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氣體凈化膜可控制備及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

521   編輯:中冶有色技術(shù)網(wǎng)   來源:南京工業(yè)大學(xué)、南京膜材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司、江蘇久朗高科技股份有限公司  
2024-07-11 17:19:19
成果簡介:

項(xiàng)目技術(shù)內(nèi)容:

(1)發(fā)明了面向氣體凈化的膜材料設(shè)計(jì)和制備方法,開發(fā)出膜材料微結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù),實(shí)現(xiàn)了膜厚度、孔徑以及孔隙率的可控調(diào)節(jié)。建成了年生產(chǎn)200萬m2規(guī)模的氣體凈化分離膜生產(chǎn)線,膜透氣速率較國際先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品提高30%。

(2)發(fā)明了膜材料表面疏水疏油改性技術(shù),結(jié)合膜表面形貌控制與在線反吹技術(shù)的開發(fā),開發(fā)的雙疏膜材料填補(bǔ)了國內(nèi)外空白,運(yùn)行壓差大幅降低,穩(wěn)定運(yùn)行壽命較國外商品膜提高了2倍以上。

(3)開發(fā)了系列氣體凈化分離膜應(yīng)用新工藝,開發(fā)出成套膜分離裝備,在化工企業(yè)燃煤鍋爐、生物質(zhì)鍋爐、廢棄物焚燒等煙氣凈化,以及催化劑、鈦白粉、染料等粉體產(chǎn)品回收中實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用,凈化后氣體粉塵濃度小于5mg/m3,優(yōu)于國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)10 mg/m3(環(huán)發(fā)[2015]164號),能耗較布袋除塵降低1/3以上。
項(xiàng)目產(chǎn)品可廣泛用于化工、冶金、水泥等工業(yè)過程及家庭、商場、寫字樓、汽車等民用場所的氣體凈化以及口罩等個(gè)人防護(hù)用品。在高濕、含油等復(fù)雜煙氣凈化中,項(xiàng)目產(chǎn)品可有效防止煙氣中油性及水性氣溶膠在膜表面浸潤,避免油或水粘附在膜表面,造成膜失效,具有良好的凈化性能。

項(xiàng)目產(chǎn)品具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),填補(bǔ)了國內(nèi)外氣體凈化材料技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的空白。高效氣體凈化技術(shù)是節(jié)能減排、潔凈能源、環(huán)境治理、個(gè)人防護(hù)等領(lǐng)域的共性技術(shù)之一,本項(xiàng)目的實(shí)施有利于推動(dòng)江蘇省大氣污染治理與人民生活質(zhì)量提高,服務(wù)于煤炭氣化、垃圾焚燒、多晶硅生產(chǎn)等新能源生產(chǎn)過程,促進(jìn)鋼鐵、水泥、電力等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級改造,加快提升相關(guān)產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新與清潔生產(chǎn)能力。

應(yīng)用案例:

科技成果先后在南京膜材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司和江蘇久朗高科技股份有限公司進(jìn)行放大轉(zhuǎn)化,建成了年生產(chǎn) 200 萬 m2 規(guī)模的氣體凈化膜材料生產(chǎn)線,氣體凈化膜技術(shù)在恒逸集團(tuán)、中鹽集團(tuán)、中石化等下屬企業(yè)推廣應(yīng)用,主要用于鍋爐尾氣凈化、垃圾焚燒煙氣處理、染料產(chǎn)品回收等領(lǐng)域。以杭州恒逸集團(tuán)的燃煤鍋爐煙氣凈化為例:原采用布袋除塵,排放濃度超過國家最新標(biāo)準(zhǔn) 5mg/m3,而杭州等地提出燃煤鍋爐要參照燃?xì)忮仩t,執(zhí)行 5mg/m3 的排放標(biāo)準(zhǔn),使恒逸公司面臨要花費(fèi)大量資金把燃煤鍋爐改造成燃?xì)忮仩t的壓力。后采用本項(xiàng)目膜技術(shù)對原布袋除塵器進(jìn)行改造, 建成排放量 220 萬 m3/h 膜處理裝置,凈化后粉塵濃度 3.525mg/m3,膜裝置較原布袋能耗降低 1/3 以上,每年節(jié)約風(fēng)機(jī)電費(fèi)等 250 萬以上,同時(shí)除塵器壓差下降促進(jìn)鍋爐負(fù)荷提升了 8%,多產(chǎn)蒸汽用于己內(nèi)酰胺產(chǎn)能提升了 2 萬噸/年,經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)保效益顯著。


部分膜法工業(yè)煙氣凈化裝置

圖2 部分膜法工業(yè)煙氣凈化裝置:
a.燃煤煙氣凈化裝置(220萬m3/h); b.生物質(zhì)煙氣凈化裝置;c.染料粉回收系統(tǒng);
d.陶瓷窯爐煙氣凈化系統(tǒng);

研發(fā)背景

膜分離是一種新型高效分離技術(shù),具有分離效率高、能耗低等優(yōu)點(diǎn),已成為世界各國競相發(fā)展的高新技術(shù),用于大氣污染物治理的氣體凈化膜發(fā)展緩慢,主要問題有兩個(gè)方面:1)膜材料透氣量低,難以滿足工業(yè)煙氣處理量大、推動(dòng)力小(<2 kPa)的應(yīng)用需求;2)膜表面污染嚴(yán)重,工業(yè)煙氣成分復(fù)雜,油性氣溶膠與超細(xì)粒子在膜表面吸附污染嚴(yán)重,導(dǎo)致過程運(yùn)行不穩(wěn)定。隨著大氣污染物排放指標(biāo)的日趨嚴(yán)格,迫切需要開發(fā)以膜材料為核心的新型大氣污染治理技術(shù)。

作用原理 與傳統(tǒng)過濾材料相比,本項(xiàng)目膜材料將過濾模式由“深層過濾”轉(zhuǎn)變?yōu)椤氨砻孢^濾”,顛覆了傳統(tǒng)凈化模式,不僅維持較高的過濾效率,同時(shí)能夠有效地防止過濾孔道堵塞造成運(yùn)行阻力增加,有效地延長了使用壽命(>3年)。

市場分析 當(dāng)前中國大氣環(huán)境形勢十分嚴(yán)峻,華北、華中、東北和西南等地區(qū)頻繁發(fā)生灰霾重污染事件,許多地區(qū)主要污染物如氮氧化物、硫氧化物、VOCs和可吸入顆粒物的排放已經(jīng)超過了環(huán)境容量。據(jù)統(tǒng)計(jì),2018年我國大氣污染防治行業(yè)市場規(guī)模達(dá)到2340億元,而隨著污染排放控制趨嚴(yán),將持續(xù)推動(dòng)大氣污染防治行業(yè)持續(xù)發(fā)展,預(yù)計(jì)在2025年市場規(guī)模將超過5000億元(數(shù)據(jù)來源:中研普華產(chǎn)業(yè)研究院)。其中以可吸入顆粒物PM 10和PM 2.5為特征污染物的粉塵主要來源是燃煤鍋爐為主的的電力行業(yè)和以鋼鐵、水泥、冶金、廢物焚燒為主的非電重點(diǎn)行業(yè)。我國與本項(xiàng)目技術(shù)市場范圍相近的袋式除塵技術(shù)市場應(yīng)用率統(tǒng)計(jì)情況如圖3所示,基本與可吸入顆粒污染物來源相符。2018年我國與本項(xiàng)目技術(shù)市場范圍相近的袋式除塵行業(yè)市場規(guī)模達(dá)到180億元,同比增長12.50%,如圖4所示。


中國袋式除塵器市場應(yīng)用率統(tǒng)計(jì)情況

圖3 中國袋式除塵器市場應(yīng)用率統(tǒng)計(jì)情況(單位:億元,%)


2010-2018年中國袋式除塵行業(yè)市場規(guī)模及增長

圖4 2010-2018年中國袋式除塵行業(yè)市場規(guī)模及增長(單位:億元,%)

本項(xiàng)目產(chǎn)品因技術(shù)優(yōu)勢在目標(biāo)市場有著較強(qiáng)的競爭力,與傳統(tǒng)氣體凈化技術(shù)工藝路線相比,雖然一次性投資增加了20~50%,但是運(yùn)行壽命提高2倍以上,同時(shí)具有更高的分離效率,能夠滿足最新的環(huán)保要求。用于高附加值粉體產(chǎn)品回收時(shí),環(huán)保效益與經(jīng)濟(jì)效益顯著,具有較強(qiáng)的市場競爭力。與國外同類分離膜產(chǎn)品相比,本項(xiàng)目膜產(chǎn)品價(jià)格約為進(jìn)口膜材料的50~60%,由于更均一的結(jié)構(gòu)和表面疏水疏油特性,具有更好的透氣性和運(yùn)行壽命。本項(xiàng)目產(chǎn)品與進(jìn)口膜相比,運(yùn)行壽命和回收產(chǎn)品新增產(chǎn)值均提高 25%以上,與傳統(tǒng)布袋工藝相比,各方面優(yōu)勢更加顯著。
聲明:
“氣體凈化膜可控制備及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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