CN109718603A

CN109718603A - 一种叠层复合过滤结构

Info

Publication number: CN109718603A
Application number: CN201910039837.XA
Authority: CN
Inventors: 余盛杰; 李喜英; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: Suzhou Superlong Aviation Heat Resistance Material Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Superlong Aviation Heat Resistance Material Technology Co Ltd
Priority date: 2019-01-16
Filing date: 2019-01-16
Publication date: 2019-05-07
Anticipated expiration: 2039-01-16
Also published as: CN109718603B

Abstract

一种叠层复合过滤结构，其特征在于，包括两层结构，表层结构为纤维织物层，内层结构为碳化硅泡沫支撑体，所述纤维织物层由碳化硅纤维织物与碳化硅晶须基体组成，孔隙率为20~30%，厚度为0.3~2mm，碳化硅纤维织物体积分数为40~50%，由碳化硅纤维布叠层组成，纤维布层数为2~6层；所述碳化硅泡沫支撑体为三维网状碳化硅骨架组成，孔隙率为40~50%，孔径为5~10μm，厚度为5~10mm，所述碳化硅骨架表面生长有碳化硅晶须，碳化硅骨架直径为20~30μm，内部中空，所述碳化硅晶须为多孔网状结构，晶须直径为200~500nm。本发明具有的优点：1、梯度孔隙过滤结构利于过滤清灰；2、多孔网状碳化硅晶须降低过滤阻力，提高过滤效率；3、整体结构稳定，力学性能优异。

Description

一种叠层复合过滤结构

技术领域

本发明涉及一种过滤结构，特别涉及一种叠层复合过滤结构。

背景技术

我国目前大部分地区雾霾污染十分严重，人民生活深受雾霾危害，目前对于雾霾的治理难以彻底，除霾方式有限，且效果甚微，治标不治本的方式难以将我国现阶段存在的雾霾污染问题彻底解决。除霾要从源头治理抓起，雾霾的罪魁祸首就是煤炭材料燃烧，煤炭燃烧后高温烟气没有得到有效处理直接排放到大气中。一方面，造成空气中微小颗粒（PM2.5）含量急剧上升，导致了严重的雾霾污染；另一方面，对于煤炭燃烧后的高温烟气能源利用率低，能源损失大。因此，降低工业烟气排放，提高能源利用率，发展优异、高效、可靠的高温烟气过滤材料应用于燃煤工业是利国利民的大事。

在现代工业生产过程中，涉及含尘气体在高温下直接净化除尘和应用的领域十分广泛，如能源工业中煤的气化联合循环发电，（IGCC）工艺流程的高温煤气,石化和化工工业的高温反应气体，冶金工业高炉与转炉高温煤气，玻璃工业的高温尾气，锅炉、焚烧炉的高温废气等。高温工业气体含有大量的物理显热、化学潜热、动力能以及可利用的物质，如固体催化剂，它的合理利用有着十分巨大的经济价值。高温气体的净化除尘是实现高温气体资源合理利用所必不可少的关键技术，同时也是一项先进的环保技术。在高温过滤介质的研制方面,多年来围绕着陶瓷过滤材料抗热震性的改善、金属过滤材料耐高温腐蚀性的提高开展了大量的研究工作，取得了实质性进展，尤其是陶瓷纤维增强复合多孔材料的开发使得陶瓷过滤材料抗热震性的得到显著改善。

申请号为201210093722.7的中国发明专利公开了一种纯质碳化硅过滤膜层及其制备方法，该种纯质碳化硅过滤膜层具有高通孔隙率、低压降、强度高、抗热冲击性能好、使用温度高的特点，制备方法易于实现，能够保证产品性能。纯质碳化硅过滤膜层的组成为纯质 SiC，表面膜层由细颗粒碳化硅堆积结合而成，孔径 0.1～20μm，膜层孔隙率在 25～50％之间。采用细碳化颗粒、硅粉、造孔剂添加剂及有机树脂配制膜层原料，采用喷涂或浸渍方法表面制备膜层，经干燥后，烧结得到纯质碳化硅膜层。本发明可在氧化气氛下使用，也可以在还原气氛下使用，耐酸、碱腐蚀性能强，可用于煤气化化工及 IGCC、 PFBC 煤气化发电、高温烟气、汽车尾气、水净化等各种高、低温流体过滤净化。但是该制备方法得到的碳化硅过滤膜层结合性差，复杂环境中耐温容限较低。

申请号为201410699493.2的中国发明专利公开了一种碳化硅过滤膜层及其低温制备方法，碳化硅过滤膜层的组成为纯质 SiC，表面膜层由细颗粒碳化硅堆积结合而成，孔径 20nm～20μm，膜层孔隙率在 40～50％之间，具有高通孔隙率、低压降、强度高、抗热冲击性能好、使用温度高的特点。采用细碳化硅颗粒、有机硅前驱体、造孔剂添加剂配制膜层浆料，采用喷涂表面制备膜层，经干燥后，烧结得到纯质碳化硅膜层。本发明采用有机硅前驱体裂解生成结合相，烧结温度低，孔隙结构控制容易，所制备膜层即可在氧化气氛下使用，也可以在还原气氛下使用，耐酸、碱腐蚀性能强，可用于煤气化化工及 IGCC、PFBC 煤气化发电、高温烟气、汽车尾气、水净化等各种高、低流体过滤净化。该专利是采用有机物先驱体浸渍裂解产物作为结合相，结合强度低，在含酸碱流体冲刷下容易脱落。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，旨在提供一种叠层复合过滤结构，其特征在于，包括两层结构，表层结构为纤维织物层，内层结构为碳化硅泡沫支撑体，所述纤维织物层由碳化硅纤维织物与碳化硅晶须基体组成，孔隙率为20~30%，厚度为0.3~2mm，碳化硅纤维织物体积分数为40~50%，由碳化硅纤维布叠层组成，纤维布层数为2~6层，碳化硅晶须基体采用催化化学气相沉积法制备；所述碳化硅泡沫支撑体为三维网状碳化硅骨架组成，孔隙率为40~50%，孔径为5~10μm，厚度为5~10mm，所述碳化硅骨架表面生长有碳化硅晶须，碳化硅骨架直径为20~30μm，内部中空，所述碳化硅晶须为多孔网状结构，晶须直径为200~500nm

本发明具有的优点：1、梯度孔隙过滤结构利于过滤清灰；2、多孔网状碳化硅晶须降低过滤阻力，提高过滤效率；3、整体结构稳定，力学性能优异。

附图说明

图1为叠层复合过滤结构

[10]为纤维织物层；[20]为碳化硅泡沫支撑体。

图2为碳化硅泡沫支撑体微观形貌图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例1

如图1所示，一种叠层复合过滤结构，叠层复合过滤结构包括两层结构，表层结构为纤维织物层，内层结构为碳化硅泡沫支撑体，纤维织物层由碳化硅纤维织物与碳化硅晶须基体组成，孔隙率为20%，厚度为0.5mm，碳化硅纤维织物体积分数为45%，由碳化硅纤维布叠层组成，纤维布层数为2层，碳化硅晶须基体采用催化化学气相沉积法制备；碳化硅泡沫支撑体为三维网状碳化硅骨架组成，孔隙率为40%，孔径为10μm，厚度为5mm，碳化硅骨架表面生长有碳化硅晶须，碳化硅骨架直径为25μm，内部中空，所述碳化硅晶须为多孔网状结构，晶须直径为300nm。该叠层复合过滤结构可应用于煤的气化联合循环发电系统中高温尾气净化，可在温度在850℃以上且含有腐蚀性酸碱气体的煤气化高温尾气环境中可靠工作，其过滤效率可保持在99.9%以上，采用压缩空气喷射脉冲系统作为反吹再生方式。

实施例2

如图1所示，一种叠层复合过滤结构，叠层复合过滤结构包括两层结构，表层结构为纤维织物层，内层结构为碳化硅泡沫支撑体，所述纤维织物层由碳化硅纤维织物与碳化硅晶须基体组成，孔隙率为25%，厚度为1mm，碳化硅纤维织物体积分数为45%，由碳化硅纤维布叠层组成，纤维布层数为4层，碳化硅晶须基体采用催化化学气相沉积法制备；碳化硅泡沫支撑体为三维网状碳化硅骨架组成，孔隙率为40%，孔径为10μm，厚度为5mm，碳化硅骨架表面生长有碳化硅晶须，碳化硅骨架直径为25μm，内部中空，所述碳化硅晶须为多孔网状结构，晶须直径为300nm。该叠层复合过滤结构可应用于煤的气化联合循环发电系统中高温尾气净化，可在温度在850℃以上且含有腐蚀性酸碱气体的煤气化高温尾气环境中可靠工作，其过滤效率可保持在99.9%以上，采用压缩空气喷射脉冲系统作为反吹再生方式。

上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种叠层复合过滤结构，其特征在于，所述叠层复合过滤结构包括两层结构，表层结构为纤维织物层，内层结构为碳化硅泡沫支撑体，所述纤维织物层由碳化硅纤维织物与碳化硅晶须基体组成，孔隙率为20~30%，厚度为0.3~2mm，碳化硅纤维织物体积分数为40~50%，由碳化硅纤维布叠层组成，纤维布层数为2~6层，碳化硅晶须基体采用催化化学气相沉积法制备；所述碳化硅泡沫支撑体为三维网状碳化硅骨架组成，孔隙率为40~50%，孔径为30~100μm，厚度为5~10mm，所述碳化硅骨架表面生长有碳化硅晶须，碳化硅骨架直径为20~30μm，内部中空，所述碳化硅晶须为多孔网状结构。