高精度過濾陶瓷管除塵器在焦亞硫酸鈉生產中的應用

周萬畝 ，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)

高精度過濾陶瓷管除塵器在焦亞硫酸鈉生產中的應用

周萬畝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)

在焦亞硫酸鈉生產工藝中，用傳統袋除塵器難以將SO2原料氣體中雜質過濾干凈，嚴重影響產品純度。利用陶瓷管除塵器可實現高精度過濾，從而大大提高產品的純度和市場價值。

焦亞硫酸鈉生產 ； 高精度過濾 ； 陶瓷管除塵器

1 焦亞硫酸鈉生產工藝中存在的問題

在中鹽安徽紅四方公司焦亞硫酸鈉生產中，首先要制備SO2原料氣體，硫精砂在沸騰爐內煅燒，含SO2原料爐氣先后經過多級旋風除塵、四級電除塵、水洗塔、電除霧器后進入增壓風機，出增壓風機后的SO2氣體再經過溫度調節進入傳統袋除塵過濾去除升華硫和其他雜質后通入反應器，最終生成焦亞硫酸鈉結晶。在過濾除塵環節，由于含SO2氣體夾帶的雜質粒徑非常小，傳統袋除塵很難將雜質處理干凈，嚴重影響下游產品純度。因此，市場需要一種能夠代替傳統袋除塵器，且過濾精度更高、技術更先進的除塵過濾設備。

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，具備完全自主知識產權(見圖1發明專利)。由多元無機復合材料(主要原料為Al2O3纖維)經高溫燒制而成，成品濾管由內部支撐骨架和表層過濾膜組成，是一種具有低阻、耐高溫、高精度過濾、耐酸堿腐蝕的高性能多孔濾料。其當前主要產品規格見表1：

表1 陶瓷濾管產品主要規格

該陶瓷濾管產品規格受磨具限制，暫時生產以上兩種規格，后期根據市場調整。陶瓷管除塵器就是利用該陶瓷濾管(外形見圖2)作為過濾元件代替傳統濾袋，其設備結構形式以及外觀與常規布袋除塵器類似，清灰原理也相同，只是在清灰周期、用氣量等參數上根據工況作適當調整。

圖1 陶瓷濾管發明專利

圖2 陶瓷濾管外形照片

3 陶瓷管除塵器優良特性

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

3.1 高精度過濾、超低排放

濾管外表采用無機膜作為氣固分離層，過濾粉體顆粒直徑可由過濾膜孔徑進行控制；為減少穿過濾膜的過細粉體顆粒殘留在支撐體內造成濾管堵塞增加阻力，支撐體由多層組成，從外到內孔徑由小到大，形成梯度孔結構，同時層與層之間無過渡界面，結合充分，不受熱膨脹或外力作用形成應力集中，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。根據不同的粉體過濾要求可以配置相應的濾膜，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濾精度，粉塵排放濃度可以達到<1mg/Nm3。

圖3 支撐體和濾膜結構SEM圖

圖4 濾膜和截面照片

3.2 耐高溫運行

該陶瓷濾管由無機復合材料經高溫燒制而成，與常規濾料相比能適應更高溫度。主要原料是Al2O3纖維，在0～750℃之間的熱膨脹系數小于1.7×10-6℃-1，支撐體采用一定長徑比的纖維相互交錯搭接而形成的多孔體，并且孔隙率較高，受熱時產生的內應力因材料的孔隙而停止擴展，材料在受熱時因線膨脹系數小而不會發生斷裂，使材料在熱沖擊下不致破壞濾管多孔結構及膜結構。其正常運行溫度可到450～500℃，短時運行溫度可達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燒袋、高溫熱變形等難題。

3.3 低阻力運行、高風速過濾

該陶瓷濾管為表層膜過濾形式，采用非對稱梯度孔結構，濾管空隙率高達75%，可顯著降低過濾阻力，目前已投產的幾個項目凈空阻力 < 150 Pa(過濾風速在2.0m/min左右)，運行時過濾壓力降小于常規布袋，在同等風速的條件下阻力更低。經大量試驗并結合已投運案例，該陶瓷濾管除塵器凈空過濾風速可達2m/min以上，甚至更高。負載時，同等阻力下比傳統纖維濾料過濾風速高出數倍。因而采用該濾管的模塊化除塵器，可適應大風量含塵氣體的除塵要求。

3.4 長使用壽命、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，材料的抗折強度達到8.5～10MPa，可很好應對各類粗細粉塵沖擊。獨特的空隙結構有效防止過濾孔堵塞，延長濾管使用壽命。經試驗，在各種復雜工況下該陶瓷管過濾元件的耐溫、耐腐蝕、耐磨等特性均較常規濾袋要好，因此具備更長使用壽命。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中的應用

該陶瓷管除塵器目前已成功應用在中鹽安徽紅四方公司的焦亞硫酸鈉生產中，其主要設備型號和參數見表2：

表2 陶瓷管除塵器主要設計參數

該陶瓷管除塵器(見圖5)已投運近一年，經2016年2月25日現場監測：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，通過對收集下來的粉塵進行粒徑分析(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過濾后的殘余粉塵，真正實現了高精度過濾。目前該設備運行良好，該公司正準備進行另一生產線的除塵改造。

圖5 焦亞硫酸鈉生產用陶瓷管除塵器

圖6 粉塵粒度體積分布圖

5 小結

新型陶瓷管除塵器改變了焦亞硫酸鈉傳統生產中使用袋除塵的工藝，極大提高了最終產品的純度和市場值，其高精度過濾特性決定了在化工行業類似精細化工場合擁有廣闊的應用空間，其耐高溫、低阻力、壽命長等特性更是比傳統袋除塵器應用更廣泛。陶瓷管除塵器不僅適用工業除塵場合，也非常適用在各種需要對氣體中粉塵、固體顆粒進行高精度過濾的地方。具有突出的環境價值、經濟價值和社會價值，值得大力推廣。

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(本文文獻格式：周萬畝，孫 寧，趙 森.高精度過濾陶瓷管除塵器在焦亞硫酸鈉生產中的應用[J].山東化工，2016，45(12)：123-125.)

2016-04-19

周萬畝(1982—),碩士研究生,注冊環保工程師,研究方向：常規電除塵、袋除塵、電袋復合除塵、高溫陶瓷管除塵技術。

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