近年来,我国加快推进工业化进程,造成了严重的环境污染问题,特别是大气粉尘污染,已经影响到人们的正常生活和身体健康。统计显示,工业源排放是大气粉尘的主要来源,应当重点治理。以无机膜分离技术为基础,利用无机陶瓷膜耐高温高压、化学稳定性好、机械强度高、分离精度高、分离效率高、抗微生物侵蚀以及易于再生清洗等优点,将无机膜分离技术应用到环保领域,处理高温条件下的气固分离。本文研究开发了一种基于无机膜分离技术的捕集装置,完成对工业现场排放烟尘颗粒的捕集,使其烟尘排放达到国家标准,并优化膜污染控制系统,实现捕集装置持续高效稳定运行。主要开展了以下研究工作:1、工业试验现场无机膜捕集装置的优化设计及安装搭建。捕集装置选用涂覆Al2O3膜层的Si C管作为分离膜元件,采用正三角形分布方式均匀排布在圆形的金属管板上,每组48根,共2组96根无机陶瓷膜管;设备主体外形采用方形结构,膜组件采用可拆卸-机械密封连接方式,安装拆卸方便可靠;膜污染控制系统引入了引射器和声波清灰器,很好的控制了膜污染;对引风机、压缩空气系统以及自动控制系统的相关附件进行了选择,在遵义一纸箱厂搭建了捕集装置,对其使用的4 t/h燃煤锅炉的烟气进行捕集处理。2、无机膜捕集装置工业试验参数的测定及分析。首先,对工业试验现场所用锅炉排放烟气的流量、温度、颗粒物粒径分布等基本参数进行了测定。然后,进行了捕集装置的空载试验,即在通入空气的状态下对装置的通量、压力等参数进行测试,使装置运行稳定。然后,分别在锅炉燃烧无烟煤和生物质燃料的工况下,测量了捕集装置通量、阻力降、烟气进出口浓度和捕集效率并与其目前使用的水膜除尘的效果进行了比较分析。试验中得到,处理无烟煤燃烧产生的烟气时,捕集装置通量由8200 m~3·h-1减小到4100 m~3·h-1左右,压力由3000 Pa增加到5100Pa左右,烟尘排放浓度5 mg/m~3以下,捕集效率95%以上;处理生物质燃料燃烧产生的烟气时,捕集装置通量由7600 m~3·h-1减小到4000 m~3·h-1左右,压力由3200 Pa增加到5500 Pa左右,烟尘排放浓度6 mg/m~3以下,捕集效率97%以上。处理过的烟尘浓度完全达到国家排放标准,捕集效率高。3、无机膜捕集装置膜污染控制方法的优化选择。首先,分别对脉冲反吹清灰和声波振动清灰两种控制方法的最佳运行参数进行优化,主要是压力和时间的确定。然后,通过清灰效果的比较分析,找出二者的最优组合方式,即先在压力0.6 MPa下,声波振动清灰1.0 s,接着在压力1.2 MPa下,脉冲反吹清灰0.7 s。最后,对最优组合状态下的再生间隔时间进行优化选择,得到控制膜污染最优的循环过程,即每隔10 min在两个反吹阀之间循环再生。实现了捕集装置高通量、低阻力、高效稳定的运行。在基于无机膜分离技术捕集装置的工业试验中,设计搭建了无机膜捕集装置,完成捕集装置工业参数的测定及分析,优化膜污染控制方法,得到捕集装置最优运行参数,为无机膜捕集装置的推广应用奠定了基础,积累了宝贵经验。