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          高精度過濾陶瓷管除塵器在焦亞硫酸鈉生產中的應用

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          【摘要】:
          摘?要:焦亞硫酸鈉傳統濕法工藝生產中,用傳統袋除塵器難以將煙氣中雜質過濾干凈,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。關鍵詞:焦亞硫酸鈉生產?純度?高精度過濾?陶瓷管除塵器???1焦亞硫酸鈉傳統生產工藝中存在的問題????焦亞硫酸鈉以硫磺為原料的傳統濕法生產工藝主要流程是,首先將硫磺粉碎成粉末,用壓縮空氣送至燒爐,硫磺在600~800℃自燃生成SO2,

          摘  要:焦亞硫酸鈉傳統濕法工藝生產中,用傳統袋除塵器難以將煙氣中雜質過濾干凈,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。
          關鍵詞: 焦亞硫酸鈉生產  純度  高精度過濾  陶瓷管除塵器   

          1 焦亞硫酸鈉傳統生產工藝中存在的問題
               焦亞硫酸鈉以硫磺為原料的傳統濕法生產工藝主要流程是,首先將硫磺粉碎成粉末,用壓縮空氣送至燒爐,硫磺在600~800℃自燃生成SO2,空氣加入量是理論量的2倍左右,SO2的濃度在10%~13%,然后經冷卻除塵和過濾系統,除去SO2中的升華硫和其他雜質,并冷卻至50℃,而后通入串聯反應器(主要成分亞硫酸鈉),經過三級反應器最終生成焦亞硫酸鈉結晶。
          在過濾除塵環節,由于燒爐出口的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,使得成品焦亞硫酸鈉中常含有黑色的雜質,嚴重影響產品純度的提高。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

           

           規格

            長度(m)

          外徑(mm)

          重量(kg)

          單管過濾面積(m2)

          過濾速度(m/min)

          規格一

             2.6

            126

            4.5

                  1

               05

          規格二

             5.2

            126

            9.0

                  2

               05

           

          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。

          高精度過濾陶瓷管除塵器在焦亞硫酸鈉生產中的應用

           

          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。 

           

          高精度過濾陶瓷管除塵器在焦亞硫酸鈉生產中的應用

           

          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度~500度,短時運行溫度可達550度。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案例介紹
               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:

           

           序 號

          名    稱

          參    數

          1

          技術提供

          合肥豐德

          2

          規格與型號

          FDLP-85

          3

          陶瓷管數量

          85

          4

          陶瓷管規格(直徑、長度

          Φ126X2600(mm)

          5

          過濾面積

          85m2

          6

          處理風量

          13000~15000m3/h

          7

          進風溫度

          400℃

          8

          過濾風速

          3.0m/min

          9

          入口含塵濃度

          80g/m3

          10

          出口含塵濃度

          5mg/m3

          11

          除塵效率

          99.99%

          12

          設備阻力

          1700Pa

          13

          耐壓強度

          ≤+70000 Pa

          14

          壓縮空氣壓力

          0.3~0.5MPa

          15

          壓縮空氣耗氣量

          0.10Nm3/min

          16

          脈沖閥數量、規格

          11只  G1"

          17

          進出風口形式

          灰斗進風,頂部出風

          18

          殼體材質

          S304不銹鋼

          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,目前該設備運行良好,該公司目前正與我方洽談另一生產線的除塵改造。

           

          高精度過濾陶瓷管除塵器在焦亞硫酸鈉生產中的應用

          5 小結
               新型陶瓷管除塵器改變了焦亞硫酸鈉傳統濕法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價值,其高精度過濾特性決定了在化工行業類似的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煙氣中粉塵、雜質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。

          參考文獻:
          [1] 周飚, 戴如康, 等. 焦亞硫酸鈉生產工藝的改進與提高[J].硫酸工業, 2006, (4): 30-32.
          [2] 王耀明, 薛友祥, 孟憲謙, 等. 孔梯度陶瓷纖維復合膜管的性能研究[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中的分布試驗研究[J].內蒙古大學學報, 2010, 29(3): 203-206.
          [4] 王德富. 多孔陶瓷過濾元件在水泥窯窯頭廢氣處理近零排放應用試驗[J].水泥 ,2016.2


          作者簡介及聯系方式:
          周萬畝(碩士研究生、高級工程師、注冊環保工程師、1982-)
          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
          通訊地址:合肥市馬鞍山南路660號綠地贏海 D座27樓 合肥豐德科技股份有限公司
          郵編:230051
          電話:0551-62798889    15155199036   郵箱:78370505@qq.com

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