焦油陶瓷膜过滤器工作原理（陶瓷膜过滤材料在高温气体除尘领域的应用研究）

焦油陶瓷膜过滤器工作原理（陶瓷膜过滤材料在高温气体除尘领域的应用研究）其他过滤方式中，已研究或正在研究的除尘技术有陶瓷织状过滤器、陶瓷纤维过滤器等，这些除尘器的过滤效率都能达到99%以上，但都存在诸多强度低、易堵塞失效等问题。颗粒层过滤除尘耐高温、耐腐蚀，不过其过滤效率尚不理想，粉尘排放浓度偏高。金属膜以及金属编制的滤料价格昂贵，且由于不耐腐蚀以及磨损，应用受到限制。布袋式除尘受滤料的耐温，耐腐蚀等性能的限制，使用温度不能过高，一般在低于250℃下使用，显然不能满足高温烟气净化的需求。图.陶瓷厂布袋除尘器via网络电除尘存在电晕放电不稳定、电极寿命短、对烟气成分敏感、高温绝缘等问题，也不宜在高温下长时间使用（一般低于380℃）。

能源在经济社会发展中扮演着至关重要的角色，但环境污染问题是不得不面对的附带问题。改革开放以来，我国经济实现了长时间的快速增长，但经济的增长与能源的稳定供应是如同皮连肉这样不可分割的关系。中国每年发电消耗电煤所产生的粉煤灰数量非常大，许多工业生产过程中也面临着粉尘困扰，这种由无数微小球体组成的固体废弃物，含有多种有害成分，堆存成本高昂，粉尘污染严重，针对这个问题，采用合理的方式进行有效回收与循环应用则非常重要。在粉煤灰循环应用工艺中高温烟气净化是必不可少的流程，直接关系到粉煤灰中有效成分的回收率高低和此工艺对环境的污染程度。而高温陶瓷过滤技术是国际上近年来较为先进的高温含尘气体净化技术。

1 市面上主要的除尘技术类别及其优劣势

目前国内外除尘技术主要有旋风除尘、布袋除尘、电除尘、电袋除尘、颗粒床过滤除尘、多孔无机膜过滤等方式。这些除尘方式的不足表现在以下：

旋风除尘的除尘效率差，不能满足环保排放需求，一般仅用于预除尘。

布袋式除尘受滤料的耐温，耐腐蚀等性能的限制，使用温度不能过高，一般在低于250℃下使用，显然不能满足高温烟气净化的需求。

图.陶瓷厂布袋除尘器via网络

电除尘存在电晕放电不稳定、电极寿命短、对烟气成分敏感、高温绝缘等问题，也不宜在高温下长时间使用（一般低于380℃）。

颗粒层过滤除尘耐高温、耐腐蚀，不过其过滤效率尚不理想，粉尘排放浓度偏高。金属膜以及金属编制的滤料价格昂贵，且由于不耐腐蚀以及磨损，应用受到限制。

其他过滤方式中，已研究或正在研究的除尘技术有陶瓷织状过滤器、陶瓷纤维过滤器等，这些除尘器的过滤效率都能达到99%以上，但都存在诸多强度低、易堵塞失效等问题。

陶瓷膜以及支撑体含有大量的微细孔隙结构，赋予其很大的比表面积。这些孔道表面是催化剂良好的载体，在其表面负载催化剂后，可以在除尘的同时，实现脱硫、脱硝烟气净化。而陶瓷膜过滤器具有耐高温、耐腐蚀、机械强度大、结构稳定不变形，且可以通过多次“清洗”实现功能再生，使用寿命长等突出优点，因而被认为是高温含尘烟气除尘的最佳选择之一。

2 高温除尘陶瓷材料

高温粉尘通过含有大量的氧化性和还原性组分，低熔点金属化合物等等，这类介质对高温滤材都有一定的腐蚀性。因此，良好的耐高温和化学温度性是高温陶瓷过滤元件的基本条件。目前已研制的高温陶瓷过滤材料主要分为两种：氧化物陶瓷材料，如氧化铝、尖晶石、堇青石、莫来石等；非氧化物陶瓷材料，如碳化硅、氮化硅等。其中，碳化硅材料具有导热性好，强度高，热胀系数小，抗热冲击性好等优点，是首选的高温陶瓷材料。

3 陶瓷膜过滤器的过滤机理

对于气固体系的过滤与分离，陶瓷膜过滤器的除尘机理主要为惯性碰撞、扩散以及截留。通常，粒径较大的粉尘由于粒径大于膜孔径而被捕集；中等大小的粉尘在通过膜微孔孔道时由于惯性碰撞与微孔孔壁接触而被捕集；粒径较小的颗粒由于布朗运动与微孔孔壁接触而被捕集。

除尘过程主要分为三个阶段：

第一阶段，含尘气体进入陶瓷膜管，粉尘颗粒被膜层阻滞，此时起主要作用的是滤管表面的膜层；

第二阶段，随着过滤过程的进行，膜层表面的粉尘不断增加，在膜表面形成滤饼。这一过程中，滤饼对含尘气体起主要的过滤作用，使得捕集效率显著提升，这也是过滤的主要阶段；

第三阶段，运行一定周期后，由于滤饼层不断增厚，过滤阻力不断加大，过滤速度降低，压降增大。此时，必须及时清除滤管表面附着的灰尘，通过气体反吹的方式对陶瓷膜过滤器进行再生，从而恢复其过滤能力。

需要注意的是，陶瓷膜过滤清灰过程主要是靠滤管上形成的滤饼层，在清灰再生过程中，过度清灰会降低过滤效率。

4 结语

陶瓷膜用于高温气体除尘领域，既可以保护环境，实现清洁生产，又具有广泛的经济效益。面对高温气体除尘的苛刻环境，传统多孔陶瓷材料的应用受到了很大的限制。因此，开发出耐高温、抗热冲击好的高温陶瓷膜，以及对过滤及反吹清灰机理的研究将是科研工作者今后关注的重点。同时，还需进一步优化陶瓷膜制造工艺，降低成本，以便早日实现陶瓷膜在高温除尘领域的工业化应用。