装备怎么净化，工业互联网赋能绿色低碳发展优秀案例——空气净化膜技术及装备

装备怎么净化

前言

为践行“2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的重大战略决策，贯彻落实《“十四五”工业绿色发展规划》，加快推进工业节能降碳，构建工业绿色低碳转型与工业互联网赋能绿色低碳发展相互促进、深度融合的现代化产业格局，受工业和信息化部节能与综合利用司委托，中国工业互联网研究院依托工业互联网大数据技术工信部重点实验室面向社会公开征集工业互联网赋能绿色低碳发展优秀案例。本文是本次征集活动的优秀案例之一。

28# 案例关联单位：

江苏久朗高科技股份有限公司

案例介绍

一、案例背景

控制大气污染物排放已成为国家可持续发展的重大战略需求。我国过程工业的烟尘排放总量超过全国排放总量的1/2以上，严格控制超细粉尘排放，实现资源的高效洁净利用，是化工、能源、钢铁、冶金、建材等行业面临的共性问题。江苏久朗高科技股份有限公司针对燃煤锅炉、生物质锅炉、废弃物焚烧等过程产生的烟尘排放控制，以及催化剂、染料、防腐剂等经气流干燥后粉体产品的高效回收，开发新型高效的空气净化膜技术，以满足大气污染治理和过程工业可持续发展的重大战略需求。

二、案例详情

江苏三吉利化工股份有限公司是国内唯一、世界上第四家采用绿色工艺生产邻苯二酚联产对苯二酚的企业。在邻苯二酚的生产过程中需对生物质燃烧锅炉进行加热蒸汽，然而该公司原有的除尘设备无法满足国家新的烟气排放标准。针对生物质锅炉尾气特点，江苏久朗高科技股份有限公司依据对原有除尘设备进行了升级改造。通过空气净化膜可控制备与规模化、膜材料表面形貌控制，进一步提高膜材料的净化性能和膜过程的稳定性能，最后通过膜装备与净化工艺的设计，大幅度降低装备的运行能耗，实现空气净化膜技术在烟尘净化、高附加值粉体产品回收等领域的工业化应用。

实施方案：

（1）通过“量体裁衣”式的设计，开展气体净化膜可控制备与规模化生产

依据净化体系的具体情况和净化要求，进行“量体裁衣”式的膜材料微结构设计，建立膜材料制备的宏观控制条件与材料微结构之间的关系；采用双向拉伸法，通过外力牵引和温度场分布的控制，实现膜孔径、厚度以及透气速率的调控，获得具有良好分离性能的膜材料，并实现了结构均一的空气净化膜规模化。

（2）膜材料表面改性进而控制表面形貌，提升膜材料抗污染性能

通过原子层沉积技术进行膜材料表面修饰，在组成膜材料的纳米纤维表面包裹纳米级厚度的金属氧化物，然后在等离子体作用下进行聚合接枝改性，成功制备出既疏水又疏油的膜材料。烟气中油性气溶胶等污染物在双疏膜表面吸附作用力小，所形成污染层在重力和反吹等外力的作用下会脱离膜表面，从而具有自清洁效果，且水洗后具有较好的重复使用性能。结合在线反吹控制技术的开发，有效脱除膜表面吸附沉积层，解决了膜过滤含油性气溶胶烟气易污染的难题，实现了膜过程的稳定运行。

（3）设计空气净化膜装备与应用新工艺，大幅度降低装备的运行能耗，实现空气净化膜技术的工业化应用

通过分析工业烟气特征，基于计算流体力学的数值模拟方法，模拟了膜分离器内速度场、压力场以及粉尘浓度场的分布，优化了膜元件的装填密度与膜元件尺寸，进行了气流分布系统设计。通过反吹喷嘴构型、位置、脉冲压力等参数优化，设计了在线和离线反吹系统，设计了膜法烟气净化装备，用以合理的提高装备的净化效率、降低装备的运行能耗，开发系列膜法烟气治理工艺并实现了应用。

三、应用价值

传统过滤材料（如布袋）是对称结构，采用“深层过滤”模式，过滤效率低，阻力大，清灰频繁，能耗高。空气净化膜材料为非对称结构，将过滤模式转变为“表面过滤”，颠覆了传统净化模式，不仅维持较高的过滤效率，而且能够降低运行阻力，容易清灰，有效延长了使用寿命。另外，空气净化膜材料在高温烟气的过滤中，可直接将净化后的气体循环利用，最大程度地有效利用气体的物理显热，实现能量回收，已广泛用于工业尾气净化、超细粉体回收、厂房通风净化等工业领域以及室内空气净化、个人防护口罩等民用领域。

针对化工行业技术升级和大气污染控制的需要，面向典型工业过程的烟气超低排放控制和高附加值粉体产品的回收，使得企业的产业链得到升级改造，为应用企业降低能耗、节约费用，提高产能、创造新增产值，与“减污降碳”、绿色低碳发展等政策方向高度契合。不仅解决了环保问题，同时减少了能耗成本，增加了产品效益。

四、实践效果

采用膜法除尘技术和装备处理生物质锅炉烟气，江苏三吉利化工股份有限公司除尘器出口粉尘浓度低于5mg/m3。与传统技术相比，空气净化膜材料过滤效率高、过滤阻力小，具有优良的疏油性能，抗焦油污染能力强，不易被焦油污染，大大延长了膜材料的使用寿命，节约了滤料更换费用。同时，膜法除尘设备运行阻力小，减小了设备运行能耗，已连续且稳定运行6年以上，提高了公司的综合经济效益。另外，该公司锅炉的负荷提升7%，每年新增产值1200余万元；导热油炉负荷提升20%，提高苯二酚、苯二醚等系列产品产能，新增效益2亿元。