寧，趙 森.高精度過(guò)濾陶瓷管除塵器在焦亞硫酸鈉生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].山東化工，2016，45(12)：123-125.)

2016-04-19

周萬(wàn)畝(1982—),碩士研究生,注冊(cè)環(huán)保工程師,研究方向：常規(guī)電除塵、袋除塵、電袋復(fù)合除塵、高溫陶瓷管除塵技術(shù)。

X701.2

A

1008-021X(2016)12-0123-03