Aplicação de materiais filtrantes cerâmicos no campo de remoção de poeira gasosa de alta temperatura

A energia desempenha um papel vital no desenvolvimento económico e social, mas a poluição ambiental é um problema incidental que tem de ser enfrentado. Desde a reforma e abertura, a nossa economia alcançou um longo período de rápido crescimento, mas o crescimento económico e o fornecimento estável de energia são tão inseparáveis como a carne. A quantidade de cinzas volantes produzidas pelo consumo de carvão térmico na geração de energia na China é muito grande a cada ano, e muitos processos de produção industrial também são confrontados com problemas de poeira. Este tipo de resíduo sólido composto por inúmeras esferas minúsculas contém uma variedade de componentes nocivos, alto custo de armazenamento e grave poluição por poeira, por isso é muito importante recuperar e reciclar efetivamente de maneira razoável. A purificação de gases de combustão de alta temperatura é um processo essencial no processo de reciclagem de cinzas volantes, que se relaciona diretamente com a taxa de recuperação de componentes eficazes em cinzas volantes e o grau de poluição ambiental causada por esse processo. A tecnologia de filtragem cerâmica de alta temperatura é uma tecnologia de purificação de gás empoeirado de alta temperatura relativamente avançada no mundo nos últimos anos.

1 Principais categorias de tecnologias de remoção de poeiras no mercado e suas vantagens e desvantagens

Atualmente, as principais tecnologias de remoção de poeira em casa e no exterior incluem remoção de poeira de ciclone, remoção de poeira de saco de pano, remoção de poeira elétrica, remoção de poeira de saco elétrico, filtragem de leito de partículas, filtração por membrana inorgânica porosa e assim por diante. As deficiências destes métodos de remoção de poeira são as seguintes:

A eficiência de remoção de poeira de ciclone é fraca, não pode atender aos requisitos de emissões ambientais, geralmente usada apenas para remoção de pré-poeira. A remoção de poeira do tipo saco de pano é limitada pela resistência à temperatura, resistência à corrosão e outras propriedades do meio filtrante, o uso da temperatura não pode ser muito alto, geralmente usado abaixo de 250 ° C, obviamente não pode atender às necessidades de purificação de gás de combustão de alta temperatura. A remoção de poeira elétrica tem alguns problemas, como descarga de corona instável, vida útil curta do eletrodo, sensibilidade à composição de gases de combustão, isolamento de alta temperatura, etc., e não é adequado para ser usado em alta temperatura por um longo tempo (geralmente inferior a 380 ° C). Resistência à remoção de poeira de filtração de camada granular a alta temperatura, resistência à corrosão, mas sua eficiência de filtragem não é ideal, a concentração de emissão de poeira é alta. O filme de metal e os meios filtrantes tecidos de metal são caros e limitados em aplicação devido à resistência à corrosão e ao desgaste. Entre outros métodos de filtração, as tecnologias de remoção de poeira que foram estudadas ou estão sendo estudadas incluem filtro texturizado cerâmico e filtro de fibra cerâmica, etc. A eficiência de filtragem desses removedores de poeira pode chegar a mais de 99%, mas há muitos problemas, como baixa resistência, fácil entupimento e falha. A membrana cerâmica e o corpo de suporte contêm um grande número de estruturas de microporos, dando-lhe uma grande área de superfície específica. A superfície desses poros é um bom transportador de catalisador. Depois que o catalisador é carregado na superfície, a dessulfurização e a descontaminação podem ser realizadas ao mesmo tempo da remoção da poeira. O filtro de membrana cerâmica tem as vantagens de resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão, alta resistência mecânica, estrutura estável e sem deformação, e pode realizar a regeneração funcional através de múltiplas "limpezas", longa vida útil, por isso é considerado uma das melhores escolhas de remoção de poeira de gás de alta temperatura.

2 Material cerâmico de remoção de poeira de alta temperatura

A poeira de alta temperatura contém muitos componentes oxidantes e redutores, compostos metálicos de baixo ponto de fusão e assim por diante. Este tipo de meio tem um certo efeito corrosivo em materiais filtrantes de alta temperatura. Portanto, boa resistência a altas temperaturas e temperatura química são as condições básicas dos elementos filtrantes cerâmicos de alta temperatura. Atualmente, os materiais de filtração cerâmica de alta temperatura desenvolvidos são divididos principalmente em dois tipos: materiais cerâmicos de óxido, como alumina, espinélio, cordierita, mulita, etc.; Materiais cerâmicos não óxidos, como carboneto de silício, nitreto de silício, etc. Entre eles, o material de carboneto de silício tem boa condutividade térmica, alta resistência, pequeno coeficiente de expansão térmica, boa resistência ao impacto térmico e outras vantagens, é o material cerâmico de alta temperatura preferido.

3. Mecanismo de filtração do filtro de membrana cerâmica

Para a filtração e separação do sistema gás-sólido, o mecanismo de remoção de poeira do filtro de membrana cerâmica é principalmente colisão, difusão e interceptação inercial. Geralmente, a poeira com tamanho de partícula maior é aprisionada porque o tamanho da partícula é maior do que a abertura da membrana. Ao passar pelo microporo da membrana, a poeira de tamanho médio é aprisionada por colisão inercial e contato com a parede do microporo. Partículas menores são aprisionadas pelo movimento browniano em contato com a parede dos poros.

O processo de remoção de poeira é dividido principalmente em três etapas:

No primeiro estágio, o gás contendo poeira entra no tubo de membrana cerâmica e as partículas de poeira são bloqueadas pela camada de membrana. Neste momento, a camada de membrana na superfície do tubo de filtro desempenha um papel importante.

No segundo estágio, com o processo de filtração, a poeira na superfície da camada de filme aumenta e o bolo de filtro é formado na superfície do filme. Neste processo, a torta de filtro desempenha um papel importante na filtragem do gás contendo poeira, tornando a eficiência da coleta significativamente melhorada, que também é o principal estágio da filtração.

No terceiro estágio, após um certo período de operação, devido ao espessamento contínuo da camada de torta de filtro, a resistência à filtração aumenta, a velocidade de filtração diminui e a queda de pressão aumenta. Neste momento, a poeira anexada à superfície do tubo de filtro deve ser removida a tempo, e o filtro de membrana cerâmica pode ser regenerado por gás de retrocesso, de modo a restaurar sua capacidade de filtração. Deve-se notar que o processo de limpeza da filtração por membrana cerâmica depende principalmente da camada de bolo formada no tubo de filtro. Durante o processo de limpeza e regeneração, a limpeza excessiva reduzirá a eficiência da filtração.

A membrana cerâmica usada no campo da remoção de poeira de gás de alta temperatura pode não apenas proteger o meio ambiente, alcançar uma produção limpa, mas também tem uma ampla gama de benefícios econômicos. Diante do ambiente hostil de remoção de poeira gasosa de alta temperatura, a aplicação de materiais cerâmicos porosos tradicionais é muito restrita. Portanto, o desenvolvimento de membrana cerâmica de alta temperatura com boa resistência a altas temperaturas e choque térmico, bem como a pesquisa sobre filtração e sopro reverso de aeronaves serão o foco dos pesquisadores no futuro. Ao mesmo tempo, é necessário otimizar ainda mais o processo de fabricação de membranas cerâmicas e reduzir o custo, de modo a realizar a aplicação de industrialização da membrana cerâmica no campo da remoção de poeira de alta temperatura o mais rápido possível.