一种高精度除尘滤芯的制作方法

1.本发明涉及工业通风除尘技术领域，具体为一种高精度除尘滤芯，适用于各种燃料燃烧产生的烟气及生产过程的中产生的扬尘的净化处理。


背景技术：

2.目前工业上成熟并得到普遍应用的各种烟气、扬尘干法净化装置除尘精度均低于5μm，(所谓除尘器精度是除尘器分级效率为100％时，最小颗粒直径之值为除尘器精度)直径大于5μm时其分级除尘效率可达100％，而当粉尘粒子直径小于5μm时，随粒径的减小，除尘效率急剧降低，烟气及扬尘中的pm2.5及以下的为细颗粒物得不到有效地清除，致使空气中的pm2.5含量超标，当水汽条件具备，扩散条件变差就可能发生雾霾天气，为此，本发明提供了一种高精度除尘滤芯。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明提供了一种高精度除尘滤芯，解决了现有除尘技术中存在除尘精度低，不能全部去除小于5μm的微细颗粒的问题。
4.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高精度除尘滤芯，包括：
5.金属网架，所述金属网架为耐热不锈钢丝网卷制而成的结构，且金属网架的外表面纵向上等间距分布有多个纵向通槽，每个所述纵向通槽内均插接有契合榫；
6.承载体，呈圆柱形环绕安装于所述金属网架的外表面；
7.高精度过滤薄膜，喷涂形成于承载体的外表面；
8.底座，安装于所述金属网架的底端，且金属网架的顶端卡合有压盖。
9.作为本发明进一步的技术方案，所述底座的上部开设有卡槽，且底座的中部呈环形阵列分布有多个支架，每相邻的两个所述支架之间呈镂空设计。
10.作为本发明进一步的技术方案，所述金属网架的底部卡合于支架内，所述压盖卡合于金属网架的顶部，所述压盖与金属网架之间以及金属网架与支架之间均填充有密封胶。
11.作为本发明进一步的技术方案，所述金属网架与承载体之间同样设置有高精度过滤薄膜，且金属网架、承载体和高精度过滤薄膜共同组合形成滤芯筒。
12.作为本发明进一步的技术方案，所述金属网架的内侧壁由下至上等间距分布有多个横向加强筋板，且金属网架的内侧壁呈环形阵列分布有多个与横向加强筋板相互垂直的纵向加强筋板。
13.作为本发明进一步的技术方案，所述契合榫为钢材质构件，且契合榫与纵向通槽的尺寸相匹配。
14.作为本发明进一步的技术方案，所述高精度过滤薄膜的原料按照质量分为：30-40％的有机硅树脂、5-8％的稀释剂、52-65％的碳化硅粉末。
15.作为本发明进一步的技术方案，所述高精度过滤薄膜的制备方法为：
16.①
将碳化硅粉末过目筛，分选成不同细度的碳化硅粉末，再将一定量的有机硅树脂、稀释剂、不同细度的碳化硅粉末通过混合搅拌制成碳化硅涂料；
17.②
再将所制备的碳化硅涂料通过喷涂机分两次均匀的喷敷于承载体的外表面，干燥后形成厚度为1mm，且能与承载体牢固黏合在一起，即可形成高精度过滤薄膜。
18.作为本发明进一步的技术方案，所述高精度过滤薄膜的孔径较最小的灰尘颗粒直径小，而尘粒由于其直径大于滤芯的孔径被截留在滤层的表面，在动力凝并作用下形成滤饼参与烟气净化，在滤饼中微细颗粒在扩散机理作用下完成与烟气的分离，滤芯形成以对微细颗粒除尘有极高去除率的截留与扩散机理相串联的高精度除尘滤芯，如将滤膜中的孔径控制在小于烟气中微细颗粒的最小直径，及可将烟气中微细颗粒全部分离出来，除尘精度稳定，其除尘精度与滤速无关，即使烟气在大幅度波动时其除尘精度保持不变。
19.有益效果
20.本发明提供了一种高精度除尘滤芯。与现有技术相比具备以下有益效果：
21.1、一种高精度除尘滤芯，通过由带纵向、横向加强筋板的金属网制作而成的金属网架，可以大幅度提高滤芯的强度，提高滤芯尺寸的稳定性，而且承载体具有一定的强度，并能与高精度过滤薄膜紧密粘合，可以方便制成筒体或箱体或板型的高精度过滤薄膜的承载体；并且在承载体的内、外表面均喷涂有由碳化硅涂料形成的高精度过滤薄膜，使其透气率为滤速1m/min时，其阻力小于80pa，而且内壁衬有金属网架，并具有一定刚度的筒状或箱状或板状物体的外表面，从而可以形成带高精度过滤薄膜的除尘滤芯，该滤芯可将烟气或扬尘中大于0.001μm微细尘粒全部去除，大幅度降低了烟气或扬尘中微细颗粒的数量，减少了大气的污染，达到治理雾霾的目的。
22.2、一种高精度除尘滤芯，该除尘滤芯的的除尘机理为为截留捕尘，截留捕尘的效率与滤速大小无关，用带高精度过滤薄膜的除尘滤芯建设的烟气净化系统与布袋除尘相比运行更加平稳，在负荷大幅度波动时，除尘效果不变，在运行阻力相等时，带高精度过滤薄膜的除尘滤芯面积是布袋除尘的1/3，在面积相等时运行费用降低2/3。
23.3、一种高精度除尘滤芯，采取压盖和底座的配合，将底座采取镂空设计，既方便提高滤芯的支撑和安装，又方便烟气的进入，进一步提高滤芯的使用质量，使其运行稳定故障率极低，降低了维护量，减少了维护费用。
附图说明
24.图1为一种高精度除尘滤芯的结构示意图；
25.图2为一种高精度除尘滤芯的剖面图；
26.图3为一种高精度除尘滤芯中金属网架的俯视图；
27.图4为一种高精度除尘滤芯中纵向、横向加强筋板的安装示意图；
28.图5为一种高精度除尘滤芯中底座的结构示意图。
29.图中：1、金属网架；2、压盖；3、底座；4、承载体；11、纵向通槽；12、契合榫；13、横向加强筋板；14、纵向加强筋板；5、高精度过滤薄膜；6、密封胶；31、支架；32、卡槽。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.请参阅图1-5，本发明提供一种高精度除尘滤芯技术方案：一种高精度除尘滤芯，包括：
32.金属网架1，金属网架1为耐热不锈钢丝网卷制而成的结构，且金属网架1的外表面纵向上等间距分布有多个纵向通槽11，每个纵向通槽11内均插接有契合榫12，契合榫12为钢材质构件，且契合榫12与纵向通槽11的尺寸相匹配，通过契合榫12可以提高承载体4以及高精度过滤薄膜5与金属网架1的安装牢固性，金属网架1的内侧壁由下至上等间距分布有多个横向加强筋板13，且金属网架1的内侧壁呈环形阵列分布有多个与横向加强筋板13相互垂直的纵向加强筋板14，金属网架1内径上焊接的横向加强筋板13和纵向加强筋板14，可以大幅度提高滤芯的强度、刚度及耐折弯的性能，可以大幅度提高滤芯的寿命；
33.承载体4，呈圆柱形环绕安装于金属网架1的外表面，用于提高高精度过滤薄膜5与金属网架1之间的连接，从而提高除尘滤芯的牢固性，而且承载体4具有一定的强度，并能与高精度过滤薄膜5紧密粘合，可以方便制成筒体或箱体或板型的高精度过滤薄膜5的承载体4；并且在承载体4的内、外表面均喷涂有由碳化硅涂料形成的高精度过滤薄膜5，使其透气率为滤速1m/min时，其阻力小于80pa，而且内壁衬有金属网架1，并具有一定刚度的筒状或箱状或板状物体的外表面，从而可以形成带高精度过滤薄膜5的除尘滤芯，该滤芯可将烟气或扬尘中大于0.001μm微细尘粒全部去除，大幅度降低了烟气或扬尘中微细颗粒的数量，减少了大气的污染，达到治理雾霾的目的；
34.高精度过滤薄膜5，喷涂形成于承载体4的外表面，金属网架1与承载体4之间同样设置有高精度过滤薄膜5，且金属网架1、承载体4和高精度过滤薄膜5共同组合形成滤芯筒，滤芯筒顶部与压盖2相连接，且通过密封胶6进行密封固定，其底部插接于底座3上的卡槽32内，利用密封胶6进行固定，提高滤芯安装的稳定性；
35.高精度过滤薄膜5的原料按照质量分为：30-40％的有机硅树脂、5-8％的稀释剂、52-65％的碳化硅粉末；
36.高精度过滤薄膜5的制备方法为：
37.①
将碳化硅粉末过目筛，分选成不同细度的碳化硅粉末，再将一定量的有机硅树脂、稀释剂、不同细度的碳化硅粉末通过混合搅拌制成碳化硅涂料；
38.②
再将所制备的碳化硅涂料通过喷涂机分两次均匀的喷敷于承载体4的外表面，干燥后形成厚度为1mm，且能与承载体4牢固黏合在一起，即可形成高精度过滤薄膜5；
39.在碳化硅涂料第二次喷敷时，将第一次喷敷了涂料的滤芯放在可转动的两支撑架之间，并可以通过支撑架向滤芯内部供应定量的洁净的气体，进行孔隙率、及滤层孔径的调整，测量烟气通过滤料(即高精度过滤薄膜5)时的阻力，滤料的阻力直接与透气率有关，而透气率又与孔隙率及孔隙直径相关，因此测得滤层阻力，即可确定滤层的孔隙率及孔径；
40.在截留效效应中令r＝dp/dc
41.其中，r称为截留参数，dp为尘粒直径，dc为滤层孔的直径；
42.即当r＝1时，有dp＝dc，此直径值即为该滤芯的分离精度，只要是测出除尘器的分级效率为100％时的颗粒直径就可确定滤层孔的当量直径；
43.而且高精度过滤薄膜5的孔径较最小的灰尘颗粒直径小，而尘粒由于其直径大于滤芯的孔径被截留在滤层的表面，在动力凝并作用下形成滤饼参与烟气净化，在滤饼中微细颗粒在扩散机理作用下完成与烟气的分离，滤芯形成以对微细颗粒除尘有极高去除率的截留与扩散机理相串联的高精度除尘滤芯，如将滤膜中的孔径控制在小于烟气中微细颗粒的最小直径，及可将烟气中微细颗粒全部分离出来，除尘精度稳定，其除尘精度与滤速无关，即使烟气在大幅度波动时其除尘精度保持不变；
44.而且当烟气流速为1m/min时，阻力为80pa，经测试高精度过滤薄膜5，具有很高的分离精度，可将不同直径的气体分子进行分离，只有筛孔直径dc1≤dc≤dc2之间，由此可知高精度过滤薄膜5的孔径是气体分子直径数量级的，而我们需去除的雾霾粒子最小直径为0.001μm，但r＝(dp/dc)≥1可将大于0.001μm的微细颗粒全部去除；
45.当灰霾粒子被挡在滤层(即高精度过滤薄膜5)表面，烟气分子却可以顺利的通过滤层排出系统，使灰霾粒子与烟气顺利分离来，灰霾粒子在滤料层外表面堆积形成滤饼层，由于滤饼层灰霾粒子的密度极高且滤速很低根据各种捕尘机理效率比较可知，但随着尘粒的减小，扩散效应增加；
46.进一步的，对于流速υ0也有类似的情况，流速低时，扩散效应显著，流速高时碰创效率明显，因而有一中间流速，其效率最低，其主要捕尘作用为截留效应；
47.为了制造出高精度碳化硅除尘滤芯，必须制造出孔径小于最微小颗粒直径的高精度过滤薄膜5，将以惯性碰撞效应为主的袋式除尘，升级换代为将截留效应和扩散效应串联使用的，高精度过滤薄膜5为滤层的滤芯，此时由于灰霾粒子的直径dp远大于滤网孔的直径dc远大于烟气分子的直径dy既有：
48.dp≥dc≥dy
49.因此烟霾粒子dp≥dc被挡在滤层表面通过动力凝聚或扩散机理形成滤饼参与烟气净化，而dc≥dy烟气分子可以顺利的通过滤层排往大气，我们可以根据用户提供的烟气参数及粉尘粒径分布图，即可确定过滤薄膜的透气率及滤孔的直径，制造出能广泛地应用于各种燃料燃烧产生的烟气，各种产品生产工艺过程中产生的工业废气及扬尘净化处理的，高精度碳化硅除尘薄膜滤芯。
50.即使dp≥0.001μm，该滤芯仍然具有dp≥dc≥dy，可将0.001μm的微细颗粒物全部去除，加之微细的粉尘在滤层的表面，微细尘粒通过不同的途径互相接触而成较大颗粒的过程称为凝并，凝并对于除尘工作有着重要意义，因为凝并结成的大颗粒，易于被捕集，同时可以大大节省能量，凝并可以仅由于粒子的不朗运动(热扩散)而产生，称为热凝并，但是流体的紊流运动、速度梯度、特别是在外力作用下，也能使粒子互相靠近而接触、凝并，这种作用分别称为紊流凝并、梯度凝并和动力凝并；
51.与其他形式的凝并比较，由于外力作用的动力凝并速率要强得多。影响凝并速率的主要变数为尘粒浓度、颗粒大小、气体成分及气体温度，凝并速率、随气体温度t的增加而增加，但是影响扩散系数d的气体粘性系数也随温度的增加而增加，因此热凝并速率的增加并不与t的增加成正比；
52.此外，小尘粒的凝并速率随压力的降低而增加，一般说来，在起始含尘浓度高、粒
径相差较大的多分散性尘粒，热凝并是有效的，实现通过截留机理与扩散机理串联以及动力凝并实现烟气与烟霾粒子的高精度高效分离，凝并对于除尘工作有着重要意义，因为凝并而结成的大颗粒，易于被捕集，同时可以大大节省能量，高精度过滤薄膜5制成的滤芯与布袋除尘相比其能耗只是其耗能的10％～30％，相应也减少了设备的一次投资和运行费用。
53.再进一步的，因高精度除尘滤芯的除尘机理是由截留效应与扩散效应串联而成，对于微细颗粒而言具有极高的去除率，对截留捕尘起作用的是尘粒的大小，而不是惯性，并且与气流的流速无关；
54.我们用装载机改装的试验台动力为柴油发动机，其燃料为0柴油，其额定功率为37kwh，在怠速与满负荷时产生的烟气之比为1∶3，因滤层的孔径小于0.001μm截留效应随捕尘体孔径的减小而增高，截留效率与流速的大小无关，反复快速猛踩油门时，测得阻力在290～760pa之间激烈跳动，流量在60～180m3/h之间快速波动，此时测得的粒径0.001μm的分级效率为100％，可以得出总的通过过滤层的阻力：
55.△
p＝[μsi/ρbka2]vgq [μlf/ka]q pa
[0056]
令b＝[μsi/ρbka2]
[0057]
c＝[μlf/ka]
[0058]
则
△
p＝(bvg c)q pa
[0059]
bvg代表粉尘层阻力，而c代表滤料本身的阻力，后一阻力可取两个数值；
[0060]
其一，如滤料(高精度过滤薄膜5)是全新的，则为清洁空气通过该滤料时的阻力；
[0061]
其二，含尘空气通过该滤料，则其上已建立粉尘层，虽然经过清灰，剩余阻力仍比原始阻力为高，因为滤布上不可能彻底清灰；
[0062]
而且根据粉尘的的性质不同一般的透气率仅为起始透气率(干净滤料时的透气率)的40～60％，而对微细粉尘，甚至只有10～20％，透气率降低除尘效率提高，但阻力大为增加，但经过实验已经证实，经若干次反吹之后，其剩余阻力仍然与原始阻力相等；
[0063]
依据
△
p＝(bvg c)q pa，高精度反吹后，由高精度除尘滤芯的捕尘机理为截流效应，截留效率随尘粒直径的增加和捕尘体的直径减小而增高与流速大小无关，流速增加系统阻力按流速的平方增长，运行的经济性大幅下降，确定运行滤速依据为阻力；
[0064]
由于带高精度过滤薄膜5的除尘滤芯的过滤效率与流速无关，而布袋除尘滤袋设计滤速为1m/min左右，当滤速达1.45m/min除尘效率大幅下降，确定设计滤速的依据为除尘效率，新的带高精度过滤薄膜5的除尘滤芯的透气性，较新布袋的透气性差，但在投入运行，经若干次反吹带高精度过滤薄膜5的除尘滤层的孔径小于灰尘最小颗粒直径，灰尘粒子被截留在滤层的外表面，反吹后滤芯和新滤芯压差一样，而袋式除尘经几次反吹后由于布袋的容尘量大，阻力大增，经测试滤速1m/min时的阻力，与高精度过滤薄膜5滤速3m/min时的阻力相等，即在保证各自除尘效果不变的前提下，高精度碳化硅除尘薄膜滤芯的面积是布袋面积的1/3其阻力是一样的。
[0065]
底座3，安装于金属网架1的底端，且金属网架1的顶端卡合有压盖2，底座3的上部开设有卡槽32，且底座3的中部呈环形阵列分布有多个支架31，每相邻的两个支架31之间呈镂空设计，金属网架1的底部卡合于支架31内，压盖2卡合于金属网架1的顶部，压盖2与金属网架1之间以及金属网架1与支架31之间均填充有密封胶6，将压盖2压合于滤芯顶部利用密
封胶6进行密封，同时将底座3与滤芯底部连接，通过密封胶6固定，可以提高滤芯的安装，同时也能提高金属网架1的牢固性，且底座3底部采取镂空设计，方便烟气的进入；
[0066]
安装时，在承载体4的内表面喷涂一层高精度过滤薄膜5，然后将承载体4安装于金属网架1上，然后于承载体4表面均匀喷涂两遍高精度过滤薄膜涂料，使其在承载体4表面形成1mm厚的高精度过滤薄膜5，然后将契合榫12插入金属网架1上的纵向通槽11内，提高承载体4与金属网架1安装的牢固性，并且配合金属网架1内径上焊接的横向加强筋板13和纵向加强筋板14，可以大幅度提高滤芯的强度、刚度及耐折弯的性能，可以大幅度提高滤芯的寿命，最后，将压盖2和底座3分别安装于金属网架1的顶部和底部，即可形成高精度除尘滤芯。
[0067]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0068]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。