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陶瓷膜高温除尘技术

冶金、机械、化工、电力等行业的各种工业炉窑所排放出来的废气不仅温度高,而且含有大量的粉尘和有害气体,是造成环境污染的主要因素之一。高温条件下,由于废气粘滞力有较大变化,湿度大幅下降,细颗粒凝聚现象大为降低,所以对微粒的分离有较高难度。布袋式除尘器不能承受废气的高温,湿式除尘使其热能又不能得到综合利用;静电除尘又存在一次投资高,占地面积大和绝缘等方面的问题。目前,我国高温工业含尘废气的处理方法大多是通过水冷凝,将高温废气降至 200℃左右,再用布袋除尘器除尘,这不仅增加了冷凝设备的投资和运行费用,也使大量的热能流失。
 

高温废气除尘具有如下特点:
 

(1)所要求净化的含尘气体温度高,高达 600~1400℃;

(2)废气中粉尘颗粒细,通常粒径<5~10μm,甚至在亚微米级;

(3)净化标准高,出口浓度要求 10~50mg/m3,甚至更小。
 

我国现有工业窑炉近 20 万座,年耗煤(焦炭)量约 2 亿吨,在生产过程中排放大量高温含尘有害气体,严重地污染大气环境。其排放尾气的特点是:温度高,含尘浓度高,黑度大,温度和烟气量变化范围广。随着经济的发展,环保要求日趋严格。因此,新的高温工业废气除尘技术是亟需开发的重要课题。

      从20 世纪70 年代以来,世界先进国家一直不断研究各种材质和结构的陶瓷膜过滤除尘器,用来进行高温过滤除尘,已取得了良好效果。陶瓷膜的主要物理性能指标是孔隙率,渗透率,弯曲强度。研究表明:与其他类型的除尘器相比,陶瓷膜过滤除尘器的除尘效率高,可达99.99%以上,能除去5μm 以上的尘粒,且结构简单,最重要的是耐高温,工作温度可达800℃以上,并且在氧化、还原等高温环境下具有良好的抗腐蚀性,因此陶瓷过滤除尘器在高温除尘方面可起重要作用。

 

基于陶瓷膜的过滤性能,可开发多种形式的过滤装置,归纳起来主要的应用方面如下:
 

(1)燃煤电厂陶瓷过滤器除尘装置。这被认为是一种最为可信的除尘技术。鉴于环境保护意识的加强,目前燃煤电厂通常采用的静电除尘器,将会难以符合

环保立法的要求。
 

(2)冶金行业的陶瓷膜过滤器收尘装置。有色金属冶炼中,精矿和浸出渣的干燥广泛采用回转干燥窑。干燥窑产生大量的烟尘,含有金属微粒,对环境造成污染。由于干燥窑烟气的温度与其露点温度( 45~65℃)很接近,且具有吸湿性,易造成烟气的结露,给烟气的收尘带来困难。而用陶瓷膜过滤器进行高温收尘,则可很好地解决上述问题。
 

(3)煤的洁净燃烧新工艺--集成气化联合循环发电( IGCC)路线,是世界各国都在投资发展的新型高效发电技术,21世纪将实用化。在煤气化反应塔和脱硫装置之后进行高温气体粉尘滤除,利用陶瓷膜过滤器是最佳技术路线。
 

(4)工业气体净化,特别是高温烟气和化工行业气体,包括工业流程中原料气中固体粒子的脱除与净化,尾气中固体颗粒的脱除等,直接关系到下游设备的运行寿命和运行安全,而这些工业炉窑烟气中的飘尘(小于 10µm的颗粒),会危及人体健康。对于上述处理要求,普通除尘器很难达到,但对于无机陶瓷膜过滤器则正是其优势所在。
 

(5)回收有用的粉体,特别是高附加值粉尘的回收。例如在石油化工厂流化床设备中回收催化剂,在气流输送与喷雾干燥过程中收集粉料,纳米材料生产和其它超细粉体生产中粉体的回收等。
 

(6)随着环保要求的提高,为了保护人类的健康,像垃圾焚烧,特别是放射性、传染性等有害废物的烧缩过程,例如与 SARS有关的医用和其他垃圾的焚烧,为防止有害粉尘污染大气,利用高效能的陶瓷膜除尘是一种切实可行的方法。
 

    应用领域:
 

    有机硅、多晶硅行业的高温粉尘净化及物料回收

    石油、化工行业高温、高压气体净化及催化剂回收

    化工行业高温粉尘净化、工艺气体及有用物料回收

    冶金、冶炼领域高温烟尘净化,特别是高价值粉尘回收(如铂、铑、镍、锡、铅、铜、钛、铝等)。

    煤化工领域高温高压煤合成气过滤、煤干馏合成气体净化;

    电石、铁合金加工等领域高温气体净化

    生物质气化、油页岩气化领域高温合成气体净化;

    集成气化联合循环发电(IGCC)去除高温气体中粉尘
 

    主要优势:
 

    耐高温:可在550℃高温连续稳定过滤
 

    抗腐蚀:可耐H2S、SO2、Cl2、HF等腐蚀

          过滤精度高:排放浓度≤2mg/m3,粉尘拦截粒径≥0.1μm
 

    气体渗透通量高:满足粉尘拦截粒径≥0.1μm的情况下,陶瓷膜渗透通量≥120m3/m2.Kpa.h
 

    抗热震性能好
 

    余热可回收利用,节约资源
 

    再生效果好,使用寿命长 
 

    


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