Application de matériaux filtrants en céramique dans le domaine de dépoussiérage de gaz à haute température

L’énergie joue un rôle vital dans le développement économique et social, mais la pollution de l’environnement est un problème accessoire auquel il faut faire face. Depuis la réforme et l’ouverture, notre économie a connu une longue période de croissance rapide, mais la croissance économique et l’approvisionnement stable en énergie sont aussi inséparables que la viande. La quantité de cendres volantes produites par la consommation de charbon thermique dans la production d’électricité en Chine est très importante chaque année, et de nombreux processus de production industrielle sont également confrontés à des problèmes de poussière. Ce type de déchets solides composés d’innombrables petites sphères contient une variété de composants nocifs, des coûts de stockage élevés et une pollution grave de la poussière, il est donc très important de récupérer et de recycler efficacement d’une manière raisonnable. L’épuration des gaz de combustion à haute température est un processus essentiel dans le processus de recyclage des cendres volantes, qui est directement lié au taux de récupération des composants efficaces dans les cendres volantes et le degré de pollution de l’environnement causé par ce processus. La technologie de filtration céramique à haute température est une technologie relativement avancée de purification de gaz poussiéreux à haute température dans le monde ces dernières années.

1 principales catégories de technologies de dépoussiérage sur le marché et leurs avantages et inconvénients

À l’heure actuelle, les principales technologies de dépoussiérage à la maison et à l’étranger comprennent le dépoussiérage de cyclone, le dépoussiérage de sac de tissu, le dépoussiérage électrique, le dépoussiérage de sac électrique, la filtration de lit particulaire, la filtration de membrane inorganique poreuse et ainsi de suite. Les lacunes de ces méthodes de dépoussiérage sont les suivantes:

L’efficacité de dépoussiérage de Cyclone est mauvaise, ne peut pas répondre aux exigences des émissions environnementales, généralement seulement utilisées pour le dépoussiérage préalable. Le dépoussiérage de type sac en tissu est limité par la résistance à la température, la résistance à la corrosion et d’autres propriétés des médias filtrants, l’utilisation de la température ne peut pas être trop élevée, généralement utilisée sous 250℃, évidemment ne peut pas répondre aux besoins de purification des gaz de combustion à haute température. Le dépoussiérage électrique a quelques problèmes, tels que la décharge instable de couronne, la vie courte d’électrode, la sensibilité à la composition des gaz de combustion, l’isolation à haute température, etc., et il ne convient pas pour être employé à haute température pendant longtemps (généralement inférieur à 380℃). La résistance de dépoussiérage de filtration de couche granulaire à la haute température, résistance à la corrosion, mais son efficacité de filtration n’est pas idéale, la concentration d’émission de poussière est élevée. Les films métalliques et les médias filtrants tissés en métal sont coûteux et limités dans l’application en raison de la résistance à la corrosion et à l’usure. Parmi les autres méthodes de filtration, les technologies de dépoussiérage qui ont été étudiées ou sont en cours d’étude comprennent le filtre texturé en céramique et le filtre en fibre céramique, etc. L’efficacité de filtration de ces dépoussiéreurs peut atteindre plus de 99%, mais il y a beaucoup de problèmes tels que la faible résistance, le bouchage facile et l’échec. La membrane céramique et le corps de support contiennent un grand nombre de structure de micro-pores, lui donnant une grande surface spécifique. La surface de ces pores est un bon support de catalyseur. Une fois le catalyseur chargé sur la surface, la désulfuration et la décontamination peuvent être réalisées en même temps que le dépoussiérage. Le filtre à membrane en céramique présente les avantages de la résistance à hautes températures, de la résistance à la corrosion, de la résistance mécanique élevée, de la structure stable et de l’absence de déformation, et peut réaliser la régénération fonctionnelle par le " multiple; nettoyage ", longue durée de vie, ainsi il est considéré comme l’un des meilleurs choix de l’élimination de la poussière de gaz de poussière à haute température.

2 haute température dépoussiérage matériau céramique

La poussière à haute température contient beaucoup de composants oxydants et réducteurs, de composés métalliques à faible point de fusion, etc. Ce type de milieu a un certain effet corrosif sur les matériaux filtrants à haute température. Par conséquent, une bonne résistance à haute température et la température chimique sont les conditions de base des éléments filtrants en céramique à haute température. À l’heure actuelle, les matériaux céramiques de filtration à haute température développés sont principalement divisés en deux types: matériaux céramiques d’oxyde, tels que l’alumine, le spinelle, la cordiérite, la mullite, etc.; Matériaux céramiques non oxydés, tels que le carbure de silicium, le nitrure de silicium, etc. Parmi eux, le matériau en carbure de silicium a une bonne conductivité thermique, une haute résistance, un faible coefficient de dilatation thermique, une bonne résistance aux chocs thermiques et d’autres avantages, est le matériau céramique à haute température préféré.

3. Mécanisme de Filtration du filtre à membrane en céramique

Pour la filtration et la séparation du système gaz-solide, le mécanisme de dépoussiérage du filtre à membrane en céramique est principalement la collision inertielle, la diffusion et l’interception. En général, les poussières de plus grande taille de particules sont piégées parce que la taille des particules est plus grande que l’ouverture de la membrane. Lors du passage à travers la membrane micropore, la poussière de taille moyenne est piégée par collision inertielle et contact avec la paroi micropore. Des particules plus petites sont piégées par le mouvement brownien en contact avec la paroi interstitielle.

Le processus de dépoussiérage est principalement divisé en trois étapes:

Dans un premier temps, le gaz contenant de la poussière pénètre dans le tube de membrane en céramique et les particules de poussière sont bloquées par la couche membranaire. A ce moment, la couche membranaire à la surface du tube filtre joue un rôle majeur.

Dans la deuxième étape, avec le processus de filtration, la poussière à la surface de la couche de film augmente et le gâteau de filtre est formé à la surface du film. Dans ce processus, le gâteau de filtre joue un rôle majeur dans la filtration du gaz contenant de la poussière, ce qui rend l’efficacité de collecte considérablement améliorée, qui est également l’étape principale de la filtration.

Dans la troisième étape, après une certaine période de fonctionnement, en raison de l’épaississement continu de la couche de gâteau de filtre, la résistance de filtration augmente, la vitesse de filtration diminue, et la chute de pression augmente. A ce moment, les poussières fixées à la surface du tube filtrant doivent être enlevées à temps, et le filtre à membrane en céramique peut être régénéré par un gaz rétrosoufflant, afin de rétablir sa capacité de filtration. Il convient de noter que le processus de nettoyage de la filtration sur membrane céramique dépend principalement de la couche de gâteau formée sur le tube de filtre. Pendant le processus de nettoyage et de régénération, un nettoyage excessif réduira l’efficacité de la filtration.

La membrane en céramique utilisée dans le domaine du dépoussiérage de gaz à haute température peut non seulement protéger l’environnement, réaliser une production propre, mais présente également un large éventail d’avantages économiques. Face à l’environnement difficile du dépoussiérage de gaz à haute température, l’application de matériaux céramiques poreux traditionnels est considérablement limitée. Par conséquent, le développement de la membrane céramique haute température avec une bonne résistance aux hautes températures et aux chocs thermiques, ainsi que la recherche sur la filtration et le soufflage inverse des avions seront au centre des chercheurs à l’avenir. Dans le même temps, il est nécessaire d’optimiser davantage le processus de fabrication de membrane en céramique et de réduire le coût, afin de réaliser l’application d’industrialisation de la membrane en céramique dans le domaine du dépoussiérage à haute température dès que possible.