[实用新型]一种采用中空纤维膜组件处理高粉尘气体的装置

说明书

一种采用中空纤维膜组件处理高粉尘气体的装置。采用中空纤维膜为主要材料制成处理高粉尘气体的中空纤维膜组件，用这种膜组件组成高粉尘气体处理装置。用铆接或铸造的方式制成上花板和下花板，上面分别设有气嘴和风嘴，风嘴一端用压接或粘接的方式固定中空纤维膜膜丝，组成膜丝集束。高压空气从气嘴喷出进入风嘴，达到膜丝内孔，起到反吹的作用。本装置相比布袋除尘器，可以将过滤效果提高1000倍。

所属领域

采用中空纤维膜组件处理高粉尘气体的装置

背景技术

高粉尘气体主要指发电、冶炼、焚烧厂等典型的高粉尘排放场合，以及工作在人为、天然沙尘暴环境中的车辆、房屋所面临的大气。这些气体中的粉尘含量通常达到10---1000g/m³的浓度。

处理高粉尘气体的常用方法是机械离心除尘、静电除尘、布袋除尘、滤网除尘以及这些方式的混合。但是这些方式都面临三个共同的缺陷，一是容尘量不足，难以经受长期高粉尘的冲击和堆积。二是过滤效率不足或不稳定，难以保障长期输出符合要求的洁净空气。三是风阻过高，消耗能量很大。例如，发电厂现在的排放标准是30—50mg/m³，但是普遍使用的布袋除尘器很难达到这个标准，而且，这个标准本身也是不能令人满意的，社会期望的标准是30ug/m³，还有1000倍的差距。又如装甲车辆在沙尘暴条件下只能行走几十千米，就必须停车清灰，更换滤芯。坦克上用的空气滤清器系统，正常工况下消耗发动机总功率的3-5%，堵塞条件下消耗20%，可以使车辆失去能力。

业界都在努力寻找一种新的材料和方法，来提高高粉尘气体处理的效率。努力寻求更加廉价、可靠、过滤性能优良、容尘量更大、风阻更低的解决方案。

解决上述困难的一个途径是：直接采用中空纤维膜，特别是PTFE中空纤维膜。

PTFE中空纤维膜使用纯聚四氟乙烯材料，通过挤压、拉伸成型。一般制成直径3—20mm的细管状，管壁的厚度为0.5—5mm。膜微孔为细长孔，一般宽度为0.1um—0.3um,长度为1---5um。

中空纤维膜表面的性能与平板膜相仿，但是中空纤维膜是立体的，整个壁厚都是网状结构，构成了更加绵密的拦截纵深，大幅度降低了风阻。

中空纤维膜本身就具有相当可观的机械强度，不需要其他材料作为支撑，也就避免了在与其他材料复合的过程中产生孔隙率的损失。

在同样的体积下，比表面积是普通除尘袋的3---10倍，这就意味着风速可以降低3—10倍，对延长空气在膜表面穿过的时间，对提高过滤效率有非常重要的意义。特别是在半干法脱硫中，滤袋表面的粉尘层含有未反应完全的脱硫剂，相当于一个“固定床”的作用。若滤袋表面粉尘层厚度2.0mm，过滤风速为1m/min，则含尘气流通过粉尘层的时间为 1.2s，显著延长了脱硫反应的时间。如果风速进一步降低，脱硫反应时间会延长到2秒---12秒，就可能实现充分反应。

中空纤维膜本身的柔软性，表面的不粘性和拒水、拒油性使得粉饼难以持久附着，很容易通过风吹和抖动自行脱落，极大增加了材料的容尘量和可持续工作时间。

基于这些原因，有理由相信聚四氟乙烯中空纤维膜是一种非常有潜力的新材料，完全可能在治理高粉尘污染方面有所作为。

虽然如此，市场上却没有这样的产品，也没有能检索到这方面的专利和报道。

中空纤维膜出现于19世纪，兴盛于20世纪80年代。普通的塑料都无法承受150度左右的高温，没有足够的机械强度，足够低的风阻，足够大的容尘量，都不可能用在烟气处理这样严酷的环境中。直到上世纪90年代，聚四氟乙烯中空纤维膜出现，郭玉海等人第一份制备专利出现在2012年。然而，直到目前，能够批量生产聚四氟乙烯中空纤维膜的厂家极少，也只有用于水处理的型号，其一致性、成品率、造价等经济技术指标都很不理想。直到最近，也没有专门用于空气处理的专用膜丝产品问世。