[发明专利]过滤元件及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种过滤元件及其制备方法与应用。该制备方法包括先将陶瓷纤维、粘结剂溶胶和分散剂混合形成浆料，然后向浆料中加入改性剂形成原料混合物，将所述原料混合物注入模具成型、脱模，干燥、煅烧，得到所述基体；将基体安装在过滤器中，在过滤的上游加入低熔点颗粒进行过滤，直至所述过滤器的压降上升到初始压降的1.25倍‑4倍时停止加入低熔点颗粒，将过滤后的基体取出，煅烧，得到所述过滤元件。本发明还提供了一种过滤元件，其是由上述制备方法得到的。本发明进一步提供了上述过滤元件在高温气体过滤除尘中的应用。本发明提供的上述过滤元件具有耐高温、过滤效率高、除尘效果好等特点。

技术领域

本发明涉及高温气体净化技术领域，尤其涉及一种用于高温气体过滤除尘的过滤元件及其制备方法与应用。

背景技术

随着环保标准的不断提高，高温气体过滤技术已在燃煤发电、生物质气化、垃圾焚烧和石油催化裂化等众多工业过程中备受关注。从高温气体中高效地过滤脱除粉尘颗粒物不仅可以满足排放要求，保护下游设备的安全运行，而且还可以提高工艺效率和产品质量。在高温过滤系统中，过滤元件是核心部件，它的性能直接影响到过滤系统的过滤性能和运行寿命。为确保过滤器在高温工况下长期稳定地运行，过滤元件必须拥有良好的耐高温性、热抗震性、耐腐蚀性和机械稳定性。

多孔陶瓷是常用的高温过滤介质。其中，多孔烧结粉末陶瓷由于具有机械强度高、化学稳定性好和耐高温等优点，已被商业化开发。但是存在孔隙率低、压降高、体积密度大以及脆性等问题，会导致其运行成本高和使用寿命短，从而限制了它们的广泛应用。因此，有必要开发新型的陶瓷过滤元件。多孔纤维陶瓷由于具有轻质、孔隙率高、热抗震性好以及韧性好等优点，在保温和高温密封等领域广泛应用，是非常理想的高温过滤介质。目前，不断开发和优化陶瓷纤维过滤元件的制备工艺，达到制备工艺简单、制造成本低以及制备的过滤元件性能优异的目标，对于大力推广其实际应用具有重要意义。

目前，现有的陶瓷纤维过滤元件主要存在以下问题：1、结构不均匀，主要是粘结剂在干燥阶段由于受到毛细力、浓度梯度和热扩散等作用向过滤元件的厚度方向上的两侧表面迁移、造成粘结剂在两侧边缘处含量较多，而在中间部分含量较少，这种不均匀的结构导致元件强度下降；其次还存在粘结剂易团聚和在元件内部孔隙中存在多余无用的粘结剂，导致元件孔隙率减小的问题；2、过滤元件表面孔径较大且分布不均匀也是一重要缺陷，这件导致经过滤反吹循环后形成的残余粉尘层不均匀，存在“孔穴”结构，从而引起细小粉尘不断沉积在纤维元件内部以及穿透元件致使下游粉尘颗粒物浓度增大，因此需要对元件进气侧表面进行孔径修饰。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的在于提供一种过滤元件及其制备方法与应用。该过滤元件的表面孔径尺寸小、均匀性好，具有耐高温、过滤效率高、除尘效果好等特点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种过滤元件的制备方法，包括：S1、将陶瓷纤维、粘结剂溶胶、分散剂混合形成浆料，然后向该浆料中加入改性剂形成原料混合物，将所述原料混合物注入模具成型、脱模、干燥、煅烧，得到基体；S2、将基体安装在过滤器中，在过滤的上游加入低熔点颗粒进行过滤，直至所述过滤器的压降上升到初始压降的1.25-4倍时停止加入低熔点颗粒，将过滤后的基体取出后煅烧，得到所述过滤元件。

在本发明的具体实施方案中，S1中，所述陶瓷纤维具有较高的韧性，可提高过滤元件的机械性能、延长其使用寿命。所述陶瓷纤维一般包括硅酸铝纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维和可溶性陶瓷纤维等中的一种或两种以上的组合。所述陶瓷纤维一般选用直径为0.5μm-10μm的陶瓷纤维。

在本发明的具体实施方案中，S1中，所述粘结剂溶胶中的胶体粒子可以作为粘结剂固结交叉堆叠的陶瓷纤维，使陶瓷纤维形成刚性结构。并且，所述粘结剂与陶瓷纤维具有较高的热稳定性，可提高过滤元件的耐高温性质。在一些具体实施方案中，所述粘结剂溶胶可以包括硅溶胶和/或铝溶胶等。

在本发明的具体实施方案中，S1中，所述分散剂用于分散陶瓷纤维，分散剂可以包括羧甲基纤维素钠等。