CN1473646A - 无机膜管的应用方法和除尘装置及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种无机膜管的应用方法和除尘装置及制造方法，在除尘体内，无机膜管以列管形式进行排列组装，用于制作一种除尘装置，对气体进行净化，与现有技术相比：本发明为无机膜管这种产品找到一种新的应用途径，重要的是为环境工程，特别是对于气体的净化、空气污染的治理找到一种有效的治污装置，得到的除尘装置对0.02微米以上的微粉尘都能分离，因此可广泛用于高温烟尘，钢铁冶炼，磨料行业、水泥厂等粉尘的回收与治理。

Description

无机膜管的应用方法和除尘装置及制造方法

技术领域：本发明是一种无机膜管的应用方法和除尘装置及制造方法，属于将新的材料应用于环保领域的高新技术，特别是将无机膜管应用到除尘装置中以及这种装置主要的制造方法；得到的装置适用于对燃煤锅炉高温烟尘，钢铁冶金，磨料行业，水泥厂等微粉尘的回收治理。

技术背景：膜分离过程是一门新兴的多种学科交叉的高技术，典型的膜分离过程有反渗透(RO)，超滤(UF)，微滤(MF)，电渗析(ED)，渗透气化(PV)等，已广泛应用于食品，饮料加工过程，工业污水处理，大规模空气分离，湿法冶金技术，气体和液体燃料的生产以及石油化工制品的生产等。无机膜是固态膜的一种，建立在无机材料科学基础上的无机膜具有聚合物分离膜所无法比拟的一些优点：化学稳定性好，能耐酸，耐碱，耐有机溶剂；机械强度大，担载无机膜可承受几十个大气压的外压，并可反向冲洗；抗微生物能力强，不与微生物发生作用，可以在生物工程及医学科学领域中应用；耐高温，一般都在400摄氏度下操作，最高可达800摄氏度以上；孔径分布窄，分离效率高；无机膜广泛应用在包括食品工业，医药工业，生物工程，化学工业，石油化工等；在气体分离领域主要包括(空气)的净化和气体组分的分离，但目前成功应用的仅是铀同位素的分离，其他气体净化与分离过程均处于研究中。目前国内外还未见无机膜用于粉尘治理方面的工业应用的报道。国内外目前应用较多的除尘设备主要有机械式除尘设备，湿式除尘器，电除尘器，过滤式除尘器等；在袋式除尘器方面的发展主要集中在耐高温，耐磨损，高通量，低成本的滤料的研究开发上，同时就其清灰方式和操作参数的优化；电除尘技术的发展和改进体现在先进的数字电压控制，宽板间距，湿控预荷，烟气调质间歇供电与正电晕极热态EFP等；除此之外，新发展的高梯度磁分离技术(HGMS)在烟气除尘方面的应用和高频声波助燃除尘技术，同时加强了除尘脱硫一体装置的开发。目前国内外很多工作都是在对现有工业应用除尘设备的改良和工艺参数的优化；以上常规除尘设备或装置存在几个方面的问题：一是有的除尘器效率低下，仅对一定粒径范围内的有效，如旋风除尘对小于5μm以下的粉尘就无能为力；二是对粉尘的物性要求高，如电除尘就要求粉尘的比电阻大；三是通常都在低于150摄氏度下工作；四是投资运行成本高，电除尘器一般一次投资需要上千万元；中国专利公报公开了专利号为90218313.3名称为：陶瓷质微孔管过滤式除尘器专利申请的文件，该专利采用的核心分离组件仅仅是素烧陶瓷，其孔径比较大，因而其分离精度很低；而且该专利的组装是通过机械密封，难以保证其气密性且密封复杂；这种陶瓷质微孔管过滤式除尘器仅仅对大于1微米的粉尘有效。

发明内容：本发明的目的在于：提供一种无机膜管的应用方法和除尘装置及制造方法；它为无机膜管这种产品找到一种新的应用途径，重要的是为环保工作，特别是对于气体的净化、空气污染的治理找到一种有效的治污装置；这种装置使用的无机膜管是在烧结的支撑体上镀上了一层膜，属于非对称分离组件，其分离机理与陶瓷质微孔管过滤式不同，且比对比文献提供的产品分离精度高；另外采用银基钎料钎焊或玻璃钎料封接，解决了无机膜管不能够较好的连接到金属材料上的问题，不仅能满足机械强度，气密性的需要，而且封接工艺易于实现；得到的除尘装置对0.02微米以上的微粉尘都能分离，因此可广泛用于高温烟尘，钢铁冶炼，磨料行业、水泥厂等粉尘的回收与治理及更高精度等级的分离过程。

本发明是这样构成的：无机膜管的应用方法，在除尘体内，无机膜管以列管形式进行排列组装，用于制作一种除尘装置，对气体进行净化；使用的无机膜管由无机材料，如：金属，金属氧化物，陶瓷，多孔玻璃，沸石等材料制成的半透膜，制作得到的无机膜管通过列管形式组装在除尘装置的除尘体内，用于除尘；这种无机膜管除尘装置，其中除尘体(1)由上封头(2)、下封头(3)、筒体(4)构成，同时连接有携尘管(5)、脉冲反吹装置(6)、收尘装置(7)、在除尘体(1)内，无机膜管(8)以列管形式进行组装，具体地说：在除尘体(1)内，若干根无机膜管(8)上下各被连接、固定在一块金属板(9)上；更加具体地说：在除尘体(1)内，3根以上无机膜管(8)以列管形式进行组装，即：3根以上无机膜管(8)上下各被焊接、固定在一块金属板(9)上；这种无机膜管除尘装置的制造方法是

将无机膜管上下端进行化学镀铜再电镀镍、然后用银基钎料钎焊或高铅玻璃粉在加热设备上将无机膜管与金属板封接；使用的银基钎料为Ag72-Cu-V，高铅玻璃粉的基玻璃为PbO-B₂O₃-SiO₂，填料为PbTiO₃。

与现有技术相比：本发明为无机膜管这种产品找到一种新的应用途径，重要的是为环境工程，特别是对于气体的净化、空气污染的治理找到一种有效的治污装置；这种装置使用的无机膜管是在烧结的支撑体上镀上了一层膜，属于非对称分离组件，其分离机理与陶瓷质微孔管过滤式不同，比对比文献提供的产品分离精度高；另外采用银基钎料钎焊或玻璃钎料封接，解决了无机膜管不能够较好的连接到金属材料上的问题，不仅能满足机械强度，气密性的需要，而且易于实现；得到的除尘装置对0.02微米以上的微粉尘都能分离，因此可广泛用于高温烟尘，钢铁冶炼，磨料行业、水泥厂等粉尘的回收与治理。

附图说明：附图1是本发明的结构示意图，附图2是本发明除尘体的结构示意图。

本发明的实施例1：无机膜管的应用方法，在除尘体内，无机膜管以列管形式进行排列组装，用于制作一种除尘装置，对气体进行净化；使用的无机膜管由无机材料：金属氧化物制成的半透膜，制作得到的无机膜管通过列管形式组装在除尘装置的除尘体内，用于除尘；这种无机膜管除尘装置，其中除尘体(1)由上封头(2)、下封头(3)、筒体(4)构成，同时连接有携尘管(5)、脉冲反吹装置(6)、收尘装置(7)、在除尘体(1)内，无机膜管(8)以列管形式进行组装，具体地说：在除尘体内，15根无机膜管(8)以列管形式进行组装，即：15根无机膜管(8)上下各被焊接、固定在一块金属板(9)上；无机膜管除尘装置的制造方法是将无机膜管上下端进行化学镀铜再电镀镍、然后用银基钎料钎焊、将无机膜管与金属板封接；使用的银基钎料为Ag72-Cu-V。本实施例所用的无机膜管分离组件为α-Al₂O₃，Φ12mm×2mm×200mm的非对称膜管，膜孔径为0.45μm；制作得到的装置就是使高温烟气在压力差的驱动下通过α-Al₂O₃无机膜管组件，在表面、深部筛滤等分离机理的联合作用下使粉尘得以截留分离；膜管组件以列管式组装，烟气走管程，被无机膜管分离组件截留下来的粉尘在重力作用下自由沉降到装置的收尘部分，吸附在膜管壁上的粉尘在瞬时高压反吹气体的作用下脱离而沉降，分离后的洁净气体通过壳程而排放，配合自动卸灰、自动反吹等设备保证该装置在高效、高自动化下长寿命工作。

本发明的实施例2：使用的无机膜管由无机材料，如：陶瓷材料制成的半透膜，制作得到的无机膜管通过列管形式组装在除尘装置的除尘体内，用于除尘；这种无机膜管除尘装置，其中除尘体(1)由上封头(2)、下封头(3)、筒体(4)构成，同时连接有携尘管(5)、脉冲反吹装置(6)、收尘装置(7)、在除尘体(1)内，无机膜管(8)以列管形式进行组装，具体地说：在除尘体内，3根无机膜管(8)以列管形式进行组装，即：3根无机膜管(8)上下各被焊接、固定在一块金属板(9)上；这种无机膜管除尘装置的制造方法是将无机膜管上下端进行化学镀铜再电镀镍、然后用高铅玻璃粉在加热设备上将无机膜管与金属板封接；使用的高铅玻璃粉的基玻璃为PbO-B₂O₃-SiO₂，填料为PbTiO₃。本实施例所用的无机膜管分离组件为ZrO₂，Φ14mm×2mm×500mm的非对称膜管，膜孔径为1μm；制作得到的装置就是使高温烟气在压力差的驱动下通过ZrO₂无机膜管组件，在表面、深部筛滤等分离机理的联合作用下使粉尘得以截留分离。

本发明的实施例3：在除尘体内，20根无机膜管以列管形式进行组装，即：20根无机膜管上下各被焊接、固定在一块金属板上：将无机膜管上下端进行化学镀铜再电镀镍、然后用银基钎料钎焊或高铅玻璃粉在加热设备上将无机膜管与金属板封接；使用的银基钎料为Ag72-Cu-V，高铅玻璃粉的基玻璃为PbO-B₂O₃-SiO₂，填料为PbTiO₃；本实施例所用的无机膜管分离组件为ZrO₂，Φ12mm×2mm×1000mm的非对称膜管，膜孔径为0.2μm；制作得到的装置就是使高温烟气在压力差的驱动下通过ZrO₂无机膜管组件，在表面、深部筛滤等分离机理的联合作用下使粉尘得以截留分离。

本产品使高温烟气在压力差的驱动下通过无机膜管组件，在表面、深部筛滤等分离机理的联合作用下使粉尘得以截留分离；膜管组件以列管式组装，烟气走管程，被无机膜管分离组件截留下来的粉尘在重力作用下自由沉降到装置的收尘部分，吸附在膜管壁上的粉尘在瞬时高压反吹气体的作用下脱离而沉降，分离后的洁净气体通过壳程而排放，配合自动卸灰、自动反吹等设备保证该装置在高效、高自动化下长寿命工作。本发明解决了无机膜管与金属的封接，因无机膜管与金属封接的难点在于无机膜管熔点高达摄氏2700度，熔化焊很难实现，本发明研究通过化学镀铜和电镀镍来对无机膜管表面作金属化处理以改善钎料对无机膜管的润湿和铺展，再采用银基钎料Ag72-Cu-V或研制的高铅玻璃粉，基玻璃为PbO-B₂O₃-SiO₂，填料为PbTiO₃在普通的加热设备上实现了无机膜管与铁磁合金的良好封接；玻璃钎料在无机膜管和金属件之间实现了很好的浸润和流延，钎料填满了间隙，在金属表面上粉状钎料烧结形成的玻璃状物质看不到夹渣，气孔等缺陷；通过煤油检漏和高压气喷吹检查，其气密性良好。抗剪切应力达95.1Mpa。从室温加热到430±5℃，保温30分钟，从炉中取出用冷风急冷到室温，反复30次无裂纹出现，再经煤油和0.5Mpa高压气检，其气密性良好，说明其封接可在430℃下稳定工作；在此基础上，发明制造了除尘装置。本发明提供的装置的运行情况如下：含尘气体在经风机加压后的气体的携带下进入除尘体，经膜管分离后的洁净气体经壳程排放，被截流下来的粉尘在重力作用下沉降到收尘部分，高压脉冲气体以一定的脉冲周期，脉冲宽度，脉冲压力对膜管进行反吹清洗，该除尘装置对0.1μm以上的微粉尘的处理效率高达100％，阻力降在1.5～5kpa之间，处理量大，具有高效、低耗、能在400摄氏度稳定工作，克服了除尘装置的效率低下、能耗高、对高温气体无能为力等缺点，总体技术经济指标具有竞争力。

Claims (7)

1、一种无机膜管的应用方法，其特征在于：在除尘体内，无机膜管以列管形式进行排列组装，用于制作一种除尘装置，对气体进行净化。

2、按照权利要求1所述的无机膜管的应用方法，其特征在于：使用的无机膜管由无机材料，如：金属，金属氧化物，陶瓷，多孔玻璃，沸石等材料制成的半透膜，制作得到的无机膜管通过列管形式组装在除尘装置的除尘体内，用于除尘。

3、一种无机膜管除尘装置，其中除尘体由上封头、下封头、筒体构成，同时连接有携尘管、脉冲反吹装置、收尘装置、其特征在于：在除尘体内，无机膜管以列管形式进行组装。

4、按照权利要求3所述的无机膜管除尘装置，其特征在于：在除尘体内，若干根无机膜管上下各被连接、固定在一块金属板上。

5、按照权利要求3、4所述的无机膜管除尘装置，其特征在于：在除尘体内，3根以上无机膜管以列管形式进行组装，即：3根以上无机膜管上下各被焊接、固定在一块金属板上。

6、一种无机膜管除尘装置的制造方法，其特征在于：将无机膜管上下端进行化学镀铜再电镀镍、然后用银基钎料钎焊或高铅玻璃粉在加热设备上将无机膜管与金属板封接。

7、按照权利要求6所述的无机膜管除尘装置的制造方法，其特征在于：使用的银基钎料为Ag72-Cu-V，高铅玻璃粉的基玻璃为PbO-B₂O₃-SiO₂，填料为PbTiO₃。

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