高溫?zé)煔膺^濾管的研制

呂建新

（江蘇省宜興非金屬化工機(jī)械廠有限公司，宜興214221）

0 引言

近幾年來，國(guó)內(nèi)陸續(xù)引進(jìn)荷蘭殼牌公司的煤氣化過濾裝置20多套，其核心過濾元件陶瓷膜過濾管全部由德國(guó)波爾公司提供，該系統(tǒng)內(nèi)工作壓力3.5～4MPa，瞬間反沖壓力7～8 MPa，工作溫度 500～600℃，要求過濾管強(qiáng)度≥20 Mpa，阻力降≤3.6kpa（流速360m/s），熱穩(wěn)定性好，過濾精度≤0.5um。由于使用條件苛刻、指標(biāo)要求高，目前國(guó)內(nèi)殼牌裝置全部進(jìn)口德國(guó)波爾公司生產(chǎn)的煙氣過濾管，該產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格昂貴、制作周期長(zhǎng)（一般為6個(gè)月），已無法滿足客戶需求。針對(duì)以上情況,利用SiC強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、膨脹系數(shù)低的特點(diǎn)，研究一種碳化硅煙氣管的制備方法。該產(chǎn)品具有成本低（為德國(guó)管的1/3），制作周期短，主要技術(shù)指標(biāo)尤其是阻力降低、O型環(huán)強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品在殼牌裝置中試用，完全能夠滿足工況要求，已經(jīng)通過國(guó)家863項(xiàng)目鑒定。

1 試驗(yàn)過程

1.1 原料

試驗(yàn)原料：基體主要原料為碳化硅顆粒，膜原料為莫來石顆粒，原料的理化性能見表1。

1.2 配方組成見表2、表3。

表1 原料的理化性能

表2 基體配方組成（%）

表3 膜配方組成

1.3 工藝流程及工藝參數(shù)

1.3.1 工藝流程圖（見圖1）

1.3.2 主要工藝參數(shù)

坯體水份：12%～15%，干燥水份＜2%，坯體擠出壓力＞8Mpa，燒成溫度：1 420～1 450℃。

圖1 工藝流程圖

1.4 性能測(cè)試及分析調(diào)整

1.4.1 性能測(cè)試數(shù)據(jù)見表4

表4 產(chǎn)品主要性能測(cè)試表

1.4.2性能測(cè)試

用強(qiáng)度儀測(cè)試其O型環(huán)強(qiáng)度，用煮沸法測(cè)定其氣孔率及體積密度，用電爐按測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)重復(fù)測(cè)定其熱穩(wěn)定性，用阻力率測(cè)試儀測(cè)定阻力降。

1.4.3數(shù)據(jù)分析調(diào)整

從表4發(fā)現(xiàn)，2#配方產(chǎn)品的O型環(huán)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、氣孔率都要高于德國(guó)管，阻力降低于德國(guó)管。調(diào)整方向：基體配方在2#基礎(chǔ)上微調(diào)如表5。

表5 產(chǎn)品配方（%）

按工藝流程圖1測(cè)定4#配方性能數(shù)據(jù)見表6。

從表6發(fā)現(xiàn)：隨著粘結(jié)劑的減少，造孔劑的增加，O型環(huán)強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)，而產(chǎn)品氣孔率有明顯增加，最終使產(chǎn)品的阻力降呈明顯下降的良好態(tài)勢(shì)。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 試驗(yàn)管與德國(guó)管電鏡對(duì)比見圖2。

從圖2電鏡圖片發(fā)現(xiàn)：試驗(yàn)管顆粒頸部連接呈微熔狀態(tài)，強(qiáng)度要高于德國(guó)管，氣孔率、表面孔徑分布狀態(tài)均要優(yōu)于德國(guó)管。

2.2 試驗(yàn)管與德國(guó)管阻力降測(cè)試見圖3。

表6 產(chǎn)品主要性能

圖2 德國(guó)管（上）、試驗(yàn)管（下）

圖3 試驗(yàn)管與德國(guó)管阻力降測(cè)試

從圖3發(fā)現(xiàn)：試驗(yàn)管阻力降比德國(guó)管下降了30%左右，提高了過濾通量，增加了工效。

3 結(jié)論

研發(fā)產(chǎn)品與德國(guó)管相比，該產(chǎn)品具有強(qiáng)度高、氣孔率大、孔徑分布均勻、阻力降小、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在長(zhǎng)度、工作溫度、孔隙率、出口含塵濃度和分離效率等指標(biāo)上達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。經(jīng)殼牌裝置試用，運(yùn)行良好，完全能滿足工況要求。

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