一种金属纤维过滤元件及其制备方法与流程

1.本发明涉及到多孔金属材料加工和高温气体除尘领域，具体为一种金属纤维过滤元件及其制备方法。


背景技术：

2.大气污染中烟尘类颗粒物是主要的污染源之一，而对烟尘污染的主要防治措施就是在烟气排出之前进行除尘净化处理。
3.传统的除尘方式有旋风除尘，电除尘等，但显然，传统模式已无法达到超净排放的要求。而袋式除尘器是一种高效的除尘技术，是能达到超净排放的要求的，传统的袋式除尘器大多采用芳纶、聚酰亚胺、pps(聚苯硫醚)、ptfe(聚四氟乙烯)等化纤材质，但工业生产所产生的废气，通常都在200℃以上，使用上述的化纤滤料，高温下易老化，且容易产生滤料燃烧破损，导致排放不达标及形成污染。金属纤维过滤元件作为一种新型高温除尘滤料，采用是能耐高温的金属材料，且所用金属材料使用温度最高可达1200℃，能够很好地应用于高温除尘领域。但是在实际的应用过程中，由于工况的复杂多变，高温烟气容易结露，且烟气中往往含有酸性组分，从而形成了酸雾，酸雾的形成会直接对金属纤维滤料造成酸蚀，形成破坏，减低了使用寿命。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种金属纤维过滤元件。
5.本发明的第二个目的在于提供一种金属纤维过滤元件的制备方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明提供一种金属纤维过滤元件，所述金属纤维过滤元件由金属纤维过滤元件主体与配件组成，所述金属纤维过滤元件主体由内至外由第一层金属纤维毡、第二层金属纤维毡、第三层金属纤维毡组成，其中第一层金属纤维毡与第二层金属纤维毡一体烧结成型构成内层烧结纤维毡，第一层金属纤维毡中的金属纤维a为常规纤维，第二层金属纤维毡中的金属纤维b为细纤维，第三层金属纤维毡中的金属纤维c为粗纤维，其由金属纤维c针刺制得并经碱化处理。
8.在本发明中，常规纤维是比细纤维粗，比粗纤维细的纤维。
9.本发明所提供的金属纤维过滤元件，外层纤维毡(第三层金属纤维毡)采用粗纤维针刺制成，其能够保持良好的过滤效力，同时对外层纤维毡进行碱化处理，使其具有了中和酸雾的能力，可应用于高温烟气酸性较强的除尘领域，而内层纤维毡，由第一层金属纤维毡与第二层金属纤维毡一体烧结复合，有效的保证了金属纤维过滤元件的强度，使金属纤维过滤元件耐高温，耐腐蚀，耐老化，使用寿命长。
10.在本发明中，由细纤维组成的第二层金属纤维毡位于中间层，有利于拦截微尘颗粒，同时因为要反复使用，内部会有反吹风，反吹风从里向外吹，相较于细纤维位于内层，能够更利于反吹清除附着于滤材表面的灰尘，第三层金属纤维毡单独针刺成型，相对于烧结
毡更显蓬松，无烧结，酸泡时不会被腐蚀掉，碱化也会更加充分，最终所得金属纤维过滤元件耐高温，耐腐蚀，耐老化，使用寿命长，并且利于清灰。
11.优选的方案，所述第一层金属纤维毡中的金属纤维a选自不锈钢纤维、铁铬铝纤维、高镍合金纤维中的一种或几种。
12.优选的方案，所述第一层金属纤维毡中的金属纤维a的丝径为18-30μm，丝长为40-120mm，每平米的质量为0.8-1.5kg。
13.优选的方案，所述第二层金属纤维毡中的金属纤维b选自不锈钢纤维、铁铬铝纤维、高镍合金纤维中的一种或几种。
14.优选的方案，所述第二层金属纤维毡中的金属纤维b的丝径为1-12μm，丝长为20-60mm，每平米的质量为0.3-0.9kg。
15.优选的方案，所述内层烧结纤维毡的厚度为0.1-2.0mm。
16.优选的方案，所述第三层金属纤维毡中的金属纤维c为不锈钢纤维。
17.优选的方案，所述第三层金属纤维毡中的金属纤维c的丝径为35-50μm，丝长为100-200mm，针刺密度为300-500刺/cm2，厚度为1.0-1.5mm，每平米的质量为0.4-1.0kg。
18.优选的方案，所述第三层金属纤维毡可拆卸。第三层金属纤维针刺毡在运行一定时间后可进行拆卸后更换。
19.优选的方案，所述金属纤维过滤元件主体的长度为1-8m。
20.优选的方案，所述配件包含支撑件，不锈钢金属圆盘、不锈钢金属法兰，所述不锈钢金属法兰设置于金属纤维过滤元件的顶端，所述不锈钢金属圆盘设置于金属纤维过滤元件的尾端，所述支撑件由若干不锈钢金属龙骨或不锈钢金属孔板组成，不锈钢金属龙骨或不锈钢金属孔板的两个端部分别与不锈钢金属法兰和不锈钢金属圆盘焊接连接。
21.本发明一种金属纤维过滤元件的制备方法，将金属纤维a依次进行开松、气流成网、手工干铺获得第一层金属纤维网，将金属纤维b依次进行开松、气流成网、手工干铺获得第二层金属纤维网，将第一层金属纤维网与第二层金属纤维网进行层叠，烧结、压光获得内层金属纤维烧结毡，将金属纤维c进行开松、平铺，然后针刺获得第三层金属纤维毡粗坯，将第三层金属纤维毡粗坯进行碱化处理后，再进行压光，获得第三层金属纤维毡，最后将第三层金属纤维毡与内层金属纤维烧结毡叠配、焊接获得金属纤维过滤元件主体，再将金属纤维过滤元件主体与配件焊接成型即得金属纤维过滤元件。
22.优选的方案，所述第一层金属纤维网的密度为600-700g/m2，第二层金属纤维网的密度为300-400g/m2。
23.优选的方案，所述烧结的方式为真空压力烧结，所述烧结的温度为500-1500℃，优选为1100～1300℃。烧结的时间为0.5-5h，真空压力为10-4-10pa。烧结完成后于保护气氛风冷。
24.优选的方案，所述压光采用压辊机。将第一层金属纤维网与第二层金属纤维网进行层叠烧结后所得两层烧结金属纤维烧结毡，通过压辊机压光即得厚度为0.1-2.0mm的内层烧结纤维毡。
25.优选的方案，所述碱化处理的过程为：将第三层金属纤维毡粗坯先浸泡于饱和草酸溶液中，然后用水洗净后，再浸泡于过饱和碱性溶液中。
26.进一步的优选，浸泡于饱和草酸溶液的时间为8-12h。在实际操作过程中，于常温
下在饱和草酸溶液中浸泡完成后，采用纯净水冲洗，后进行110℃烘干4-8小时，然后再浸泡于过饱和碱性溶液中。
27.进一步的优选，所述过饱和碱性溶液中的碱选自氢氧化钙，氢氧化钠，氢氧化钾溶液中的一种。浸泡完成后于110℃烘干5-8小时。
28.本发明的碱化处理，先酸洗后用过饱和碱性溶液浸泡，使碱化更充分，加强耐酸性效果。
29.原理与优势
30.本发明所提供的金属纤维过滤元件，外层纤维毡(第三层金属纤维毡)采用粗纤维针刺制成，其能够保持良好的过滤效力，同时对外层纤维毡进行碱化处理，使其具有了中和酸雾的能力，可应用于高温烟气酸性较强的除尘领域，而内层纤维毡，由第一层金属纤维毡与第二层金属纤维毡一体烧结复合，有效的保证了金属纤维过滤元件的强度，使金属纤维过滤元件耐高温，耐腐蚀，耐老化，使用寿命长。
31.相比于传统的纤维过滤元件，本发明的金属纤维过滤元件除最基础的耐高温外，兼备较强的耐酸腐蚀效力，同时纤维过滤元件迎尘面光滑，利于清灰，外表面的针刺毡层可更换，可降低成本，同时能够增加纤维过滤元件使用寿命，运维周期增长，综合运维费用大大降低，且金属纤维过滤元件能够回收利用，不会造成资源的浪费，环保无污染。

技术特征：
1.一种金属纤维过滤元件，其特征在于：所述金属纤维过滤元件由金属纤维过滤元件主体与配件组成，所述金属纤维过滤元件主体由内至外由第一层金属纤维毡、第二层金属纤维毡、第三层金属纤维毡组成，其中第一层金属纤维毡与第二层金属纤维毡一体烧结成型构成内层烧结纤维毡，第一层金属纤维毡中的金属纤维a为常规纤维，第二层金属纤维毡中的金属纤维b为细纤维，第三层金属纤维毡中的金属纤维c为粗纤维，其由金属纤维c针刺制得并经碱化处理。2.根据权利要求1所述的一种金属纤维过滤元件，其特征在于：所述第一层金属纤维毡中的金属纤维a选自不锈钢纤维、铁铬铝纤维、高镍合金纤维中的一种或几种；所述第一层金属纤维毡中的金属纤维a的丝径为18-30μm，丝长为40-120mm，每平米的质量为0.8-1.5kg。3.根据权利要求1所述的一种金属纤维过滤元件，其特征在于：所述第二层金属纤维毡中的金属纤维b选自不锈钢纤维、铁铬铝纤维、高镍合金纤维中的一种或几种；所述第二层金属纤维毡中的金属纤维b的丝径为1-12μm，丝长为20-60mm，每平米的质量为0.3-0.9kg。所述内层烧结纤维毡的厚度为0.1-2.0mm。4.根据权利要求1所述的一种金属纤维过滤元件，其特征在于：所述第三层金属纤维毡中的金属纤维c为不锈钢纤维；所述第三层金属纤维毡中的金属纤维c的丝径为35-50μm，丝长为100-200mm，针刺密度为300-500刺/cm2，厚度为1.0-1.5mm，每平米的质量为0.4-1.0kg；所述第三层金属纤维毡可拆卸。5.根据权利要求1所述的一种金属纤维过滤元件，其特征在于：所述金属纤维过滤元件主体的长度为1-8m；所述配件包含支撑件，不锈钢金属圆盘、不锈钢金属法兰，所述不锈钢金属法兰设置于金属纤维过滤元件的顶端，所述不锈钢金属圆盘设置于金属纤维过滤元件的尾端，所述支撑件由若干不锈钢金属龙骨或不锈钢金属孔板组成，间隔的分布于金属纤维过滤元件的内侧壁，同时不锈钢金属龙骨或不锈钢金属孔板的两个端部分别与不锈钢金属法兰和不锈钢金属圆盘焊接连接。6.权利要求1-5任意一项所述的一种金属纤维过滤元件的制备方法，其特征在于：将金属纤维a依次进行开松、气流成网、手工干铺获得第一层金属纤维网，将金属纤维b依次进行开松、气流成网、手工干铺获得第二层金属纤维网，将第一层金属纤维网与第二层金属纤维网进行层叠，烧结、压光获得内层金属纤维烧结毡，将金属纤维c进行开松、平铺，然后针刺获得第三层金属纤维毡粗坯，将第三层金属纤维毡粗坯进行碱化处理后，再进行压光，获得第三层金属纤维毡，最后将第三层金属纤维毡与内层金属纤维烧结毡叠配、焊接获得金属纤维过滤元件主体，再将金属纤维过滤元件主体与配件焊接成型即得金属纤维过滤元件。7.根据权利要求6所述的一种金属纤维过滤元件的制备方法，其特征在于：所述第一层金属纤维网的密度为600-700g/m2，第二层金属纤维网的密度为300-400g/
m2。8.根据权利要求6所述的一种金属纤维过滤元件的制备方法，其特征在于：所述烧结的方式为真空压力烧结，所述烧结的温度为500-1500℃，烧结的时间为0.5-5h，真空压力为10-4-10pa。烧结完成后于保护气氛风冷。9.根据权利要求6所述的一种金属纤维过滤元件的制备方法，其特征在于：所述碱化处理的过程为：将第三层金属纤维毡粗坯先浸泡于饱和草酸溶液中，然后用水洗净后，再浸泡于过饱和碱性溶液中。10.根据权利要求9所述的一种金属纤维过滤元件的制备方法，其特征在于：浸泡于饱和草酸溶液的时间为8-12h；所述过饱和碱性溶液中的碱选自氢氧化钙，氢氧化钠，氢氧化钾溶液中的一种。

技术总结
本发明公开了一种金属纤维过滤元件及其制备方法。所述金属纤维过滤元件由所述金属纤维过滤元件主体与配件组成，所述金属纤维过滤元件主体由内至外由第一层金属纤维毡、第二层金属纤维毡、第三层金属纤维毡组成，其中第一层金属纤维毡与第二层金属纤维毡一体烧结成型构成内层烧结纤维毡，第三层金属纤维毡由金属纤维C针刺制得并经碱化处理。相比于传统的过滤元件，本发明的金属纤维过滤元件除耐高温外，兼备较强的耐酸腐蚀效力，同时过滤元件迎尘面光滑，利于清灰，外表面的针刺毡层可更换，可降低成本，同时能够增加过滤元件使用寿命，运维周期增长，综合运维费用大大降低，且金属纤维过滤元件能够回收利用，不会造成资源的浪费，环保无污染。环保无污染。


技术研发人员：张景鹏 胡进 郭绪胜
受保护的技术使用者：湖南惠同新材料股份有限公司
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/8/14