陶瓷过滤器高温除尘技术的研究进展陈武军，杨国华（宁波大学海运学院，浙江宁波315211）温气体净化一体化技术等几个方面进行了评述，总结了陶瓷过滤器存在着过滤管破裂、清灰效率下降、管板和器壁的连接及脉冲阀的长期稳定性等几个问题，指出新型陶瓷材料的研究和陶瓷过滤器高温气体净化体化技术是陶瓷过滤器今后的研究方向。

　　高温除尘技术是能源利用和环境保护领域达到能源高效利用及低污染排放的一项核心技术。

　　在化工及能源等领域中，很多工业炉窑的尾气温度波动很大，若采用布袋除尘，需要复杂的温控设备，余热利用率低；若采用湿法除尘，余热得不到利用，耗水量大，而且在降温过程中，易产生冷凝物和有害物质；若采用温度适应范围广的高温除尘器，保证高效除尘的同时，也提高了余热利用率，省去了其他辅助设备，降低了成本。目前，高温除尘器主要有布袋除尘器、移动床除尘器、陶瓷除尘器等，其中陶瓷除尘器具有出色的热稳定性和化学稳定性，除尘效率高，使用寿命长，因此，陶瓷过滤器已成为项重要的高温除尘技术。

　　1陶瓷过滤元件及结构陶瓷过滤元件按陶瓷的微孔结构可分为均质陶瓷和复合膜层陶瓷，复合膜层结构包括双层和多层结构。双层结构是由微孔孔径较大的支撑层和孔径相对较小的膜过滤层组成，这种结构克服了传统陶瓷过滤元件压力损失高、过滤效率低的问题，实现了表面过滤，是近些年来开发应用最为典型的*种结构形式。

　　按形状又可分为试管式和错流式片状2种结构，试管式过滤器是一种形如试管的陶瓷过滤管，工业上用多个试管式过滤元件组成多层试管式过滤器，如所示。含尘气体从下部进入过滤器，由管外部穿过陶瓷壁而实现过滤，捕集下来的颗粒落入灰斗中。当穿过陶瓷管的压降因粉尘粘在陶瓷管外壁而逐渐增加到一定值后，需用高压空气脉冲反吹，实现了在线清灰。试管式过滤器的管板与过滤器壁的连接涉及到密封、热膨胀等问题，因此管板上的布管必须考虑到管板强度、滤管之间的粉尘夹带和粉尘架桥等问题。

　　复合膜层结构中膜层的孔隙率、厚度及孔径大小对过滤元件的过滤性能有着重要的影响。通过重复喷涂可得到多层表面过滤薄膜，提高过滤效率，但是重复喷涂的热处理成本很高。提主要研究方向：能源利用与环境保护。E-mail：maytzcwj163.com出了一种混合烧结双分子层a-氧化铝薄膜技术，试验结果显示这种薄膜具有更好、更稳定的渗透率，而且能够很好地承受高压脉冲。

　　由3M公司生产的CVI-SiC复合型过滤管由3层结构组成：外层过滤层、中间纤维层和构成过滤器支撑基体的纤维内层。在外层过滤层和中间纤维层内部沉积着约12pm的碳化硅颗粒，而在内层纤维层沉积有约100pm的碳化硅。

　　CVI-SiC的氧化稳定性和表面涂层的稳定性，及Nextel或Nicalon纤维在高温氧化性环境中的应用稳定性是纤维缠绕和纤维强化CVI-SiC或者SiC-SiC复合型试管式过滤元件存在的问题。

　　果显示：该除尘器的除尘效率达99.99*%；支撑层孔隙率越高，脉冲反吹清灰效率也越高；含有氧化铝添加剂的多孔过滤器管有更好的耐腐蚀性。碳化硅质过滤材料虽然强度和热稳定性较好，但存在高温介质氧化和腐蚀、层间接触面的稳定性等问题。

　　用。烧结现象的存在使得滤饼强度提高了一个数量级，使得滤饼难以脱落。

　　C条件下过滤后的陶瓷过滤器3陶瓷过滤器安全系统由于种种原因，陶瓷过滤管经常会破裂。一旦某一个过滤元件破裂，含尘气流就会进入过滤器清洁气室，从清洁气出口进入后续工艺，如燃气涡轮机等，影响后续工作。为了避免这种情况的发生，必须建立套过滤器的安全系统。

　　低压清灰气流保险过滤管过滤管过滤管保持一段距离，且管口径小。脉冲气流从通风管口进入过滤管，气流动能转化为静压，实现清灰。当过滤管破裂时，含尘气流直接进入清洁气室。

　　高压清灰气流通风管过滤管传统脉冲啧射清灰技术与CPP技术的比较清灰强度取决于脉冲气流速度、质量流量和反吹系统的结构尺寸。（b）是CPP技术，它的通风管直接与过滤管相连，省去了通风管口与过滤管的距离，同时保证通风管与过滤管的口径一致，而且将通风管设成多孔。当过滤管破裂时，多孔性通风管可以起到过滤管作用，阻止含尘气流进入清洁气室，成为保险过滤管。

　　为CPP技术在过滤器中的应用原理。在大型过滤设备里，每个过滤元件设一个保险过滤管，再把这些过滤管分组。过滤时，待过滤气流首先经过过滤管，再经过保险过滤管、液压阀，最后进入清洁气室。期间的压力损失比喷射脉冲要小。

　　如果过滤管破裂，含尘气流会以很高的表面速度通过保险过滤管。为了控制清洁气流的粉尘浓度，保险过滤管必须要有高除尘率。由于气流的高表面速度，粉尘会渗透到过滤管很深处，保险过滤管很快就会被堵塞。为了避免在清灰时粉尘被再次扬起，需要用具有深层过滤特性的过滤元件。

　　炉上建立了一套试验性CPP过滤器，采用DIA-每组3根过滤管。过滤器连续175h过滤了微米级石英玻璃粉尘，而清灰气流的压力只有0.05MPa.试验还模拟了某根过滤管破裂的情形。结果表明，陶瓷过滤器难以处理的黏性粉尘，可以用CPP过滤器安全地处理。

　　CPP清灰技术与传统脉冲喷射清灰技术相比有明显的优点：清灰强度更高，而清灰气流压力只比系统压力高出0.050.2MPa，对于危险性的黏性粉尘也能够稳定过滤，避免了因滤饼破裂而经常关闭系统。而且，系统的剩余压降也很低。因此，可以延长过滤周期，提高过滤速度，降低成本。

　　4陶瓷过滤器高温气体净化技术在传统工艺中，高温气体的除尘和脱硫脱氮是分开进行的，在选择性催化还原脱氮之前先除尘，或者在燃烧之后再脱硫。这种多步操作增加了成本，也浪费能源。因此，在陶瓷高温除尘器的基础上，高温气体净化一体化技术应运而生。

　　为催化性陶瓷过滤元件，即在陶瓷过滤器外表面涂一层过滤薄膜，在陶瓷内部加催化剂作为催化层。这种技术可用于脱氮脱硫、HCl等潜在的气态催化剂毒物的净化，及催化氧化VOC.催化剂和陶瓷过滤管的组合方式较多，比较常用的方法有：（1）在多孔支撑层表面涂层催化剂涂层，此法的催化剂层的厚度和结构变化的自由度很小，而且制造也比较困难。（2）在陶瓷过滤管制造过程中，将催化剂混入陶瓷颗粒，起做成过滤元件，这种方法催化剂的接触面损失比较大。（3）在原来的陶瓷管上增加一根多孔内嵌管，在内嵌管和支撑管之间形成层催化剂颗粒层。这种方法的优点是对催化性过滤器的潜在应用具有一定的灵活性，相对催化剂薄膜制作时间少；另外，如果填充具有高表面积的催化剂颗粒，就会提高催化能力。

　　并装载焦油转化催化剂，净化苯和萘。

　　运用一体化技术的首要条件就是在最佳的催化温度和过滤速度下，催化能力要尽可能的高，而压差要尽可能的低，特别是高温气体。加大过滤管的厚度，延长气流在陶瓷内的停留时间，可以提高过滤管的催化能力，但是这样过滤管的压降也增大了。所以，要调整这两者的关系，以最小的压降取得最佳的催化性能。利用纳米材料TiO2作为催化剂的载体，用特制的TiO2溶胶，通过溶胶凝胶过程，制得TiO2纳米材料。在这个过程中，可以使用乙酰丙酮和乙酸作为络合剂控制钛醇盐的水解和凝缩。催化剂采用V2O5-WO3体系，用浸渍法把催化剂整合到多孔陶瓷过滤元件上，使其具有最高的比表面积和最低的孔隙堵塞机率。试验结果表明，在过滤速度为2cms-1，进气NO浓度为5X10-4，300*C的条件下，NO的转化率达96*%，而压降只有21mbar，完全满足高温除尘的要求。如果用SiO2代替TiO2作为催化剂，可以提高NO的转化率。而添加Pt的TiO2-V2O5催化剂系统，丙烯的氧化率达到了100%.作了动力学分析，得出了以下几个结论：（1）温度在250C及更高的条件下，只要气流通过过滤器壁的时间合适，NO的转化率可达到60*%85*%；（2）温度的高低影响到NH3的反应过程是按照所期望的行，还是按照另一种不期望的氧化反应（4NH3+ 3O2*2N2+6H2O）进行；（3）避免引起堵塞、压降升高的同时，如何尽可能多的在陶瓷结构上装催化剂却又不过多地减少其孔隙率，是一个关键问题。

　　管基体的孔隙中，联合去除焦油和粉尘。SEM-EDX特性显示，Ni（均匀。试验发现，尿素分解产物NH3和CO2会影响Ni（）在基体中的分布。另外，尿素法同样可以把Ca（）渗入到上述过滤管中。H2S对催化剂的失活作用的研究表明，增加Ca（）可以明显提高催化过滤管对硫的抵抗作用。在H2S浓度为1X10-4，气流速度为4cims-1，900C的高温条件下，该过滤管对苯的转化率可达67%，而只有Ni（）过滤管在同样的条件下只有28%的转化率。

　　5结语陶瓷过滤器是目前高温除尘领域主要的除尘设备，过渡元件多以双层结构试管式过滤管为主要形式，在提高过滤效率的同时，降低了压降。表面过滤层薄膜是这种结构的主要部分，它的过滤性能与化学、热稳定性等直接影响过滤元件的性能。在一定压降范围内，滤饼对过滤起主要作用，当压降过大时就需要清灰。由于滤饼和过滤膜的成分及高温的作用会引起烧结和架桥，影响过滤器的正常运行，甚至导致过滤管的破裂。CPP技术可以很好地保证过滤器在某个过滤管破裂的情况下也能正常工作，降低清灰气流压力的同时提高清灰效率。

　　陶瓷过滤器高温气体净化一体化技术是今后陶瓷过滤器发展的个重要方向。在陶瓷内部加催化剂作为催化层，不仅用于脱氮脱硫，还可以用于HCl等潜在的气态催化剂毒物的净化，及催化氧化VOC.