工艺技术_高温烟尘颗粒捕集技术探讨

高温烟尘颗粒捕集技术探讨摘要：本文探讨了高温烟尘颗粒特性对除尘器的影响，具体介绍当前高温烟尘的捕集方式及其烟尘捕集方式的优劣，提出高温烟尘除尘技术存在的问题及研究发展方向，它对于节能具有重要意义和广阔的应用发展前景。关键词：高温烟尘颗粒捕集1.概述高温含尘气体净化或气固分离的问题，在化工、石油、冶金、能源及其他行业中都是十分重要的关键问题之一，在工业生产过程中常产生高温含尘气体，由于不同工艺需要或回收能量，以达到节能的目的，或者满足环境要求达到环保排放标准，都需对高温含尘气体进行除尘，在高温条件下，随着温度的增加，作用在运动颗料上的粘性阻力增加，高温时采用的设备材质结构形式以及热膨胀等工程问题会影响设备协调的有效正常运行，因此，高温条件下气固分离技术是一个有较高的难度且亟待开发的课题，在国内外极受重视，它不仅对环境污染起着极其关键的作用，而且是保护动力设备、防止设备的腐蚀及磨损、大幅度提高动力设备系统的效率及提高设备安全运行及节能的必要措施，它的理论研究及应用技术开发研究具有重要意义和经济价值。2.高温烟尘颗粒的特性温度影响分离器性能最基本的原因，是当温度变化时含尘气体的一些性质如密度、粘度等发生改变，影响烟尘颗粒的运动规律及特性，从而影响分离器的分离效率，并同时对分离设备提出耐高温的特殊要求。高温高效除尘技术的特点是：所要求净化的含尘气体温度高(6001400)；颗粒细(通常dp5m的颗粒，达到出口浓度12mg/m3或C1.82mg/Nm3。它主要包括金属纤维过滤器和微孔陶瓷过滤器。金属纤维过滤器一般用于650以下，它具有抗机械冲击，抗温度冲击性能较好，除尘效率高等优点，但在高温下存在腐蚀问题和滤材价格较高等缺点。比利时研制的Fecralloy纤维工作温度可达1000。效率在99.999以上，但价格在5000元/m2。高温陶瓷过滤器是最有前途的高温除尘设备，其主要的捕集过程发生在过滤器表面聚集的尘粒层(滤饼)中，惯性、截留、碰撞和重力等捕集机理在每一过滤循环中，作用是很短暂的，过滤器清灰之后一旦滤饼形成，筛滤作用就成了主要机理，由高密度陶瓷材料制成的陶瓷过滤器元件，主要有棒式、管式、交叉流式三种，可抗700以上高温，能达到较高的除尘精度，该过滤器的主要缺陷是过滤元件易于损坏，除尘器械的结构上连接困难，价格高，高温陶瓷过滤器需进一步研究的课题主要有：研究和改进减少过滤元件的损坏；改进对热冲击的抵抗能力；对化学反应破坏的机理进行研究；改进过滤器的整体结构设计；改进过滤元件的材料等。4.8颗粒床高温过滤器颗料床过滤器为达到过滤高温气体的目的，需用耐高温的颗料介质作为滤料，石英砂等一般可满足要求，它不仅耐磨，在300400下可长期连续使用，这种过滤器具有耐高温、抗冲击、耐腐蚀、除尘效率较高及过滤介质费用低等优点。因而，近几年发展很快。颗料床过滤器主要是通过颗料间的空隙和曲折道来发挥除尘作用，除了直接拦截外，它还汇集了布朗扩散、重力沉降和静电力等多种除尘机理。该种过滤器按床层的流态可划分为：固定床、移动床和流化床等型式，过滤效率还不高，因而离工业广泛应用还有一段距离。颗料床过滤器在高温烟气除尘中，具有较好的应用前景，通过进一步的深入研究和设计上的改进，颗料层过滤器还可以与烟气脱硫相结合，从而拓展自身的性能，这是一个今后需深入研究及探讨的课题。4.9错流过滤器在美国先进燃煤发电系统中，使用错流过滤器进行高温除尘已显出了很大的吸引力，错流除尘工艺有两种，一种为Crewmen轴向错流技术。另一种为常规流技术，它与陶瓷管过滤及颗粒床过滤基本原理一致，不过它能够提供的比表面积比其它过滤器技术的多，故颗料与屏障层接触的机会相应大得多，所以错流过滤能够带来高效除尘效率。错流过滤器捕集效率大于99.9，容尘量为108m3/m2h，造价377美元/m2，存在的主要问题是机械支撑物困难。5.高温烟尘捕集技术研究的前景当前，世界上石油藏量日益减少，以煤为原料已成为工业生产的重要途径，中国是世界上第三能源生产国和第二大电力生产国。煤炭已占中国总能源的3/4。燃煤电力提供了90以上的热力和动力，煤电约占总电力生产的80。如何充分合理地利用资源是一个重大技术课题。因此，发展洁净燃煤技术是实现工业可持续发展的重大战略步骤，其中高温除尘技术起着极其关键的作用。煤加压态流化燃烧及整体煤气化联合循环变电技术(PFBC/IGCC)是世界上许多先进国家大力发展的一项高新技术，也是我国“九五”攻关项目，该技术不仅可以大大地提高发电厂的热效率，并且可以简化流程，降低成本，目前，我国该除尘技术已进入中试，这一技术的一个难点就是要求进入燃气透平高达9001300的气体除尘，为了减少固体颗料对透平机叶片的高速冲蚀与高速熔蚀，要求进入透平机中，04m颗料含量小于19.9mg/Nm3，颗料大于5m的小于0.3mg/Nm3，即要求固体颗料含量小于22.5mg/Nm3。这一难题的解决，对我国节能和环保具有重大意义。我国现有国外引出的电石炉炉气除尘，常采用湿法降温除尘，热能浪费严重，所以研制高温除尘器，解决高温除尘问题已势在必行。目前，日趋严格的环保要求迫切需要高温高效气固分离技术的开发，发达国家如美、德、日正努力控制烟气含尘排放趋向目视为“零”的浓度，即除尘器出口浓度接近大气中的含尘浓度。我国亦愈来愈重视环境保护，高温除尘技术具有广阔的应用前景，其环保市场是巨大的。6.目前高温烟尘除尘技术存在的问题及研究方向高温条件给烟尘颗料捕集带来了分离效率和分离设备安全运行等一系列不利的影响因素，使得高温除尘技术至今存在许多问题，其中解决滤料的耐高温性，安全运行寿命及造价经济等问题是至关重要的，目前国内外新开发的高温除尘器，除了高温过滤器外，普遍存在着除尘效率较低的弊病，尤其对5m以下微料的捕集远远达不到高温烟气净化的要求，高温过滤器在分离效率上与其他类型除尘器相比有较大的优越性，但开发高温过滤器存在着一个瓶颈高温高效滤材它限制了高温除尘技术的发展。因此，研制和开发高温高效滤材是今后高温除尘技术的主要研究方向，同时研制和开发耐高温可过滤有害气体，如烟尘中SO2、NO4等的过滤材料对我国环境保护具有重大意义。离心分离不适用于分离小于510m的颗料，过滤分离特别适宜于细颗料的分离，而较粗的颗料粘结在过滤层上会引起分离效率下降，因此将离心分离和过滤分离结合一体的过滤器及能耐高温的脱