冶金、機械、化工、電力等行業的各種工業爐窯所排放出來的廢氣不僅溫度高,而且含有大量的粉塵和有害氣體,是造成環境污染的主要因素之一。高溫條件下,由于廢氣粘滯力有較大變化,濕度大幅下降,細顆粒凝聚現象大為降低,所以對微粒的分離有較高難度。布袋式除塵器不能承受廢氣的高溫,濕式除塵使其熱能又不能得到綜合利用;靜電除塵又存在一次投資高,占地面積大和絕緣等方面的問題。目前,我國高溫工業含塵廢氣的處理方法大多是通過水冷凝,將高溫廢氣降至 200℃左右,再用布袋除塵器除塵,這不僅增加了冷凝設備的投資和運行費用,也使大量的熱能流失。
高溫廢氣除塵具有如下特點:
(1)所要求凈化的含塵氣體溫度高,高達 600~1400℃;
(2)廢氣中粉塵顆粒細,通常粒徑<5~10μm,甚至在亞微米級;
(3)凈化標準高,出口濃度要求 10~50mg/m3,甚至更小。
我國現有工業窯爐近 20 萬座,年耗煤(焦炭)量約 2 億噸,在生產過程中排放大量高溫含塵有害氣體,嚴重地污染大氣環境。其排放尾氣的特點是:溫度高,含塵濃度高,黑度大,溫度和煙氣量變化范圍廣。隨著經濟的發展,環保要求日趨嚴格。因此,新的高溫工業廢氣除塵技術是亟需開發的重要課題。
從20 世紀70 年代以來,世界先進國家一直不斷研究各種材質和結構的陶瓷膜過濾除塵器,用來進行高溫過濾除塵,已取得了良好效果。陶瓷膜的主要物理性能指標是孔隙率,滲透率,彎曲強度。研究表明:與其他類型的除塵器相比,陶瓷膜過濾除塵器的除塵效率高,可達99.99%以上,能除去5μm 以上的塵粒,且結構簡單,最重要的是耐高溫,工作溫度可達800℃以上,并且在氧化、還原等高溫環境下具有良好的抗腐蝕性,因此陶瓷過濾除塵器在高溫除塵方面可起重要作用。
基于陶瓷膜的過濾性能,可開發多種形式的過濾裝置,歸納起來主要的應用方面如下:
(1)燃煤電廠陶瓷過濾器除塵裝置。這被認為是一種最為可信的除塵技術。鑒于環境保護意識的加強,目前燃煤電廠通常采用的靜電除塵器,將會難以符合
環保立法的要求。
(2)冶金行業的陶瓷膜過濾器收塵裝置。有色金屬冶煉中,精礦和浸出渣的干燥廣泛采用回轉干燥窯。干燥窯產生大量的煙塵,含有金屬微粒,對環境造成污染。由于干燥窯煙氣的溫度與其露點溫度( 45~65℃)很接近,且具有吸濕性,易造成煙氣的結露,給煙氣的收塵帶來困難。而用陶瓷膜過濾器進行高溫收塵,則可很好地解決上述問題。
(3)煤的潔凈燃燒新工藝--集成氣化聯合循環發電( IGCC)路線,是世界各國都在投資發展的新型高效發電技術,21世紀將實用化。在煤氣化反應塔和脫硫裝置之后進行高溫氣體粉塵濾除,利用陶瓷膜過濾器是最佳技術路線。
(4)工業氣體凈化,特別是高溫煙氣和化工行業氣體,包括工業流程中原料氣中固體粒子的脫除與凈化,尾氣中固體顆粒的脫除等,直接關系到下游設備的運行壽命和運行安全,而這些工業爐窯煙氣中的飄塵(小于 10µm的顆粒),會危及人體健康。對于上述處理要求,普通除塵器很難達到,但對于無機陶瓷膜過濾器則正是其優勢所在。
(5)回收有用的粉體,特別是高附加值粉塵的回收。例如在石油化工廠流化床設備中回收催化劑,在氣流輸送與噴霧干燥過程中收集粉料,納米材料生產和其它超細粉體生產中粉體的回收等。
(6)隨著環保要求的提高,為了保護人類的健康,像垃圾焚燒,特別是放射性、傳染性等有害廢物的燒縮過程,例如與 SARS有關的醫用和其他垃圾的焚燒,為防止有害粉塵污染大氣,利用高效能的陶瓷膜除塵是一種切實可行的方法。
應用領域:
有機硅、多晶硅行業的高溫粉塵凈化及物料回收
石油、化工行業高溫、高壓氣體凈化及催化劑回收
化工行業高溫粉塵凈化、工藝氣體及有用物料回收
冶金、冶煉領域高溫煙塵凈化,特別是高價值粉塵回收(如鉑、銠、鎳、錫、鉛、銅、鈦、鋁等)。
煤化工領域高溫高壓煤合成氣過濾、煤干餾合成氣體凈化;
電石、鐵合金加工等領域高溫氣體凈化
生物質氣化、油頁巖氣化領域高溫合成氣體凈化;
集成氣化聯合循環發電(IGCC)去除高溫氣體中粉塵
主要優勢:
耐高溫:可在550℃高溫連續穩定過濾
抗腐蝕:可耐H2S、SO2、Cl2、HF等腐蝕
過濾精度高:排放濃度≤2mg/m3,粉塵攔截粒徑≥0.1μm
氣體滲透通量高:滿足粉塵攔截粒徑≥0.1μm的情況下,陶瓷膜滲透通量≥120m3/m2.Kpa.h
抗熱震性能好
余熱可回收利用,節約資源
再生效果好,使用壽命長