煤气化装置高温高压飞灰过滤器金属滤芯与陶瓷滤芯性能对比

2015-10-31马江涛李准上官国青河南开祥化工有限公司河南三门峡472300

化工管理 2015年3期

马江涛李准上官国青（河南开祥化工有限公司，河南三门峡472300）

马江涛李准上官国青（河南开祥化工有限公司，河南三门峡472300）

高温高压飞灰过滤器是壳牌煤气化装置中的重要设备，其目的是将合成气与燃烧后的煤灰实现分离。目前高温高压飞灰过滤器广泛使用的滤芯为陶瓷滤芯和金属滤芯，本文通过实验，对陶瓷滤芯和金属滤芯的三点抗弯强度和渗透性能进行了对比，得出金属滤芯的三点抗弯强度远远高于陶瓷滤芯，金属滤芯比陶瓷滤芯具有更优的渗透性能。

陶瓷滤芯；金属滤芯；飞灰过滤器；

飞灰干法脱除是干粉煤加压气化工艺的重要环节，高温高压飞灰过滤器是仅次于气化炉的核心设备，其运行直接影响整个装置［1］的长周期稳定运行。高温高压飞灰过滤器原设计使用进口陶瓷滤芯，陶瓷滤芯性脆、韧性差、抗热震性差，使用时易发生断裂，且一旦发生断裂，需要立即停车，而且停车降温到再次开车至少需要5-7天，从而给装置生产带来极大损失。到目前为止，国内所有壳牌煤气化装置均发生过陶瓷滤芯断裂问题，部分厂家每年至少断裂1-2次，而且进口陶瓷滤芯价格昂贵，供货周期长，给国内壳牌煤气化装置用户带来极大困扰。

针对此问题国内生产商成功开发出以Fe3Al为材料的金属滤芯，它既具有金属材料的延展性好、强度高、抗热震性高等优点，还具有陶瓷材料的热稳定性好、抗氧化和耐腐蚀性能高等特性，成功解决了进口陶瓷滤芯不定期断裂从而导致装置故障停车的问题。本文通过实验对金属滤芯和陶瓷滤芯进行了对比分析。

一、三点抗弯强度

采用万能材料试验机，检测陶瓷滤芯、两段式金属滤芯（有焊缝）与整体成型金属滤芯（无焊缝）的三点抗弯强度。测试时，先用三爪卡具分别固定滤芯的头部与底部两端，但滤芯仍能自由转动；然后通过激光标线仪进行水平定位，保证滤芯的两端处于水平同心位置；再将试验机的压头对准放置在滤芯中部的半圆形套环，压头以5mm/min的速度匀速向下对滤芯施加压力，直至滤芯断裂为止或人为中止测试。

表1 不同种类滤芯三点抗弯强度测试结果

测试过程中，陶瓷滤芯几乎没有发生位移就已脆性断裂，断裂部位在滤芯中部偏上的位置；两段式金属滤芯在发生较大位移后断裂，断裂部位在滤芯中部焊接热影响区；金属滤芯经过测试后，滤芯中部发生了很大位移后仍未断裂，为了防止滤芯崩裂发生危险，停止了进一步测试。

从表1的测试结果中可见，金属滤芯特别是整体成型金属滤芯的压溃负荷是陶瓷滤芯的2-5倍，这说明金属滤芯的三点抗弯强度要远高于陶瓷滤芯，并表现出良好的韧性与刚度。

二、渗透性

采用渗透性能测试台，检测滤芯的渗透性。测试介质为压缩空气，滤芯入口的气体压力为5公斤力。测试时，将滤芯的两端密封装卡在工作台上，通过流量传感器与压力传感器自动测量气体流量与压力变化，并将数据传递给电脑进行记录与处理。表2列出了不同种类滤芯的渗透性测试结果，从中可见，无论是两段式金属滤芯还是整体成型金属滤芯，其压差（压力降）均要明显低于陶瓷滤芯，表现出较陶瓷滤芯更优的渗透性能。