1高溫除塵技術

1.1目(mu)前常規除塵技術問題

目(mu)前常規(gui)除塵技術(shu)工(gong)(gong)作溫(wen)(wen)度都偏(pian)低，一般在200℃以下。因此(ci)，工(gong)(gong)作過(guo)程中(zhong)，由(you)于某些過(guo)濾(lv)對象是復雜的混合物，其(qi)中(zhong)一些組(zu)分在低溫(wen)(wen)時會發生相(xiang)變，由(you)氣體形(xing)態凝結為固(gu)體顆粒，使得分離出(chu)來的固(gu)體顆粒品質降低以及過(guo)濾(lv)后的該組(zu)分數量(liang)減少。

例如，在有色冶金煙(yan)氣(qi)脫(tuo)砷(shen)(shen)和回(hui)收(shou)過(guo)程中，目前采(cai)用(yong)的(de)布袋的(de)工(gong)(gong)作溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)只(zhi)能在200℃左右。在該溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)下，煙(yan)氣(qi)中氣(qi)態的(de)三氧化二(er)砷(shen)(shen)會凝結(jie)成固體顆(ke)粒，一方(fang)面(mian)使得過(guo)濾下來的(de)金屬粉塵(chen)中含(han)有較高濃(nong)度(du)(du)(du)的(de)砷(shen)(shen)，既難(nan)以回(hui)爐利(li)用(yong)又(you)不能滿足(zu)環(huan)保要求(qiu)進行(xing)填滿，另一方(fang)面(mian)使后面(mian)工(gong)(gong)序回(hui)收(shou)的(de)三氧化二(er)砷(shen)(shen)數量減(jian)少，效益降低。

黃磷、煤(mei)制油氣(qi)、電石等生(sheng)產過程中，對高溫含(han)塵氣(qi)體采取(qu)了(le)濕法洗滌。[1]這(zhe)不(bu)僅導(dao)致了(le)現場生(sheng)產環境的惡化(hua)，還導(dao)致了(le)水資源(yuan)的大量消耗并產生(sheng)了(le)含(han)氰化(hua)物或苯(ben)酚類的難以處(chu)理的大量廢水，同時消費了(le)高溫氣(qi)體所具有的顯熱(re)。

1.2高溫除塵的優點

高(gao)(gao)溫除塵技術可以根據(ju)過(guo)濾對象的性質采取不同的過(guo)濾工作溫度以實現分(fen)級過(guo)濾，從而將(jiang)所(suo)需要的組分(fen)高(gao)(gao)效高(gao)(gao)品質地分(fen)離(li)(li)出來，提高(gao)(gao)過(guo)濾效果(guo)進(jin)(jin)而帶來經(jing)濟(ji)效益。例(li)如，在400℃左右進(jin)(jin)行有色(se)冶煉煙氣的過(guo)濾，此時分(fen)離(li)(li)下來的金屬(shu)粉塵將(jiang)不含砷(shen)成分(fen)，便于回爐再利(li)用或進(jin)(jin)行填埋，而后續收集的砷(shen)的數(shu)量也更多。

同時由(you)于(yu)膜的(de)高(gao)效除(chu)塵，回收的(de)砷(shen)的(de)純度也將得到大幅(fu)度的(de)提高(gao)。將過濾(lv)由(you)低溫(wen)段向高(gao)溫(wen)段推(tui)進，還可以縮(suo)短原(yuan)始含塵氣(qi)體的(de)流程，增加潔(jie)凈氣(qi)體的(de)流程，提高(gao)系統的(de)可靠性延長設備壽命。[2]

2國內外發展現狀

由于高(gao)溫(wen)過濾具有廣泛的應有領域，國(guo)內外都(dou)對其進行(xing)了研究(jiu)和開發(fa)。德國(guo)Schumacher、美(mei)國(guo)Acurex、國(guo)內的鋼鐵研究(jiu)總院及安泰科技等相繼(ji)開發(fa)出了陶瓷(ci)材(cai)料、金(jin)屬纖維材(cai)料等，在IGCC高(gao)溫(wen)煙(yan)氣(qi)除(chu)塵(chen)(chen)(chen)等方面進行(xing)了應用研究(jiu)；德國(guo)Argillon、美(mei)國(guo)Babcockpower利用高(gao)溫(wen)電除(chu)塵(chen)(chen)(chen)研究(jiu)了高(gao)溫(wen)低濃度粉(fen)塵(chen)(chen)(chen)的煙(yan)氣(qi)SCR脫硝等。

但由(you)于存在高溫電除塵的(de)運(yun)行費用(yong)高、除塵精度(du)低，陶瓷(ci)抗熱震性差(cha)、過濾阻力高，金屬纖維耐腐蝕性差(cha)等原因，均沒有得到規(gui)模化(hua)的(de)工業應用(yong)。

利(li)用中南大(da)學粉末(mo)冶金(jin)(jin)國家重(zhong)點實驗室在(zai)國家863、973及(ji)自然資金(jin)(jin)等項目支(zhi)持(chi)下的研究成(cheng)果，成(cheng)都易態(tai)科技有限公司自2007年起開(kai)始(shi)了金(jin)(jin)屬(shu)間(jian)化合物膜(mo)材料應(ying)用于高溫氣體和(he)腐(fu)蝕性液體過濾的技術(shu)研究和(he)產品開(kai)發及(ji)工程建(jian)設。

金屬(shu)間化合(he)物膜(mo)是以金屬(shu)粉(fen)末(mo)為原料(liao)，利用Kirkendall效應(ying)的(de)(de)(de)偏擴散成孔(kong)機理，在(zai)真(zhen)空條件(jian)下經高溫(wen)燒結反應(ying)生成的(de)(de)(de)可薄至0.3mm的(de)(de)(de)多孔(kong)材(cai)料(liao)。通過選擇與預期過濾對(dui)象粒(li)徑分布相匹配的(de)(de)(de)金屬(shu)粉(fen)末(mo)、控制(zhi)(zhi)燒結反應(ying)溫(wen)度和時間，可以制(zhi)(zhi)得預先設計的(de)(de)(de)孔(kong)隙形態及性能的(de)(de)(de)膜(mo)材(cai)料(liao)。

金(jin)屬間化合物(wu)由(you)金(jin)屬鍵和化合鍵構(gou)成了混(hun)鍵結構(gou)，形成了相(xiang)當穩(wen)定的(de)(de)(de)化學(xue)結構(gou)，從而具(ju)有一些單質(zhi)金(jin)屬材料(liao)不具(ju)有的(de)(de)(de)優(you)良性(xing)能(neng)。在耐腐蝕性(xing)、抗(kang)氧化性(xing)、抗(kang)硫化性(xing)、抗(kang)疲勞(lao)性(xing)、耐磨性(xing)等(deng)方面尤(you)為突出。除了具(ju)有優(you)異的(de)(de)(de)理(li)化與力(li)(li)學(xue)性(xing)能(neng)外，金(jin)屬間化合物(wu)膜以其開孔率高(gao)、孔徑均勻可控、曲(qu)折因(yin)子(zi)小等(deng)性(xing)能(neng)滿足(zu)了現(xian)代工業對高(gao)溫、高(gao)精度(du)、高(gao)穩(wen)定性(xing)、低阻力(li)(li)的(de)(de)(de)過濾材料(liao)要求。

3基于(yu)高溫(wen)除塵的燃煤鍋爐污染物一體化控制技術

我國(guo)能源結(jie)構以燃煤(mei)(mei)(mei)為主。隨著環保政(zheng)策越來(lai)越嚴格，燃煤(mei)(mei)(mei)產生的(de)(de)SO2、NOx、PM深(shen)度脫除(chu)(chu)(chu)要求(qiu)越來(lai)越高。目前(qian)燃煤(mei)(mei)(mei)煙(yan)氣(qi)NOx控制技術路線主要是SCR方法。SCR脫硝技術多采用省煤(mei)(mei)(mei)器與空預(yu)器之間的(de)(de)高灰(hui)濃(nong)度布(bu)置，但因飛灰(hui)量(liang)大(da)造成催化劑層堵塞、磨損、中毒而大(da)大(da)縮短了催化劑壽命，以及氨的(de)(de)大(da)量(liang)逃逸二次污染(ran)、空預(yu)器腐蝕(shi)堵灰(hui)等。在超凈排放的(de)(de)大(da)背景下，污染(ran)物的(de)(de)深(shen)度脫除(chu)(chu)(chu)面(mian)臨挑戰。顯然，布(bu)置于SCR前(qian)的(de)(de)高溫除(chu)(chu)(chu)塵器，是有效(xiao)解決燃煤(mei)(mei)(mei)污染(ran)物（SO2，NOx，PM）深(shen)度脫除(chu)(chu)(chu)的(de)(de)核心(xin)問題。

基(ji)于(yu)此，本項目組提出燃燒(shao)污(wu)染物(wu)一體化(hua)脫除全系統(tong)流(liu)程。

以煙(yan)氣流程說明：以SO2，NOx，PM控制(zhi)階段區分(fen)，可(ke)理解為污染(ran)物(wu)源頭生成控制(zhi)+三級(ji)(ji)脫(tuo)(tuo)硝（SNCR、SCR、臭(chou)氧氧化(hua)NO深度(du)脫(tuo)(tuo)除(chu)(chu)）+兩級(ji)(ji)脫(tuo)(tuo)硫(liu)（噴淋、鼓泡）+兩級(ji)(ji)PM脫(tuo)(tuo)除(chu)(chu)（高溫除(chu)(chu)塵、噴淋散射塔）。450℃左(zuo)右高溫煙(yan)氣經過金屬間化(hua)合物(wu)柔(rou)性(xing)膜(mo)高溫除(chu)(chu)塵裝置(zhi)進行(xing)PM級(ji)(ji)除(chu)(chu)塵，凈(jing)化(hua)后(hou)煙(yan)氣含塵量≤10mg/Nm3。

潔凈的煙氣隨后(hou)進(jin)入(ru)新(xin)型(xing)(xing)微孔SCR裝置(zhi)進(jin)行第二級脫硝。至(zhi)此，結(jie)合(he)低氮(dan)燃燒(shao)+SNCR+新(xin)型(xing)(xing)SCR組合(he)，基本完成NOx脫除。隨后(hou)，煙氣經過深度余(yu)熱回收裝置(zhi)，進(jin)入(ru)新(xin)型(xing)(xing)石灰(hui)石噴淋(lin)(lin)散射塔(ta)。該(gai)塔(ta)前面布(bu)置(zhi)有臭氧(yang)(yang)氧(yang)(yang)化(hua)裝置(zhi)，將煙氣中殘留的NO氧(yang)(yang)化(hua)成易(yi)于(yu)溶于(yu)水的NO2。噴淋(lin)(lin)散射塔(ta)綜(zong)合(he)噴淋(lin)(lin)+鼓泡技術優(you)點，實現SO2的兩級脫除。同時，在塔(ta)里面也實現NOx和PM的深度脫除，潔凈煙氣排空。

4結語

本項(xiang)目(mu)構(gou)建(jian)了(le)(le)一條新的(de)基于(yu)高(gao)溫(wen)除(chu)塵的(de)燃(ran)(ran)煤污染物一體(ti)化(hua)控制(zhi)(zhi)全(quan)新的(de)技(ji)術(shu)路線，目(mu)的(de)是解決(jue)了(le)(le)靠單一技(ji)術(shu)升級已經(jing)很難滿(man)足燃(ran)(ran)煤產生(sheng)的(de)SO2、NOx、PM深(shen)度脫除(chu)要求。從經(jing)濟(ji)、安全(quan)、環保等三(san)個(ge)方面，試圖發現一個(ge)新的(de)燃(ran)(ran)煤污染物一體(ti)化(hua)控制(zhi)(zhi)技(ji)術(shu)。