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邹(zou)小姐：13326633089 -
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随着工业进程的不断加快，工业生产排(pai)放的高(gao)温烟气粉尘(chen)也对环境造成了影(ying)响。为了减少(shao)有害(hai)粉尘(chen)的排(pai)放，就需要(yao)采用“高(gao)温气体除尘(chen)技术”。
高(gao)温气(qi)体(ti)除(chu)尘技术是指在(zai)高(gao)温条件(jian)下（>260 ℃）进行气(qi)体(ti)净(jing)化(hua)的(de)烟气(qi)气(qi)固(gu)分离(li)技术。净(jing)化(hua)后的(de)气(qi)体(ti)可以直接进行换(huan)热(re)(re)，有效利(li)用气(qi)体(ti)中的(de)物理显(xian)热(re)(re)和化(hua)学潜热(re)(re)，最大(da)效率(lv)地利(li)用能(neng)源(yuan)。因此，它已(yi)成为电力和能(neng)源(yuan)等高(gao)温工业和过滤行业的(de)的(de)重要研究(jiu)课题。
目前，高温气体(ti)过滤的关键(jian)技术之一为高(gao)温过滤用多孔陶瓷材料，它(ta)也是(shi)目(mu)前在(zai)(zai)高温烟气过滤方面(mian)实际使用(yong)最多的(de)滤材(cai)——这(zhei)是(shi)由于陶瓷材(cai)料(liao)在(zai)(zai)高温条(tiao)件下(xia)，耐腐蚀、抗磨损、化学(xue)性质稳定，且(qie)过滤精(jing)度高。这(zhei)些优势使它(ta)能够承受苛(ke)刻(ke)的(de)工业(ye)条(tiao)件，逐渐成为(wei)重要的(de)高温气体(ti)过滤材(cai)料(liao)之(zhi)一。
多孔陶(tao)瓷材料
一(yi)、为(wei)什么选(xuan)择碳化硅(gui)？
高温烟(yan)气(qi)除尘用陶瓷(ci)膜(mo)过(guo)滤(lv)材料主要由两个(ge)部分构成，即(ji)陶瓷(ci)膜(mo)和(he)支撑(cheng)体，它们起(qi)到(dao)的作用分别(bie)如下：
（1）陶(tao)瓷(ci)膜：陶(tao)瓷(ci)膜很薄，附(fu)着在支撑体外表面(mian)上(shang)，仅100~200μm厚，对(dui)高温(wen)含尘烟气的(de)(de)过滤精度(du)起(qi)着决定性作用。除需具有较高的(de)(de)孔隙率和机(ji)械(xie)强度(du)，同时还(hai)需与(yu)支撑体有良好的(de)(de)结合强度(du)、相匹配的(de)(de)热膨胀系数，以防(fang)止在使用时陶(tao)瓷(ci)膜出(chu)现开裂，甚至剥(bo)落。
（2）支(zhi)撑(cheng)体(ti)(ti)：支(zhi)撑(cheng)体(ti)(ti)可为陶瓷(ci)膜提供可靠的机(ji)械强(qiang)度，能够承受多次较(jiao)(jiao)高压(ya)力反吹“清(qing)洗(xi)”而不破(po)碎，同时还(hai)需要(yao)耐受高温烟(yan)气中(zhong)酸、碱环境(jing)的腐蚀(shi)。另外(wai)，支(zhi)撑(cheng)体(ti)(ti)作为陶瓷(ci)过(guo)滤材料中(zhong)的重(zhong)要(yao)部分，需要(yao)有(you)较(jiao)(jiao)大的孔径(jing)和(he)较(jiao)(jiao)高的孔隙率，同时具(ju)有(you)较(jiao)(jiao)窄(zhai)的孔径(jing)分布以降低过(guo)滤压(ya)降。
目前，已报道开(kai)发的陶瓷过滤(lv)材料可分为：氧(yang)化(hua)物(wu)多(duo)孔陶瓷及非氧(yang)化(hua)物(wu)陶瓷。但是氧(yang)化(hua)物(wu)多(duo)孔陶瓷材料（、堇青(qing)石(shi)(shi)、莫来(lai)石(shi)(shi)等(deng)）应对苛(ke)刻的工业环境时或多(duo)或少都(dou)存在一些不足(zu)，如氧(yang)化(hua)铝陶瓷热(re)膨胀系数较高导致抗热(re)冲(chong)击性(xing)较差(cha)(cha)、堇青(qing)石(shi)(shi)陶瓷机械性(xing)能较差(cha)(cha)，耐腐蚀性(xing)也较差(cha)(cha)等(deng)。
碳化硅粉
而综合考虑热导率、热膨(peng)胀性(xing)、高温强度与(yu)抗蠕变性(xing)等物理性(xing)能，与(yu)Si3N4、Al2O3等其(qi)他(ta)陶瓷材料相(xiang)比，SiC具有较好的高(gao)温应用优势。因此，碳化硅多孔陶瓷被认(ren)为是高温过滤应用中最具有(you)潜力(li)的材料。
二、工作机(ji)制(zhi)及性能要求
下图是碳化硅(gui)陶(tao)(tao)瓷(ci)膜(mo)过(guo)(guo)(guo)滤管(guan)的(de)宏观形貌图。它有(you)两个(ge)重要的(de)组成(cheng)部分，即由(you)大(da)尺寸(cun)碳化硅(gui)颗粒制(zhi)备(bei)的(de)涂覆膜(mo)载体(ti)和由(you)小(xiao)尺寸(cun)陶(tao)(tao)瓷(ci)颗粒制(zhi)备(bei)的(de)一(yi)层或多(duo)层陶(tao)(tao)瓷(ci)膜(mo)，它是具(ju)有(you)非对称过(guo)(guo)(guo)滤结(jie)构(gou)的(de)多(duo)孔陶(tao)(tao)瓷(ci)。该结(jie)构(gou)的(de)优点(dian)在于确保了足(zu)够(gou)的(de)过(guo)(guo)(guo)滤效率和过(guo)(guo)(guo)滤精(jing)度，并且因为大(da)的(de)孔径较低(di)过(guo)(guo)(guo)滤压降，同时也降低(di)了能量的(de)能耗。
多孔碳化(hua)硅(gui)陶瓷过(guo)滤管
在高(gao)温陶(tao)瓷(ci)膜(mo)(mo)过(guo)(guo)(guo)滤(lv)(lv)器的(de)(de)工作过(guo)(guo)(guo)程(cheng)中（过(guo)(guo)(guo)滤(lv)(lv)器结构如下图(tu)所示），高(gao)温含尘烟(yan)气(qi)(qi)会(hui)从入(ru)口进入(ru)过(guo)(guo)(guo)滤(lv)(lv)器并在外(wai)加(jia)压(ya)(ya)力下从多(duo)孔(kong)陶(tao)瓷(ci)膜(mo)(mo)过(guo)(guo)(guo)滤(lv)(lv)管(guan)的(de)(de)外(wai)壁(bi)流(liu)向内壁(bi)，这(zhei)个过(guo)(guo)(guo)程(cheng)中烟(yan)气(qi)(qi)里的(de)(de)尘粒被(bei)挡在陶(tao)瓷(ci)管(guan)膜(mo)(mo)外(wai)壁(bi)，而从内壁(bi)流(liu)出的(de)(de)即为净净的(de)(de)热气(qi)(qi)体。随着过(guo)(guo)(guo)滤(lv)(lv)次数(shu)(shu)和时间的(de)(de)增加(jia)，陶(tao)瓷(ci)膜(mo)(mo)外(wai)壁(bi)上(shang)的(de)(de)灰饼厚度(du)(du)会(hui)持续(xu)增加(jia)，过(guo)(guo)(guo)滤(lv)(lv)器内壁(bi)和外(wai)壁(bi)两侧的(de)(de)过(guo)(guo)(guo)滤(lv)(lv)压(ya)(ya)降随之增大，当达到设定数(shu)(shu)值时，系(xi)统将(jiang)由反(fan)(fan)吹(chui)装置进行(xing)脉冲反(fan)(fan)吹(chui)清灰，通过(guo)(guo)(guo)注入(ru)高(gao)压(ya)(ya)气(qi)(qi)体出去外(wai)壁(bi)上(shang)的(de)(de)灰饼。在周期(qi)(qi)性(xing)(xing)脉冲反(fan)(fan)吹(chui)过(guo)(guo)(guo)程(cheng)中，由于注入(ru)的(de)(de)高(gao)压(ya)(ya)气(qi)(qi)体远低于含尘烟(yan)气(qi)(qi)的(de)(de)温度(du)(du)，因此(ci)多(duo)孔(kong)陶(tao)瓷(ci)膜(mo)(mo)过(guo)(guo)(guo)滤(lv)(lv)管(guan)需要经受周期(qi)(qi)性(xing)(xing)的(de)(de)热冲击、冷冲击同时还有内外(wai)壁(bi)的(de)(de)过(guo)(guo)(guo)滤(lv)(lv)压(ya)(ya)差。这(zhei)反(fan)(fan)映了(le)陶(tao)瓷(ci)膜(mo)(mo)过(guo)(guo)(guo)滤(lv)(lv)管(guan)的(de)(de)机械(xie)强(qiang)度(du)(du)和抗(kang)热震性(xing)(xing)能的(de)(de)重要性(xing)(xing)。
以(yi)陶(tao)瓷膜管为核(he)心器(qi)件的高温除尘过滤器(qi)示意图(tu)
（结构组成为：1、壳体；2、保温(wen)隔热(re)层；3、清(qing)灰(hui)器；4、换热(re)管；5、陶瓷(ci)膜(mo)过(guo)滤管；6、换热(re)介质(zhi)出口(kou)；7、测温(wen)热(re)电偶；8、出烟口(kou)；9、花板(ban)；10、盖板(ban)；11、反(fan)吹(chui)气体管道；12、反(fan)吹(chui)控制阀；13、反(fan)吹(chui)喷嘴；14、密封垫；15、换热(re)介质(zhi)入口(kou)；16、进(jin)烟口(kou)；17、卸灰(hui)阀）
另外，由于高温(wen)(wen)烟气(qi)性质复杂，其中固体(ti)颗粒物(wu)可(ke)能(neng)含有多(duo)种元素（如钠、钾、钙、铁、铝、硅等(deng)）的(de)(de)氧(yang)化(hua)物(wu)和硫化(hua)物(wu)等(deng)，需(xu)要多(duo)孔陶(tao)瓷膜过滤管在(zai)高温(wen)(wen)环境(jing)下(xia)具有良好的(de)(de)抵御化(hua)学侵蚀(shi)的(de)(de)能(neng)力。
三(san)、过滤(lv)用碳化(hua)硅(gui)多(duo)孔陶(tao)瓷的制备要点
影(ying)响陶瓷膜强度(du)的高低有众多影(ying)响因素，若把(ba)范围局限在多孔陶瓷的微(wei)观结(jie)构中，则(ze)“孔隙率”是最重要的，其次还有孔(kong)隙率、孔(kong)径形状、大小、分布等(deng)。
大量研究表明，强(qiang)(qiang)度(du)(du)和孔(kong)(kong)(kong)隙率属于(yu)竞争关系，但多(duo)(duo)孔(kong)(kong)(kong)陶(tao)(tao)瓷(ci)的(de)强(qiang)(qiang)度(du)(du)随气孔(kong)(kong)(kong)率增(zeng)加(jia)而下降的(de)速度(du)(du)在(zai)不(bu)同(tong)(tong)的(de)多(duo)(duo)孔(kong)(kong)(kong)陶(tao)(tao)瓷(ci)结(jie)构中是不(bu)一样的(de)，例如，由颗粒状陶(tao)(tao)瓷(ci)粉(fen)料烧结(jie)而成的(de)多(duo)(duo)孔(kong)(kong)(kong)陶(tao)(tao)瓷(ci)强(qiang)(qiang)度(du)(du)随着孔(kong)(kong)(kong)隙率的(de)增(zeng)加(jia)，呈现(xian)指(zhi)数方(fang)式的(de)衰减过(guo)程；而采用生物模板法制备的(de)多(duo)(duo)孔(kong)(kong)(kong)陶(tao)(tao)瓷(ci)的(de)强(qiang)(qiang)度(du)(du)随孔(kong)(kong)(kong)径(jing)方(fang)向具有很强(qiang)(qiang)的(de)取(qu)向性，这不(bu)同(tong)(tong)于(yu)颗粒堆积制备的(de)多(duo)(duo)孔(kong)(kong)(kong)陶(tao)(tao)瓷(ci)，如何协调(diao)强(qiang)(qiang)度(du)(du)和孔(kong)(kong)(kong)隙率是制备工艺的(de)关键(jian)所在(zai)。
目(mu)(mu)前，多(duo)孔(kong)SiC陶瓷(ci)主要通过复(fu)制、发泡和添加造孔(kong)剂的(de)方法制备，不(bu)(bu)同的(de)加工(gong)方法开(kai)发应用(yong)于不(bu)(bu)同的(de)工(gong)业领域和使用(yong)环(huan)境，以满足孔(kong)隙率、孔(kong)径大小和连(lian)通度(du)的(de)要求。然而由于多(duo)孔(kong)SiC陶瓷(ci)的(de)烧结温(wen)度(du)至少(shao)在1600℃以上，因此要推广普及多(duo)孔(kong)SiC陶瓷(ci)的(de)使用(yong)，关键是如何降低(di)其制备温(wen)度(du)从而降低(di)成本，目(mu)(mu)前业内多(duo)通过原位反应键合技(ji)术来实现低温制备的(de)目的(de)。
