汪家勤，經(jīng)文賢，詹俊東，吳振山

(合肥豐德科技股份有限公司 安徽合肥 230051)

近幾十年來，國內(nèi)外對高溫工業(yè)廢氣除塵技術(shù)的研究取得了重大進展，如袋式除塵器的表面覆膜、東南大學(xué)[1]研發(fā)的無電暈電除塵器、發(fā)達國家的部分企業(yè)[2]所研發(fā)的雙層結(jié)構(gòu)覆膜陶瓷過濾器、王耀明和薛友祥等[3- 4]提出的孔梯度陶瓷纖維復(fù)合膜管和復(fù)合過濾膜的概念、Larbot A.和Sibanda A.等[5- 6]分別用不同材質(zhì)的陶瓷膜在高溫工業(yè)廢氣除塵方面進行的研究等，但這些除塵器在使用過程中還存在不少問題，如除塵效率低、廢氣處理量小、過濾阻力大、質(zhì)量重、對細小顆粒物過濾效果差等。

目前，硅微粉因其自身密度小、細度大等特點，普通高溫陶瓷過濾材料在進行除塵時會導(dǎo)致過濾元件堵塞等情況，所以絕大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)依然采用布袋進行除塵。本文主要介紹利用陶瓷纖維制備的耐高溫、低阻力和高過濾精度的高溫除塵材料在冷態(tài)條件下對硅微粉進行過濾的試驗情況。

1 試驗部分

1.1 試驗材料和儀器

過濾元件：通過調(diào)整噴涂量和控制膜層厚度，制備平均凈空過濾阻力分別為107.32 Pa/(m·min)和285.82 Pa/(m·min)、長度為2 600 m、直徑為125 mm的2組LP高溫過濾管。

過濾對象：D50=1.290 μm的硅微粉。

試驗儀器：北京聚道合盛的LD- 5型粉塵濃度檢測儀；成都精新粉體測試設(shè)備有限公司的JL- 1178型干法粉塵粒度檢測儀。

1.2 試驗方法

將每組3根LP高溫過濾管懸掛在冷態(tài)試驗裝置內(nèi)部并對其結(jié)合處進行密封處理；待設(shè)備正常運行時，先每次取部分硅微粉置于風(fēng)機(滿負(fù)荷工作)入口處，通過風(fēng)機的作用，從裝置底部進行揚塵，待吹入過濾裝置中的粉塵質(zhì)量濃度達到5 000 g/m3(標(biāo)態(tài))時停止加料；后期每隔3 h加入500 g硅微粉，每隔2 h對LP高溫過濾管的過濾阻力進行在線檢測，并不定時利用LD- 5型粉塵濃度檢測儀在系統(tǒng)的出風(fēng)口進行粉塵排放濃度的檢測。

2 結(jié)果和討論

2.1 系統(tǒng)阻力的變化

LP高溫過濾管在實際應(yīng)用過程中，無論凈空過濾阻力大小如何，在對粉塵進行過濾時，隨時間的延長，進入過濾系統(tǒng)的部分粉塵逐漸吸附在LP高溫過濾管的表面形成一定厚度的粉塵層，但其入口粉塵濃度相對較小，LP高溫過濾管單位過濾風(fēng)速是逐漸增加直至大體平衡的一個過程。本試驗為了節(jié)省時間，在短時間內(nèi)使粉塵質(zhì)量濃度達到5 000 g/m3(標(biāo)態(tài))，在風(fēng)機滿負(fù)荷工作的情況下，粉塵迅速吸附在LP高溫過濾管的表面形成粉塵層，因此在系統(tǒng)過濾開始的短時間內(nèi)，LP高溫過濾管過濾阻力上升的速度較快。

2組LP高溫過濾管對硅微粉進行過濾時，系統(tǒng)冷態(tài)阻力變化趨勢如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)冷態(tài)阻力變化趨勢

由圖1可以看出：系統(tǒng)阻力都是從凈空阻力狀態(tài)在短時間內(nèi)大幅上升，且隨著過濾時間的延長，系統(tǒng)過濾阻力先緩慢上升，然后逐漸趨于平穩(wěn)；凈空過濾阻力分別為107.32 Pa/(m·min)和285.82 Pa/(m·min)的LP高溫過濾管，經(jīng)過30 d的運行后，過濾阻力分別在1 000 Pa/(m·min)和1 500 Pa/(m·min)上下波動，后者的平衡阻力比前者高。

2.2 系統(tǒng)粉塵排放濃度

在試驗中，待試驗系統(tǒng)阻力相對穩(wěn)定時對排放后氣體進行PM2.5和TSP濃度值的測定。在本試驗中，通過計算使系統(tǒng)內(nèi)粉塵質(zhì)量濃度在短時間內(nèi)達到5 000 g/m3(標(biāo)態(tài))，在后期的過濾過程中每隔3 h加入500 g硅微粉，利用LD- 5型粉塵濃度檢測儀同時在系統(tǒng)的出風(fēng)口進行PM2.5和TSP濃度值的檢測，測定結(jié)果如圖2和圖3所示。

圖2 PM2.5排放濃度測定結(jié)果

圖3 TSP排放濃度測定結(jié)果

由圖2和圖3可知：針對2組凈空阻力不同的LP高溫過濾管，對D50=1.290 μm的硅微粉進行過濾時，PM2.5排放質(zhì)量濃度<200 μg/m3(標(biāo)態(tài))，TSP排放質(zhì)量濃度<400 μg/m3(標(biāo)態(tài))；凈

空阻力大的一組LP高溫過濾管，其TSP排放濃度稍低；針對PM2.5的過濾，2組LP高溫過濾管受到表面膜層孔徑大小的限制，PM2.5排放濃度差異較小。

3 結(jié)語

(1) LP高溫過濾管對D50=1.290 μm的硅微粉進行冷態(tài)過濾除塵試驗時，系統(tǒng)的過濾阻力分別穩(wěn)定在1 000 Pa/(m·min)和1 500 Pa/(m·min)左右。

(2) 在相同的條件下，在系統(tǒng)阻力穩(wěn)定后，凈空阻力大的LP高溫過濾管的過濾阻力相對較大。

(3) 采用LP高溫過濾管對D50=1.290 μm的硅微粉進行冷態(tài)過濾除塵試驗時，系統(tǒng)TSP排放質(zhì)量濃度<400 μg/m3(標(biāo)態(tài))，PM2.5排放質(zhì)量

濃度<200 μg/m3(標(biāo)態(tài))，說明其冷態(tài)過濾精度很高。

[1] 楊亞平.一種新穎的高溫除塵技術(shù)[J].燃氣輪機技術(shù)，2002(2)：28- 31.

[2] 姬忠禮.高溫陶瓷過濾元件的研究進展[J].化工裝備技術(shù)，2000(3)：1- 6.

[3] 王耀明.高溫?zé)煔鈨艋每滋荻忍沾衫w維膜的設(shè)計、制備及特性[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2007.

[4] 薛友祥.陶瓷纖維復(fù)合微濾膜制備及性能表征[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2002.

[5] LARBOT A, PROUZET E, BERTRAND M. Performances of ceramic filters in the air purification[C]∥Abstract Book of 7th International Conference on Inorganic Membranes，2002.

[6] SIBANDA V, GREENWOOD R W, SEVILLE J P K. Particle separation from gases using cross- flow filtration[J]. Power Technology，2001(1- 2)：193- 202.