復合金屬濾材過(guò)濾性能試驗研究

2011-01-12 17:50:34.000

復合金屬濾材過(guò)濾性能試驗研究

摘要針對傳統的天然氣過(guò)濾分離器存在孔隙率低，比表面積小，過(guò)濾速度慢，過(guò)濾周期短，濾芯再生能力差，濾芯價(jià)格高和壽命短等問(wèn)題，對10種不同性能的天然氣濾材進(jìn)行了性能試驗研究。從分析研究綜合價(jià)格、反沖洗效果和可再生性能等因素來(lái)看，復合金屬濾材的效果良好。試驗表明，3 和5 復合金屬濾材效果好，對粒徑1 Ixm以上機械雜質(zhì)的分離效率達到98．9％ ，3I．Lm以上的機械雜質(zhì)分離效率達到99．2％ ，5 Ixm以上的機械雜質(zhì)分離效率達到999％ ；對粒徑1、3、5 Ixm以上液體水的分離效率分別達到98．5％ 、99．1％ 、99．9％ 。
試 驗 研 究
1．濾材的選擇
    筆者對天然氣濾材進(jìn)行了全面的調查與研究，從非金屬濾材、纖維濾材、金屬濾材人手，收集并評價(jià)了陶瓷、玻璃纖維、復合金屬等多種性能優(yōu)良的濾材數l0種，通過(guò)試驗初步選出l0種不同性能的復合金屬濾材，進(jìn)行了深入的試驗和研究。
2．綜合分析
    (1)從價(jià)格看，聚丙烯纖維層壓濾管元件單價(jià)低，其次為聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜，貴為復合金屬網(wǎng)濾管，同樣外徑下其單價(jià)為聚丙烯纖維層壓濾管元件的20～30倍；
    (2)從過(guò)濾元件的單件面積看，聚丙烯纖維層壓濾管為圓柱形深層過(guò)濾層壓濾管，其過(guò)濾元件過(guò)濾面積只與圓柱體面積和過(guò)濾元件長(cháng)度有關(guān)，單個(gè)元件有效過(guò)濾面積小，濾管也可以采用折疊型式，單個(gè)元件過(guò)濾面積可增大l0倍以上。
    (3)從反沖洗效果看，聚丙烯纖維層壓濾管為圓柱形深層過(guò)濾層壓濾管，基本上不能反沖洗，元件只能拆卸進(jìn)行表面沖洗，能重復使用2～3次。其余過(guò)濾元件均可進(jìn)行正沖洗和反沖洗，特別是復合金屬網(wǎng)濾管，其正沖洗和反沖洗條件范圍寬，沖洗效果好，可多次使用。
    以綜合價(jià)格和反沖洗效果看，復合金屬網(wǎng)濾管效果好，雖然其一次投資較大，但是它既能滿(mǎn)足天然氣過(guò)濾的要求，且能長(cháng)期使用。
    (4)現有天然氣過(guò)濾分離設備中的過(guò)濾元件基本上使用聚丙烯纖維層壓濾管和類(lèi)似的圓柱形深層過(guò)濾層壓濾管，都沿用臥式分離器相應結構。筆者吸取其他行業(yè)中成熟先進(jìn)的經(jīng)驗和技術(shù)，采用制水、制藥、制酒行業(yè)中的濾管—— 復合金屬網(wǎng)濾管聚丙烯膜、聚四氟乙烯膜，均能滿(mǎn)足天然氣過(guò)濾設備的要求。
   (5)復合金屬濾材是采用多層金屬編織絲網(wǎng)為原料，通過(guò)特殊的疊層設計、復合壓制和真空(或保護氣氛)燒結等工藝制備而成的一種新型多孔結構與功能的材料。它既能保持普通金屬編織絲網(wǎng)孔隙結構簡(jiǎn)單、網(wǎng)孔尺寸均勻的特性，又克服了強度低、整體性差、網(wǎng)孔形狀不穩定等不足，還可以靈活地對材料的孔隙尺寸、滲透性能和機械強度進(jìn)行合理匹配與設計，其綜合特性明顯優(yōu)于復合金屬粉末、陶瓷、纖維、濾紙、濾布等類(lèi)型多孔材料。
    復合金屬濾材通過(guò)高溫擴散燒結固定網(wǎng)孔的多層濾網(wǎng)結構，其過(guò)濾機制以表層網(wǎng)孔和濾餅捕捉為主，由單層較細金屬絲網(wǎng)燒結形成的過(guò)濾層屬于直接攔截過(guò)濾，其優(yōu)點(diǎn)是將具有一定尺寸分布的雜質(zhì)顆粒直接攔截在濾網(wǎng)外層表面，形成一層均勻濾餅，隨著(zhù)濾餅的逐漸形成，又可以攔截更小規格的顆粒；濾材料表面形態(tài)均勻規則，網(wǎng)孔內部孔道光滑，既有利于濾餅層的快速形成，又便于濾渣的清
除分離，因而可以獲得過(guò)濾精度高、可靠性好、工藝過(guò)程穩定的效果，還具有承壓強度高、操作壓降小、濾餅形成均勻和適于反沖洗操作等特點(diǎn)，具有優(yōu)異的反洗再生特性，可以長(cháng)期反復使用，特別適用于系統連續化運行和自動(dòng)化操作，并且易于成型、加工和焊接，組裝方便，可制成各種形式的過(guò)
濾元件。
    從綜合價(jià)格、反沖洗效果和可再生性能等因素看，復合金屬濾材的效果好。
3．試驗設備
    試驗裝置有SzD一1散射光臺式濁度儀，測量范圍0—100 NTU；AX204電子天平，測量精度1／10萬(wàn)g；z—0．3／7—1空氣壓縮機，排氣壓力0．7MPa，標準排氣量0．3 m ／min；E2Hl024一P—W102單螺桿泵；LZB一25玻璃轉子流量計，測量范圍1—10 rll ／h(氣體)。
4．試驗流程
   采用復合金屬膜片過(guò)濾裝置為中心試驗裝置，試驗目的是考察復合金屬在氣體過(guò)濾、污水過(guò)濾及反洗再生效果的性能。復合金屬過(guò)濾性能試驗流程見(jiàn)圖1。
 
    試驗采用HIR一10粉塵，試驗對象為10種復合金屬膜片，膜片大小為 8 mm。表1列出10種復合金屬膜片基本技術(shù)參數。
     
    將試件放人過(guò)濾試驗裝置中，將粉塵放人噴嘴人口處，啟動(dòng)空壓機，在流量14．2 L／min條件下，流量計測量氣體流量，每小時(shí)測試1次。試驗結果與分析
復合金屬膜片氣體過(guò)濾試驗數據見(jiàn)表2。
    從試驗數據可看出：5 多層金屬復合網(wǎng)濾片、3 不銹鋼纖維濾材效果好，粒徑1 Ixm以上機械雜質(zhì)的分離效率達99．1％ ，3 m以上機械雜質(zhì)分離效率達99．3％ ，5 Ixm l~A_k的機械雜質(zhì)分離效率達99．9％ ；粒徑1、3、5 m以上液體水的分離效 率分別為98．5％ 、99．1％ 、99．9％ 。

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