陶瓷纖維過濾器和織狀過濾器的柔度較大,故稱為柔性陶瓷。該種陶瓷的形狀極易改變,可做成多種形狀,其核尺寸較大,晶格密度較小。其組成材料包括:各種配比的氧化硅、氧化鋁、氧化硼組合;氧化鋁、氧化硅石組合;碳化硅、氧化硅組合。

      燭狀過濾器、交叉流式過濾器、蜂房式過濾器均屬剛性陶瓷過濾器。剛性陶瓷過濾器材料可用氧化物、非氧化物及其混合物組成,最普遍的氧化物包括:氧化鋁、多鋁紅柱石 (3Al2O3·2SiO2) 、堇青石(2MgO·2Al2O3·5SiO2) 、硅酸鋁泡沫、黏土組合鋁、火燒黏土及由化學蒸汽滲透(CVI) 而產生的連續陶瓷纖維組合而成。非氧化物包括:黏土結合的碳化硅、燒結的氮化硅、再結晶碳化硅及由化學蒸汽滲透(CVI) 而產生的碳化硅強化纖維。剛性陶瓷的核尺寸較小,晶格密度較高。見報道的日本Asahi 公司生產的均質堇青石陶瓷濾管孔徑為40 - 60 mm ,耐溫達1 000 ℃,抗熱沖擊性較好[11 ] 。

      泡沫陶瓷過濾器是一種氣孔率高達70 % - 90 % ,體積密度只有0. 3 - 0. 6 g/ cm3 ,具有三維立體網絡骨架和相互貫通氣孔結構,強度沒有方向性的變化的多孔陶瓷制品。泡沫陶瓷使用方便、價格便宜、制造工藝簡單,通常用回彈性高、孔徑均勻的泡沫塑料作為前驅體浸漬陶瓷料漿燒制而成。它除了具有耐高溫、耐腐蝕等一般陶瓷所具有的性能外,且具有密度小、氣孔率高、比表面積大,對流體自擾性強等特點[12 ] 。

      4 　國外高溫過濾除塵技術的研究現狀

      美國高溫氣體陶瓷凈化除塵技術的研究起步較早,其主要的代表技術有陶瓷過濾技術、顆粒床過濾技術和錯流過濾技術等[5 ] 。

      全美從事陶瓷除塵技術的機構很多,其中Westinghouse (西屋) 是最典型的一個。其陶瓷管高溫氣體過濾技術較為成熟,具有以下特點: ①整套系統具備相當高的除塵效率,且壓力損失始終保持穩定; ②密封、金屬結構及脈沖反沖管具備良好操作特性; ③瓷管的整體機械強度高; ④系統可靠性好,這主要表現在系統操作范圍寬且不形成灰餅等。

      德國Schumacher 公司、美國西屋公司、日本的AsahiGlass 公司等[8 ] 已開發出燭狀陶瓷過濾器,除塵效率均達99 %以上。燭狀陶瓷過濾器適用于高溫(260 - 1 093 ℃) 、高壓(1. 0 - 3. 0 MPa) 條件下塵粒去除。當輸入載荷達0. 5 %時,輸出塵粒粒度小于0. 5μm ,體積分數低于5 ×10 - 6 ,滿足高溫高壓煤(煙) 氣凈化要求。英國Grimethorpe 電廠測試了燭狀陶瓷過濾器特性[8 ] 。

      美國西屋公司開發的交叉流式過濾器[8 ] 可在650 - 900 ℃,1. 0 - 3. 0 MPa 條件下運行,在加利福尼亞Montebello 的 Texaco 氣化爐上做了示范試驗并經過了8 000 h 的測試。日本旭硝子株式會社[12 ]開發研制的高溫廢氣處理用陶瓷過濾器為圓管狀多孔堇青石(LOTEC - M) ACTF 型陶瓷管過濾器,孔徑為40 - 60μm ,方向孔徑無梯度,通孔率為16 % - 22 % ,抗彎強度為15 - 18 MPa ,耐熱性優良, 可處理高達 1 000 ℃的高溫含塵煙氣,幾乎能100 %地過濾直徑大于孔徑的1/ 20 以上的粉塵。為了使過濾器能連續運行,采用反洗的方式進行定期清灰,即通過安裝在各清潔室出口的噴射器,將高壓反洗氣流短時間吹入清潔室內,一般在0. 2 - 0. 3 s 完成, 并可聯機反洗, 其收塵效率達99. 999 %。芬蘭的 Ahlstrow公司和美國的Babcock&Wilcox 公司等鍋爐制造廠都引進了ACTF 技術。

      旭硝子株式會社還開發了APT 型顆粒捕集器。該捕集器的過濾器主要材質為堇青石。堇青石是以電熔法制造的堇青石玻璃經結晶化處理而制得的。將堇青石制成具有一排貫穿孔的平板,并在一邊預留一定間隔的狹縫(用于凈化氣體的排出) ,然后將一定數量(根據處理廢氣量確定) 的平板疊層制成過濾器部件,整體呈盒狀。其常用規格為:高140 mm ×寬103 mm ×長200 mm、體積2. 9 L、重量1. 8 kg、貫通孔形狀3 mm ×5 mm(橢圓形) 、貫通孔數量17 ×37、過濾面積0. 9 m2 。一般采用高壓空氣(0. 6 - 0. 8 MPa) 脈沖氣流進行反吹,將顆粒堆積層吹落,反吹時間為0. 2 - 0. 5 s。APT裝置在1 000 h 運行考核中,顆粒捕集率在96 %以上,壓力損失保持在9 - 11 kPa。

      俄羅斯S.V. Entin 等[13 ]進行了耐火材料生產中除塵工藝的研究,并設計出一套實驗裝置。該裝置采用的是盤狀多孔不銹鋼過濾板對含塵氣體進行過濾。除塵過程中,含塵氣體通過進氣管進入過濾器的除塵室,粉塵粒子沉積到過濾體的外表面,處理后的氣體穿過過濾體進入凈氣室,最終由出氣管排出。采用U 形管壓力計測定過濾阻力,通過過濾器的氣體體積由壓縮空氣測量試管和MMN 微型壓力計控制,過濾效果由過濾器內外氣體的含塵濃度對比進行評價。該裝置適用于建筑材料、食品、化工、冶金以及核電等行業。俄羅斯B.L. Krasnyi 等[14 ] 深入研究多孔陶瓷過濾元件后認為:利用多孔陶瓷作為過濾元件具有很多優點,如高的使用溫度和高的耐熱性、耐腐蝕、抗振性,能同時除去粉塵及氮氧化物等。但該種陶瓷必須利用特殊工藝進行生產,以便控制其孔徑和孔徑分布。這種多孔陶瓷根據拓撲學規律可以分為2 類,即:有組織性和無組織性微觀結構材料。無組織性微觀結構的陶瓷由粉末和纖維或兩者混合而成。由粉末制得的多孔陶瓷開孔率為20 % - 45 % ,孔徑為5 - 400μm。而由纖維制得的多孔陶瓷開孔率為30 % - 90 % ,孔徑為5 - 200μm。有組織性微觀結構的多孔陶瓷包括網狀、細胞狀、蜂窩狀等結構,其結構由預置系統決定。網狀結構的材料由紡織或編織機制得的陶瓷纖維所制成,其開孔率為20 % - 80 % ,孔徑約20 - 200μm ,但是由于其高溫下使用壽命短,用壓縮空氣噴吹清灰再生后易破壞,所以未能得到廣泛應用。由陶瓷片充填細胞狀泡沫多孔脈石制得的細胞滲透陶瓷材料其開孔率為75 % - 95 % ,孔徑為200 - 500μm;而采用特制鋼模擠壓可塑性陶瓷粉末或其與纖維質混合物所制得的細胞滲透材料,其生坯干燥焙燒后開孔率為50 % - 80 % ,方形開孔尺寸約800 - 7 000μm。B. L. Krasnyi 等最終研制出FKI - 45 除塵器,屬袋式除塵器。裝置中采用盤狀多孔滲透陶瓷制造管狀過濾器件,直徑為60 - 62 mm ,厚度約8 - 23 mm , 可以耐1 000 ℃高溫。

      日本Imada. K. 等[15 ]在廢氣除塵移動床材料的研究中, 用作移動床的材料為顆粒直徑1 - 10 mm、氣孔率20 % - 60 %的多孔粒徑材料。該移動床材料已被應用于煉鋼、煉鐵、焦炭爐的廢氣除塵。

      英國太棉公司(TENMAT) 研制的太棉高溫氣體過濾器是專門為超過袋式除塵器、電除塵器等傳統除塵器所承受的工作溫度而開發的一種硬式表面過濾器。太棉可長期應用于 1 200 ℃的高溫煙氣系統,最高可耐1 600 ℃,使用過程中遇火不燃燒,具有超強的耐酸堿性能,使用壽命長達10 a 以上, 而袋式除塵器一般1 a 多就需更換。同時,太棉除塵器能過濾小于1μm的塵粒,過濾效率達99. 99 %以上。由于太棉過濾器濾料好、設備簡單、壽命長、不用維護等優勢,使得除塵總費用遠遠低于袋式除塵設備。