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比

馬江濤 李準 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比

馬江濤 李準 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備，其目的是將合成氣與燃燒后的煤灰實現分離。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，本文通過實驗，對陶瓷濾芯和金屬濾芯的三點抗彎強度和滲透性能進行了對比，得出金屬濾芯的三點抗彎強度遠遠高于陶瓷濾芯，金屬濾芯比陶瓷濾芯具有更優的滲透性能。

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節，高溫高壓飛灰過濾器是僅次于氣化爐的核心設備，其運行直接影響整個裝置［1］的長周期穩定運行。高溫高壓飛灰過濾器原設計使用進口陶瓷濾芯，陶瓷濾芯性脆、韌性差、抗熱震性差，使用時易發生斷裂，且一旦發生斷裂，需要立即停車，而且停車降溫到再次開車至少需要5-7天，從而給裝置生產帶來極大損失。到目前為止，國內所有殼牌煤氣化裝置均發生過陶瓷濾芯斷裂問題，部分廠家每年至少斷裂1-2次，而且進口陶瓷濾芯價格昂貴，供貨周期長，給國內殼牌煤氣化裝置用戶帶來極大困擾。

針對此問題國內生產商成功開發出以Fe3Al為材料的金屬濾芯，它既具有金屬材料的延展性好、強度高、抗熱震性高等優點，還具有陶瓷材料的熱穩定性好、抗氧化和耐腐蝕性能高等特性，成功解決了進口陶瓷濾芯不定期斷裂從而導致裝置故障停車的問題。本文通過實驗對金屬濾芯和陶瓷濾芯進行了對比分析。

一、三點抗彎強度

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

表1 不同種類濾芯三點抗彎強度測試結果

測試過程中，陶瓷濾芯幾乎沒有發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生較大位移后斷裂，斷裂部位在濾芯中部焊接熱影響區；金屬濾芯經過測試后，濾芯中部發生了很大位移后仍未斷裂，為了防止濾芯崩裂發生危險，停止了進一步測試。

從表1的測試結果中可見，金屬濾芯特別是整體成型金屬濾芯的壓潰負荷是陶瓷濾芯的2-5倍，這說明金屬濾芯的三點抗彎強度要遠高于陶瓷濾芯，并表現出良好的韌性與剛度。

二、滲透性

采用滲透性能測試臺，檢測濾芯的滲透性。測試介質為壓縮空氣，濾芯入口的氣體壓力為5公斤力。測試時，將濾芯的兩端密封裝卡在工作臺上，通過流量傳感器與壓力傳感器自動測量氣體流量與壓力變化，并將數據傳遞給電腦進行記錄與處理。表2列出了不同種類濾芯的滲透性測試結果，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，表現出較陶瓷濾芯更優的滲透性能。

表2 不同種類濾芯滲透性測試結果

三、結語

通過對比測試陶瓷濾芯、兩段式金屬濾芯（有焊縫）與整體成型金屬濾芯（無焊縫）的三點抗彎強度與滲透性，金屬濾芯特別是整體成型金屬濾芯的三點抗彎強度遠遠高于陶瓷濾芯，并表現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，表現出較陶瓷濾芯更優的滲透性能。在實際應用考核中，國產金屬濾芯的過濾效率、過濾精度及壓差等性能指標已達到進口陶瓷濾芯［2］的同等效果，完全可以滿足煤氣化裝置長周期穩定生產運行的要求。

［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展及應用［J］.石油化工設備.2012（03）.

［2］孫衛軍.金屬濾芯在殼牌氣化爐除灰系統中的應用.金屬濾芯在殼牌氣化爐除灰系統中的應用［J］.化工管理.2013（12）.