煤氣化裝置高溫高壓飛灰過濾器金屬濾芯與陶瓷濾芯性能對(duì)比

馬江濤 李準(zhǔn) 上官國青（河南開祥化工有限公司，河南三門峽472300）

煤氣化裝置高溫高壓飛灰過濾器金屬濾芯與陶瓷濾芯性能對(duì)比

馬江濤 李準(zhǔn) 上官國青（河南開祥化工有限公司，河南三門峽472300）

高溫高壓飛灰過濾器是殼牌煤氣化裝置中的重要設(shè)備，其目的是將合成氣與燃燒后的煤灰實(shí)現(xiàn)分離。目前高溫高壓飛灰過濾器廣泛使用的濾芯為陶瓷濾芯和金屬濾芯，本文通過實(shí)驗(yàn)，對(duì)陶瓷濾芯和金屬濾芯的三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度和滲透性能進(jìn)行了對(duì)比，得出金屬濾芯的三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陶瓷濾芯，金屬濾芯比陶瓷濾芯具有更優(yōu)的滲透性能。

陶瓷濾芯；金屬濾芯；飛灰過濾器；

飛灰干法脫除是干粉煤加壓氣化工藝的重要環(huán)節(jié)，高溫高壓飛灰過濾器是僅次于氣化爐的核心設(shè)備，其運(yùn)行直接影響整個(gè)裝置［1］的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。高溫高壓飛灰過濾器原設(shè)計(jì)使用進(jìn)口陶瓷濾芯，陶瓷濾芯性脆、韌性差、抗熱震性差，使用時(shí)易發(fā)生斷裂，且一旦發(fā)生斷裂，需要立即停車，而且停車降溫到再次開車至少需要5-7天，從而給裝置生產(chǎn)帶來極大損失。到目前為止，國內(nèi)所有殼牌煤氣化裝置均發(fā)生過陶瓷濾芯斷裂問題，部分廠家每年至少斷裂1-2次，而且進(jìn)口陶瓷濾芯價(jià)格昂貴，供貨周期長，給國內(nèi)殼牌煤氣化裝置用戶帶來極大困擾。

針對(duì)此問題國內(nèi)生產(chǎn)商成功開發(fā)出以Fe3Al為材料的金屬濾芯，它既具有金屬材料的延展性好、強(qiáng)度高、抗熱震性高等優(yōu)點(diǎn)，還具有陶瓷材料的熱穩(wěn)定性好、抗氧化和耐腐蝕性能高等特性，成功解決了進(jìn)口陶瓷濾芯不定期斷裂從而導(dǎo)致裝置故障停車的問題。本文通過實(shí)驗(yàn)對(duì)金屬濾芯和陶瓷濾芯進(jìn)行了對(duì)比分析。

一、三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度

采用萬能材料試驗(yàn)機(jī)，檢測(cè)陶瓷濾芯、兩段式金屬濾芯（有焊縫）與整體成型金屬濾芯（無焊縫）的三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度。測(cè)試時(shí)，先用三爪卡具分別固定濾芯的頭部與底部兩端，但濾芯仍能自由轉(zhuǎn)動(dòng)；然后通過激光標(biāo)線儀進(jìn)行水平定位，保證濾芯的兩端處于水平同心位置；再將試驗(yàn)機(jī)的壓頭對(duì)準(zhǔn)放置在濾芯中部的半圓形套環(huán)，壓頭以5mm/min的速度勻速向下對(duì)濾芯施加壓力，直至濾芯斷裂為止或人為中止測(cè)試。

表1 不同種類濾芯三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

測(cè)試過程中，陶瓷濾芯幾乎沒有發(fā)生位移就已脆性斷裂，斷裂部位在濾芯中部偏上的位置；兩段式金屬濾芯在發(fā)生較大位移后斷裂，斷裂部位在濾芯中部焊接熱影響區(qū)；金屬濾芯經(jīng)過測(cè)試后，濾芯中部發(fā)生了很大位移后仍未斷裂，為了防止濾芯崩裂發(fā)生危險(xiǎn)，停止了進(jìn)一步測(cè)試。

從表1的測(cè)試結(jié)果中可見，金屬濾芯特別是整體成型金屬濾芯的壓潰負(fù)荷是陶瓷濾芯的2-5倍，這說明金屬濾芯的三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度要遠(yuǎn)高于陶瓷濾芯，并表現(xiàn)出良好的韌性與剛度。

二、滲透性

采用滲透性能測(cè)試臺(tái)，檢測(cè)濾芯的滲透性。測(cè)試介質(zhì)為壓縮空氣，濾芯入口的氣體壓力為5公斤力。測(cè)試時(shí)，將濾芯的兩端密封裝卡在工作臺(tái)上，通過流量傳感器與壓力傳感器自動(dòng)測(cè)量氣體流量與壓力變化，并將數(shù)據(jù)傳遞給電腦進(jìn)行記錄與處理。表2列出了不同種類濾芯的滲透性測(cè)試結(jié)果，從中可見，無論是兩段式金屬濾芯還是整體成型金屬濾芯，其壓差（壓力降）均要明顯低于陶瓷濾芯，表現(xiàn)出較陶瓷濾芯更優(yōu)的滲透性能。

表2 不同種類濾芯滲透性測(cè)試結(jié)果

三、結(jié)語

通過對(duì)比測(cè)試陶瓷濾芯、兩段式金屬濾芯（有焊縫）與整體成型金屬濾芯（無焊縫）的三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度與滲透性，金屬濾芯特別是整體成型金屬濾芯的三點(diǎn)抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陶瓷濾芯，并表現(xiàn)出良好的韌性與剛度。

無論是兩段式金屬濾芯還是整體成型金屬濾芯，其壓差（壓力降）均要明顯低于陶瓷濾芯，表現(xiàn)出較陶瓷濾芯更優(yōu)的滲透性能。在實(shí)際應(yīng)用考核中，國產(chǎn)金屬濾芯的過濾效率、過濾精度及壓差等性能指標(biāo)已達(dá)到進(jìn)口陶瓷濾芯［2］的同等效果，完全可以滿足煤氣化裝置長周期穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行的要求。

［1］王浩，楊軍軍，王凡，夏海濱，王軍，樸竣明，李伏虎，李海賓，劉斌，陳曉林.煤氣化裝置飛灰過濾器用濾芯研究進(jìn)展及應(yīng)用［J］.石油化工設(shè)備.2012（03）.

［2］孫衛(wèi)軍.金屬濾芯在殼牌氣化爐除灰系統(tǒng)中的應(yīng)用.金屬濾芯在殼牌氣化爐除灰系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.化工管理.2013（12）.