任育杰

摘 要：除塵技術(shù)作為現(xiàn)代工業(yè)過程的基礎(chǔ)單元，涵蓋了煤電、化工、鋼鐵、有色、建材甚至是制藥、食品等幾乎所有的基礎(chǔ)工業(yè)領(lǐng)域。例如，各種火電廠及窯爐煙氣的除塵、混合氣體的選擇性分離、資源性粉塵的富集等。隨著環(huán)保要求提高，開發(fā)高溫除塵技術(shù)，并結(jié)合SCR脫硝技術(shù)與新型脫硫技術(shù)，是一條極有應(yīng)用前景的燃煤污染物一體化控制技術(shù)路線。

關(guān)鍵詞：高溫除塵；燃煤污染物；一體化；技術(shù)

中圖分類號：TM611.1；X51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0004-01

1 高溫除塵技術(shù)

1.1 目前常規(guī)除塵技術(shù)問題

目前常規(guī)除塵技術(shù)工作溫度都偏低，一般在200℃以下。因此，工作過程中，由于某些過濾對象是復(fù)雜的混合物，其中一些組分在低溫時會發(fā)生相變，由氣體形態(tài)凝結(jié)為固體顆粒，使得分離出來的固體顆粒品質(zhì)降低以及過濾后的該組分?jǐn)?shù)量減少。例如，在有色冶金煙氣脫砷和回收過程中，目前采用的布袋的工作溫度只能在200℃左右。在該溫度下，煙氣中氣態(tài)的三氧化二砷會凝結(jié)成固體顆粒，一方面使得過濾下來的金屬粉塵中含有較高濃度的砷，既難以回爐利用又不能滿足環(huán)保要求進(jìn)行填滿，另一方面使后面工序回收的三氧化二砷數(shù)量減少，效益降低。黃磷、煤制油氣、電石等生產(chǎn)過程中，對高溫含塵氣體采取了濕法洗滌。[1]這不僅導(dǎo)致了現(xiàn)場生產(chǎn)環(huán)境的惡化，還導(dǎo)致了水資源的大量消耗并產(chǎn)生了含氰化物或苯酚類的難以處理的大量廢水，同時消費(fèi)了高溫氣體所具有的顯熱。

1.2 高溫除塵的優(yōu)點(diǎn)

高溫除塵技術(shù)可以根據(jù)過濾對象的性質(zhì)采取不同的過濾工作溫度以實(shí)現(xiàn)分級過濾，從而將所需要的組分高效高品質(zhì)地分離出來，提高過濾效果進(jìn)而帶來經(jīng)濟(jì)效益。例如，在400℃左右進(jìn)行有色冶煉煙氣的過濾，此時分離下來的金屬粉塵將不含砷成分，便于回爐再利用或進(jìn)行填埋，而后續(xù)收集的砷的數(shù)量也更多。同時由于膜的高效除塵，回收的砷的純度也將得到大幅度的提高。將過濾由低溫段向高溫段推進(jìn)，還可以縮短原始含塵氣體的流程，增加潔凈氣體的流程，提高系統(tǒng)的可靠性延長設(shè)備壽命。[2]

2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

由于高溫過濾具有廣泛的應(yīng)有領(lǐng)域，國內(nèi)外都對其進(jìn)行了研究和開發(fā)。德國Schumacher、美國Acurex、國內(nèi)的鋼鐵研究總院及安泰科技等相繼開發(fā)出了陶瓷材料、金屬纖維材料等，在IGCC高溫?zé)煔獬龎m等方面進(jìn)行了應(yīng)用研究；德國Argillon、美國Babcockpower利用高溫電除塵研究了高溫低濃度粉塵的煙氣SCR脫硝等。但由于存在高溫電除塵的運(yùn)行費(fèi)用高、除塵精度低，陶瓷抗熱震性差、過濾阻力高，金屬纖維耐腐蝕性差等原因，均沒有得到規(guī)?；墓I(yè)應(yīng)用。

利用中南大學(xué)粉末冶金國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在國家863、973及自然資金等項(xiàng)目支持下的研究成果，成都易態(tài)科技有限公司自2007年起開始了金屬間化合物膜材料應(yīng)用于高溫氣體和腐蝕性液體過濾的技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)及工程建設(shè)。

金屬間化合物膜是以金屬粉末為原料，利用Kirkendall效應(yīng)的偏擴(kuò)散成孔機(jī)理，在真空條件下經(jīng)高溫?zé)Y(jié)反應(yīng)生成的可薄至0.3mm的多孔材料。通過選擇與預(yù)期過濾對象粒徑分布相匹配的金屬粉末、控制燒結(jié)反應(yīng)溫度和時間，可以制得預(yù)先設(shè)計的孔隙形態(tài)及性能的膜材料。金屬間化合物由金屬鍵和化合鍵構(gòu)成了混鍵結(jié)構(gòu)，形成了相當(dāng)穩(wěn)定的化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而具有一些單質(zhì)金屬材料不具有的優(yōu)良性能。在耐腐蝕性、抗氧化性、抗硫化性、抗疲勞性、耐磨性等方面尤為突出。除了具有優(yōu)異的理化與力學(xué)性能外，金屬間化合物膜以其開孔率高、孔徑均勻可控、曲折因子小等性能滿足了現(xiàn)代工業(yè)對高溫、高精度、高穩(wěn)定性、低阻力的過濾材料要求。如圖1所示。

3 基于高溫除塵的燃煤鍋爐污染物一體化控制技術(shù)

我國能源結(jié)構(gòu)以燃煤為主。隨著環(huán)保政策越來越嚴(yán)格，燃煤產(chǎn)生的SO2、NOx、PM深度脫除要求越來越高。目前燃煤煙氣NOx控制技術(shù)路線主要是SCR方法。SCR脫硝技術(shù)多采用省煤器與空預(yù)器之間的高灰濃度布置，但因飛灰量大造成催化劑層堵塞、磨損、中毒而大大縮短了催化劑壽命，以及氨的大量逃逸二次污染、空預(yù)器腐蝕堵灰等。在超凈排放的大背景下，污染物的深度脫除面臨挑戰(zhàn)。顯然，布置于SCR前的高溫除塵器，是有效解決燃煤污染物（SO2，NOx，PM）深度脫除的核心問題。

基于此，本項(xiàng)目組提出燃燒污染物一體化脫除全系統(tǒng)流程，見圖2。

以煙氣流程說明：以SO2，NOx，PM控制階段區(qū)分，可理解為污染物源頭生成控制+三級脫硝（SNCR、SCR、臭氧氧化NO深度脫除）+兩級脫硫（噴淋、鼓泡）+兩級PM脫除（高溫除塵、噴淋散射塔）。450℃左右高溫?zé)煔饨?jīng)過金屬間化合物柔性膜高溫除塵裝置進(jìn)行PM級除塵，凈化后煙氣含塵量≤10mg/Nm3。潔凈的煙氣隨后進(jìn)入新型微孔SCR裝置進(jìn)行第二級脫硝。至此，結(jié)合低氮燃燒+SNCR+新型SCR組合，基本完成NOx脫除。隨后，煙氣經(jīng)過深度余熱回收裝置，進(jìn)入新型石灰石噴淋散射塔。該塔前面布置有臭氧氧化裝置，將煙氣中殘留的NO氧化成易于溶于水的NO2。噴淋散射塔綜合噴淋+鼓泡技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)SO2的兩級脫除。同時，在塔里面也實(shí)現(xiàn)NOx和PM的深度脫除，潔凈煙氣排空。

4 結(jié)語

本項(xiàng)目構(gòu)建了一條新的基于高溫除塵的燃煤污染物一體化控制全新的技術(shù)路線，目的是解決了靠單一技術(shù)升級已經(jīng)很難滿足燃煤產(chǎn)生的SO2、NOx、PM深度脫除要求。從經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保等三個方面，試圖發(fā)現(xiàn)一個新的燃煤污染物一體化控制技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]夏興祥.高溫除塵技術(shù)綜述[J].化工機(jī)械，2000，27（1）：47-56.

[2]邢毅，況春江.高溫除塵過濾材料的研究[J].過濾與分離，2004.14（2）：1-4.