高溫煙氣除塵用纖維濾料技術全解

　　近年來，環(huán)保理念深入人心，本文將介紹高溫煙氣除塵用纖維濾料技術。文章對工程上高溫煙氣來源進行了分類，對當前高溫煙氣過濾的核心技術的耐高溫過濾材料的使用現(xiàn)狀進行了分析，對高溫玄武巖纖維過濾材料進行了重點探討與展望，指出玄武巖纖維濾材當前在高溫煙氣過濾行業(yè)中急需解決的問題和產(chǎn)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化方向。

　　1 引言

　　在化工、石油、冶金、電力及其他行業(yè)中，常產(chǎn)生高溫含塵氣體。由于不同工藝需要或回收能量抑或達到環(huán)保排放標準，都需對這些高溫含塵氣體進行除塵。煙氣中的熱量以顯熱和潛熱兩種形式存在。顯熱數(shù)量取決于煙氣的溫度和煙氣組成成分的熱容量。潛熱數(shù)量取決于煙氣中以水蒸汽形態(tài)存在的水量的多少。根據(jù)溫度的高低，可將煙氣分為高溫煙氣(>600℃)、中溫煙氣(230～600℃)和低溫煙氣(<230℃)，這是熱能動力工程關于煙氣的劃分。但關于過濾煙氣的溫度劃分還沒有統(tǒng)一的標準，目前只是籠統(tǒng)的認為220℃以上的煙氣就叫高溫煙氣。

　　因為目前高溫煙氣的過濾工程應用，也就是說濾袋長期運行工作環(huán)境一般都使高溫煙氣通過降溫措施后達到200℃～250℃左右以下進行。因此參照熱能動力工程的劃分標準，在煙氣過濾行業(yè)，可將待過濾的煙氣劃分為常溫煙氣(<120℃),常高溫煙氣(<250℃)、亞高溫煙氣(250～450℃)，超高溫煙氣(<800℃)，本文主要對大于250℃的高溫煙氣進行研究。250～280℃是一個煙氣溫度臨界點，對于目前所有工業(yè)領域，排除結(jié)露故障是足足有余的，這就不僅為防止袋式除塵器的腐蝕和降低設備材料的成本費創(chuàng)造了條件，而且可避免因濾料表面結(jié)露引起系統(tǒng)阻力上升的故障。高溫煙氣的熱能由于溫度高，其能級較高，因此很容易加以利用，一般都應最大限度地將其轉(zhuǎn)化為機械能，用于動力，既所謂的“高質(zhì)高用”。

　　在利用這些“高質(zhì)”煙氣之前，都需要對這些高溫煙氣進行氣固分離，也就是重點將高溫煙氣粉塵除去。高溫除塵技術具有如下特點：

　　(1)除塵溫度高。所要凈化的含塵氣體溫度高，有時候竟達到600℃～1400℃;

　　(2)除塵顆粒細，煙塵顆粒小于5μm～10μm，甚至在亞微米級;

　　(3)除塵凈化標準高，要求出口濃度為10mg/Nm³～50mg/Nm³;

　　(4)“高效低阻”，經(jīng)濟性能好;

　　(5)清灰性能好，可在線反吹、變形小、使用壽命長;

　　(6)耐腐蝕能力強，優(yōu)良的耐高溫氣體腐蝕能力、化學性能穩(wěn)定。高

　　溫高效除塵技術要求高，采用簡單的氣固分離除塵設備是遠遠達不到如此苛刻要求的。近幾年來，采用過濾技術的來實現(xiàn)高溫除塵室目前最有效方式之一，也是顆粒物凈化工業(yè)上最有前途技術之一。高溫過濾技術是國內(nèi)外一項跨世紀的高新技術，我國和世界各國都在開發(fā)這項技術。

　　2 高溫煙氣來源

　　2.1 工藝高溫煙(尾)氣

　　在化工、石油、冶金、電力及其他行業(yè)中，經(jīng)過工藝或工質(zhì)作用后常余留產(chǎn)生的高溫含塵氣體，屬于被動性煙氣，也是余熱資源重點研究領域。由于不同工藝需要或回收能量抑或達到環(huán)保排放標準，都需對這些高溫含塵氣體進行除塵。如近年來，氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐在我國得到大規(guī)模的發(fā)展，高爐鐵水進行轉(zhuǎn)爐吹氧煉鋼已成為主要的煉鋼工藝，截至2005年底，我國轉(zhuǎn)爐煉鋼已達到3.5億t。轉(zhuǎn)爐在吹氧冶煉期間產(chǎn)生大量的余熱，轉(zhuǎn)爐煙氣的溫度為1450℃左右，最高可達1600℃，經(jīng)過汽化煙罩冷卻至1000℃左右。2005年，我國轉(zhuǎn)爐煙氣理論發(fā)生量總計為4.9×10¹¹Nm³，其中作為煤氣回收的量為3.5×10¹¹Nm³，其熱值相當于900萬t標準煤;800～1000℃以下的煙氣熱量沒有回收，大約2.1×10¹³GJ熱量，相當于700萬t標準煤。

　　在高溫條件下，由于粘滯力有較大變化，濕度大幅下降，細顆粒凝聚現(xiàn)象大為降低，所以對微粒的分離有較高難度。高溫時采用的設備材質(zhì)、結(jié)構形式以及熱膨脹等工程問題往往影響設備的有效正常運行。

　　2.2 燃燒高溫煙(煤)氣

　　此類煙氣屬于主動性煤煙氣，在整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)和增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CC)是兩種先進燃煤聯(lián)合循環(huán)(ACFCC)的基本方式中，都希望進入燃氣輪機前送入的為干凈煙氣，特別是對煙氣顆粒物的去除，因為顆粒物的進入將會腐蝕透平機械葉片上的熱涂層，最終導致對透平機械的磨損。這一技術需要解決的難點就是要求進入燃氣透平高達900～1300℃的氣體除塵，為了減少固體顆料對透平機葉片的高速沖蝕與高速熔蝕，要求進入透平機中，0～4μm顆料含量小于19.9mg/Nm³,顆料大于5μm的小于0.3mg/Nm³，即要求固體顆料含量小于22.5mg/Nm³。